矿物掺合料在活性粉末混凝土(RPC)中应用研究

矿物掺合料作为一种重要材料在混凝土中应用,为研究矿物掺合料对活性粉末混凝土(RPC)性能影响,以及应用的可行性,将矿物掺合料复配到C120 RPC中,研究对RPC的性能影响规律及得到最佳胶凝材料体系。结果表明:(1)最小基本需水量、标准稠度需水量试验得到矿物掺合料最佳掺量,水泥∶超细矿粉∶硅灰∶粉煤灰=0.7∶0.1∶0.1∶0.1。(2)超细矿粉对RPC 3 d、7 d强度影响明显,分别最大提高6 MPa、13.5 MPa;硅灰对RPC 28 d强度影响明显,最大提高2.2 MPa;粉煤灰对RPC扩展度影响明显,最大提高71 mm。(3)研究确定RPC中四元胶凝体系,即水泥∶超细矿粉∶硅灰∶粉煤灰=0.7∶0.1∶0.1∶0.1,RPC坍落度370 mm,扩展度615 mm,28 d抗压强度128.47 MPa,抗硫酸盐侵蚀等级KS90。

火灾下活性粉末混凝土梁斜截面承载性能研究

为探明火灾下活性粉末混凝土(Receative power concrete,RPC)梁斜截面承载性能退化规律,设计制作了六根RPC简支梁试件,开展了恒载下ISO834标准火灾试验,获得了时间-位移曲线、荷载-位移曲线、内部温度变化、裂缝开展、破坏形态、高温爆裂等数据,分析了剪跨比、荷载水平、配箍率、纵筋配筋率对火灾下RPC梁斜截面承载性能的影响规律。结果表明:剪跨比、荷载水平是影响RPC梁斜截面耐火极限的关键因素,剪跨比由2.5增至3.5,荷载水平由0.25增至0.45,RPC梁耐火极限可降低30 min以上;配箍率对RPC梁的斜截面承载力和耐火极限影响显著;纵筋配筋率对RPC梁耐火极限影响甚微。火灾高温、爆裂削弱了RPC梁的斜截面承载性能,爆裂导致内部材料直接受火,加速其力学性能劣化,使梁斜截面承载力降低33.5%以上。该研究可为火灾下RPC梁斜截面承载安全及火灾后加固修复提供参考。

再生微粉活性粉末混凝土单轴受压应力-应变曲线研究

为了进一步了解再生微粉活性粉末混凝土(RPC)的受压性能,通过试验分析并结合有限元模拟,研究了不同配比再生微粉RPC的单轴受压应力-应变曲线。利用有限元软件Ansys在细观层次上建立了随机分布钢纤维模型,建立的随机钢纤维模型能较好地反映实际情况。进而采用数值模拟的方法分析了钢纤维体积掺量对RPC受压应力-应变曲线的影响。研究结果表明,随着再生微粉对水泥替代率的增加,峰值应力减小,峰值应变和弹性模量略有降低但变化不显著。钢纤维的加入提高了再生微粉RPC的峰值应力、峰值应变和弹性模量,且随着钢纤维掺量增加,峰值应力增长,弹性模量有一定增长,峰值应变变化不明显。

基于堆积密实度的固废活性粉末混凝土配合比设计方法

采用固废掺合料(粉煤灰、矿渣和玻璃粉)进行了活性粉末混凝土(RPC)制备及性能研究,研究了固废种类、掺量和掺入方式对RPC堆积密实度、工作性能、力学性能和微观结构的影响,提出了固废RPC强度模型。结果表明:粉煤灰、矿渣和玻璃粉的替代水泥量分别为15%、10%~15%和20%时,RPC强度更具有优势,工作性能和微观性能更好;固废合理的掺入可使立方体抗压强度最高提高25.8%,而且随着堆积密实度的增大,固废RPC立方体抗压强度先提高后稍有降低;结合鲍罗米公式和密度堆积模型,考虑影响RPC性能的主要因素,提出了固废掺合料RPC配合比的设计方法,为RPC的工程应用提供依据。

负载下活性粉末混凝土钢筋网加固足尺混凝土柱轴压性能试验研究

为提高负载下钢筋混凝土(RC)柱的轴心抗压性能,使用活性粉末混凝土钢筋网(RPCSM)对负载下的RC足尺柱进行加固,设计制作了7根RC方柱试件,其中1根未加固对比柱、1根端部箍筋加密加固柱、2根RPCSM加固柱、3根端部箍筋加密RPCSM加固柱。考虑加固层厚度、钢筋网配筋率和端部箍筋加密对轴心受压RC柱性能的影响,进行了试验研究并分析了各试件的破坏模式、荷载-变形关系和应变变化规律。结果表明:加固柱的承载力提高了2.81~3.82倍;原混凝土柱与RPCSM加固层界面粘结可靠,共同工作良好;随着钢筋网配筋率的提高以及加固层厚度的增加,端部箍筋加密后整体性的提高,承载力和轴向变形能力提高,但延性有所下降。结合规范和破坏机理,给出了承载力计算公式,以促进该加固技术的推广。

养护制度对活性粉末混凝土承载力的影响研究

为了研究活性粉末混凝土在不同养护制度条件下对承载能力的影响,制作了30个活性粉末混凝土试块和2根HRB500级钢筋活性粉末混凝土简支梁,进行抗压、抗折和抗弯承载力研究试验,分析试块与试验梁的承载力大小随温度的变化情况,利用扫描电镜研究了在不同养护制度下活性粉末混凝土内部结构变化。研究结果表明:(1)当试件养护温度在[常温~180℃]范围内,活性粉末混凝土(RPC)质量损失很小;(2)当温度低于180℃时,随着温度升高,水泥水化反应加剧,RPC微观结构得到改善,抗压强度提高;(3)当温度达到设定值后,继续保持设定温度养护较非恒定温养护的抗压强度高;(4)当养护温度达到180℃时,RPC基体中仍存在未水化颗粒,由此可以假定养护温度仍可以提高。

掺粉煤活性粉末混凝土基本力学性能研究

为探究在掺粉煤灰情况下,养护制度、水胶比、钢纤维掺量对活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete, RPC)基本力学性能的影响规律,文中完成了78个100 mm立方体和26个100 mm×100 mm×300 mm棱柱体掺粉煤灰RPC试件的单轴受压试验,基于试验结果考察了RPC立方体抗压强度与棱柱体抗压强度之间的关系,建立掺粉煤灰RPC弹性模量、横向变形系数、峰值应变、峰值应力等基本力学参数的预测模型。试验结果表明,粉煤灰的加入明显提升了RPC的基本力学性能。

高吸水性树脂对活性粉末混凝土性能的影响

活性粉末混凝土(reactive powder concrete, RPC)中引入高吸水性树脂(super absorbent polymer, SAP)可减少混凝土收缩。为研究高吸水性树脂对活性粉末混凝土性能的影响,开展混凝土性能的室内试验,比较分析了SAP的掺量、掺加方式、额外引水量对RPC流动性、强度、收缩以及抗氯离子渗透性的影响。结果表明:干燥的SAP会大幅度降低RPC的流动度,适当的额外引水量能够维持良好的流动性;SAP会降低RPC的强度、收缩,并且程度随着掺量和额外引水量的增加而提升,但氯离子扩散系数呈现先降低后增大的趋势;使用预吸水SAP能够使RPC实现更好的综合性能,0.4%的SAP与0.46总水胶比能够实现最小化强度损失与最优化的减缩抗渗性能,使收缩降低了29%,并且使氯离子渗透系数提升19.62%。

活性粉末混凝土盖板钢纤维含量的涡流检测

钢纤维含量对活性粉末混凝土(RPC)盖板的力学性能至关重要,采用康科瑞KON-RBL(D)型钢筋检测仪,通过电磁感应和涡流效应检测RPC盖板钢纤维含量。首先对测点数和测试角度进行了研究,然后检测了人工制作的5块盖板,最后检测了27块成品盖板并对其信号值进行分析,最终确定的测试方案为双面32个测点(单面16个测点),每个测点检测0°和90°两个方向;提出了RPC盖板钢纤维含量与破坏强度的关系式以及RPC检测信号值与破坏强度的关系式。试验结果表明,所提方法能够对活性粉末混凝土盖板钢纤维含量进行检测;为钢纤维含量的专门检测提供了新的设计思路。

活性粉末混凝土预应力箱梁施工技术研究

目前的高强与高性能混凝土存在抗折强度不高、脆性大、体积稳定性不良等缺点,活性粉末混凝土(RPC)是一种新型材料,具有良好的力学性能和高抗渗性,能够更大程度地降低混凝土用量和结构自重,从而达到安全可靠、节约成本的目的。该文将活性粉末混凝土应用于公路预应力箱梁中,通过创新优化配合比、改变传统运输工艺、蒸气养生棚养生技术研究,有效缩短活性粉末混凝土的浇筑时间,保证浇筑质量和强度。

玄武岩纤维活性粉末混凝土动态力学性能试验研究

为揭示玄武岩纤维活性粉末混凝土(BFRPC)的动态力学性能,针对长度分别为6 mm和12 mm的纤维,分别成型了纤维体积掺量为0.10%、0.15%、0.20%、0.25%、0.30%的玄武岩纤维活性粉末混凝土试件,并采用Φ50mm的分离式霍普金森压杆(SHPB)装置进行BFRPC冲击压缩试验,获得BFRPC应力-应变曲线,研究玄武岩纤维体积掺量和冲击应变率对BFRPC动态抗压强度、临界应变、动态强度增长因子、动态弹性模量和韧性的影响。基于BFRPC动态应力-应变曲线和Z-W-T模型,建立BFRPC动态损伤本构模型。研究结果表明:玄武岩纤维的掺入能显著提高活性粉末混凝土(RPC)的抗变形和吸能能力,BFRPC的动态抗压强度等力学性能随着平均应变率的增大而近似线性增长;长度为6 mm的纤维对BFRPC抗冲击性能的提高效果更好,玄武岩纤维最优掺量为0.2%;动态损伤模型计算的应力-应变曲线与试验结果相符,适用于BFRPC抗冲击设计。研究结论为玄武岩纤维活性粉末混凝土的应用提供理论参考。

基于卷积神经网络和鱼鹰算法优化BP神经网络预测活性粉末混凝土耐久性研究

由于原材料原因,活性粉末混凝土(RPC)的耐久性表现出高度非线性行为,较难预测。本文研究了两种人工神经网络在预测RPC耐久性中的应用。通过卷积神经(CNN)和鱼鹰算法优化-BP神经网络(OOA-BP),以腐蚀龄期和腐蚀溶液浓度为变量,对RPC腐蚀前后的抗压强度进行预测分析,并对未参与训练的数据进行预测验证。将预测结果与试验结果比较,结果表明,两种神经网络对RPC耐久性的预测均有良好的潜力,CNN有更大的灵活性和准确性。

活性粉末混凝土盖板抗弯承载力与无损检测参数的相关性试验

为了有效预测实际工程中活性粉末混凝土(RPC)盖板开裂强度与破坏强度,收集了27块实际工程中使用的RPC盖板,测试其表面硬度、表面回弹值、超声波波速、剪压值、名义开裂强度、名义破坏强度。线性拟合了不同检测参数与名义破坏强度、名义开裂强度之间的关系。结果表明:砂浆型回弹仪测得的RPC盖板表面回弹值与名义破坏强度线性相关性较强,相关系数为0.82。实际工程中推荐使用砂浆型回弹仪测试RPC盖板表面回弹值,预测其抗弯承载力。

矿物掺合料对活性粉末混凝土海工应用分析研究

研究以抗压强度和抗氯离子渗透性为主要指标,分析了不同掺量硅灰、粉煤灰、矿渣粉等活性矿物掺合料对活性粉末混凝土(RPC)的海工应用影响。试验显示,单掺硅灰、复掺硅灰和粉煤灰、复掺硅灰和矿渣粉对大掺量矿物细粉RPC的抗压强度和抗氯离子渗透性具有较好的作用,以粉煤灰取代部分水泥、硅灰,既能取得较好的耐久性能,抗压强度损失随之减少,同时还可进一步降低工程应用成本,故其具有一定的工程借鉴意义。

活性粉末混凝土的制备技术及其养护方法

活性粉末混凝土(RPC)是20世纪90年代兴起的一种新型超高性能混凝土,它采用超细骨料和特定材料制备而成,抗压强度可高达200MPaa以上,强度与韧性兼优.RPC表现出的卓越力学性能与良好耐久性,使其在桥梁、隧道等建筑结构中得到了广泛应用.本文从RPC性能指标、制备技术和养护方法三个方面进行系统阐述,在总结现有研究基础上分析存在的问题,并展望今后的研究方向,以期为促进RPC技术的持续完善与应用推广提供参考.

粗骨料活性粉末混凝土无筋薄板力学性能试验与应用研究

在某些状况下,不便在板中配置钢筋,设计将混凝土内的钢筋去掉,而且去除钢筋能够减少因锈蚀引起的混凝土鼓包剥落的病害,提升混凝土板耐久性。试验验证,粗骨料活性粉末混凝土无筋薄板有更高的抗拉性能,并能有效解决常规素混凝土板延性差的问题。基于此,本文的研究为该类型无筋薄板在特定领域的应用提供参考。

带肋连接式活性粉末混凝土夹芯板性能试验研究

为了明确活性粉末混凝土夹芯板中带肋连接的受力性能,以板类型(实心板和夹层板)和钢筋连接件的数量为试验参数,对钢筋机械连接试件进行对拉支撑试验。试验采用的混凝土板由1块尺寸为(980×420×80)mm的实心板和3块尺寸为(980×420×110)mm的夹层板组成,使用有限元软件ABAQUS进行非线性有限元分析,并与试验结果进行比较。结果表明:试验数据与有限元分析结果之间取得了良好的一致性;与实心板相比,夹层板的挠度有所减小,但承载力得到增加;与具有11个连接件的夹层板相比,具有12个连接件的夹层板的挠度增加,承载能力减小;用夹层板代替相同体积混凝土的实心板可以改善结构性能,并且锯齿状钢筋连接件的布局在增加承载力和减小挠度方面起着重要作用。

水养护温度对活性粉末混凝土强度及水化硅酸钙结构的影响研究

活性粉末混凝土(RPC)水化产物的主体是水化硅酸钙(C-S-H),但其易受温度影响,具有复杂多变的特点。本文分析了水养护温度对RPC的28d强度的影响规律,并利用^(29)Si核磁共振(NMR)技术研究了水养护温度对RPC浆体水泥水化程度、C-S-H凝胶Si原子结构特征、硅氧链平均分子链长(MCL)及Al[4]/Si等微结构参数的影响规律,探明了活性粉末混凝土C-S-H硅氧四面体聚合机制。结果表明:随着水养护温度的升高,RPC的抗压、抗折强度逐渐增大,折压比先增大后降低,其水化程度、硅氧链平均分子链长、Al[4]/Si逐渐增大;当水养护温度≥50℃时,硅灰的火山灰反应加剧,进一步提高了RPC内部水泥水化程度、C-S-H平均分子链长及Al[4]/Si。

RPC外包方钢管混凝土柱轴压受力性能研究

为了研究活性粉末混凝土(Reactive powder concrete,RPC)外包方钢管混凝土柱的轴压受力性能,以RPC厚度和长细比为参数,对6根构件开展轴压试验研究,探讨该类组合柱的破坏模式、受力机理、套箍效应和承载力。试验结果表明:外层RPC可为内部方钢管混凝土柱提供较强的约束力,在受力后期套箍效应凸显。随着RPC厚度的增加,组合柱的承载力逐渐提高;随着组合柱长细比的增大,虽然其弹性刚度和承载力逐渐降低,但延性改善。采用ABAQUS软件建立RPC外包方钢管混凝土柱的有限元模型,分析RPC强度、RPC厚度、钢管强度等级、含钢率、内部混凝土强度和长细比等参数对组合柱承载力的影响规律,可得方钢管混凝土柱发挥系数的变化幅值为0.78~1.01。在试验研究、有限元参数分析和理论探讨的基础上,借鉴钢管混凝土结构技术规范,提出了RPC外包方钢管混凝土轴压短柱和长柱的承载力简化计算方法,公式计算值与已有数据样本吻合良好。

圆钢管活性粉末混凝土黏结性能有限元分析

为了研究圆钢管与活性粉末混凝土之间的黏结性能,建立了有限元模型,并使用有限元软件ABAQUS分析了试件长细比、径厚比和活性粉末混凝土强度等参数对钢管活性粉末混凝土界面承载能力的影响,剖析了试件运行机制和典型试件的载荷-滑移曲线。结果显示:初始黏结破坏载荷会随着径厚比的增加而减少,随着活性粉末混凝土强度与长细比的增加而增加;在试件经历极限黏结破坏后,混凝土的各项性能损失严重,曲线呈逐渐下降状态。