超高聚丙烯纤维自密实混凝土的配制及其性能探讨

为了提高自密实混凝土的抗收缩和抗裂性,研究通过改变粉煤灰掺量,聚丙烯纤维掺量和水胶比配制超高聚丙烯纤维自密实混凝土并对其工作性能和力学性能进行试验研究。提出超高聚丙烯纤维自密实混凝土的坍落扩展度预测计算式,验证前期试验拟合出来的抗压强度计算式在试验中的适用性。结果表明:粉煤灰掺量和水胶比的增加能改善自密实混凝土的流动性能,而聚丙烯纤维掺量的增加显著降低自密实混凝土的流动性能。在满足最小坍落扩展度要求下,当粉煤灰掺量为30%时,聚丙烯纤维掺量不宜超高0.72%,粉煤灰掺量为50%时,聚丙烯纤维掺量不宜超过0.83%。前期试验拟合出来的抗压强度计算式可以用于预测超高聚丙烯纤维自密实混凝土的后期抗压强度。

高掺量聚丙烯纤维自密实混凝土制备及其性能研究

为了有效提高高掺量聚丙烯纤维自密实混凝土的工作性能,将调整水胶比和砂率进行配制聚丙烯纤维体积掺量为0.5%的自密实混凝土并对其材料性能进行试验研究。研究表明:高掺量聚丙烯纤维的掺入对自密实混凝土的流动性有较大影响,适当调整水胶比和砂率可配制满足工作性能要求的高掺量聚丙烯纤维自密实混凝土;水胶比的增大提高了高掺量聚丙烯纤维自密实混凝土的扩展度,同时也提高了其离析的风险,降低了其抗压强度;砂率的增大对高掺量聚丙烯纤维自密实混凝土的抗压强度基本没有影响,但可提高其拌合物的粘聚性。

高粉煤灰掺量自密实混凝土性能研究

为了研究高粉煤灰掺量自密实混凝土的抗压强度及其拌合物的工作性能,分别用不同比例的粉煤灰掺量等量取代水泥配制自密实混凝土进行试验研究。比较分析了不同比例的粉煤灰掺量对自密实混凝土的工作性能和抗压强度的影响,探讨了粉煤灰掺量与抗压强度之间的关系,提出了粉煤灰掺量自密实混凝土用7 d抗压强度预测28 d抗压强度的公式,对不同比例粉煤灰掺量自密实混凝土抗压强度随时间的变化进行了分析。

高掺量聚丙烯纤维自密实混凝土试验及性能初探

通过试验研究不同胶集比和减水剂掺量对高掺量聚丙烯纤维自密实混凝土工作性能和抗压强度的影响,比较高掺量聚丙烯纤维自密实混凝土与无掺量聚丙烯纤维自密实混凝土性能上的差异,验证前期试验拟合出来的高掺量聚丙烯纤维自密实混凝土抗压强度与水胶比和时间计算式的适用性。试验研究结果表明:胶集比是影响高掺量聚丙烯纤维自密实混凝土工作性能的重要因素,高掺量聚丙烯纤维加入降低了自密实混凝土的扩展度和抗压强度,前期试验拟合出来的高掺量聚丙烯纤维自密实混凝土抗压强度与水胶比和时间关系计算式对后期抗压强度的预测效果良好。

基于试验数据库的FRP筋增强混凝土梁抗剪承载力可靠度分析

FRP筋因具有耐腐蚀、高抗拉强度和耐疲劳等优点而有望代替钢筋,用于土木工程结构中解决钢筋锈蚀问题。然而,FRP筋弹性模量低及其与混凝土黏结性能差导致FRP增强混凝土结构抗剪性能与普通钢筋混凝土不同。现有FRP增强混凝土结构抗剪计算模型大多基于有限的试验结果得出,因此不能保证其准确性。本文首先收集了来自各学者FRP筋增强混凝土梁抗剪试验数据,建立一个包含478组抗剪承载力的试验数据库,基于蒙特卡罗方法开展上述试验梁参数全局敏感性分析,通过四个抗剪承载力计算模型之间的对比以及适用性分析,考虑参数的不确定性,最后采用蒙特卡罗方法和可靠度理论对模型进行可靠度分析。研究结果发现:CSA规范中的抗剪承载力计算模型具有较小的误差和离散性;可靠度指标与荷载效应比以及FRP的材料分项系数呈正相关的关系。

GFRP筋与海水海砂高掺量粉煤灰自密实混凝土的粘结性能研究

为解决淡水河砂资源短缺、水泥高能耗等问题,采用海水海砂代替淡水河砂、粉煤灰代替50%的水泥制备海水海砂高掺量粉煤灰自密实混凝土(HVFA-SCC).同时,为解决海水海砂的使用引起钢筋锈蚀问题,采用纤维增强复合(FRP)筋代替钢筋.为研究玻璃纤维增强复合(GFRP)筋与海水海砂HVFA-SCC的粘结性能,本文制作了9组拉拔试件,重点讨论混凝土材料、筋材直径和筋材类型对粘结失效机理、粘结强度及粘结-滑移曲线的影响规律.并且,分析不同粘结滑移本构模型预测GFRP筋与海水海砂HVFA-SCC粘结-滑移曲线的准确性.最后,基于FRP筋增强混凝土的粘结-滑移曲线数据,校核双α粘结滑移本构模型参数.研究表明:排除混凝土强度影响后,混凝土类型对粘结强度的影响较小;筋材直径的增加导致粘结强度降低,粘结失效机理由筋材树脂层剪切破坏转为树脂层磨损破坏;筋材类型(GFRP筋、BFRP筋及带肋钢筋)对粘结强度基本无影响;基于粘结-滑移曲线数据,获得了不同参数拉拔试件的双α粘结滑移模型表达式.

早期高温养护对粉煤灰基自密实混凝土性能的影响

为研究早期养护条件对粉煤灰基自密实混凝土(SCC)性能的影响规律,采用不同掺量(30%、40%、50%、65%)的粉煤灰取代等量的水泥胶凝材料制备SCC。将其放置在标准养护箱中养护24 h或在蒸养机中以60℃和90℃的温度养护24 h,之后全部取出放入自来水中养护,分析不同早期养护条件对粉煤灰基SCC力学性能的影响,探讨粉煤灰基自密实混凝土力学性能之间的关系。对不同龄期下的粉煤灰基SCC进行微观测试,包括扫描电镜(SEM)及能谱仪(EDS)测试,通过微观形貌及能谱分析解释粉煤灰基SCC的宏观工作性能和力学性能。研究表明,粉煤灰掺量增加对SCC的早期抗压强度、劈裂抗拉强度、弹性模量存在明显的负作用,而早期高温养护能够显著提高粉煤灰基SCC的早期力学性能。结合实际工程需求,粉煤灰基SCC运用于预制构件的生产具有可行性。

FRP筋-混凝土黏结滑移性能声发射技术试验研究

为研究纤维复合筋(FRP筋)和混凝土的黏结性能,采用声发射(Acoustic Emission,AE)技术监测16个黏结滑移试件的试验过程,研究不同参数(筋材类型、筋材直径和黏结长度)对试件黏结性能的影响。试验结果表明:不同类型筋材和混凝土的黏结机理不同,其黏结性能与破坏模式具有显著差异;筋材直径和黏结长度对黏结强度产生影响;筋材肋间距是黏结-滑移曲线周期性波动的主要原因。AE信号能量的变化可有效监测FRP筋和混凝土的黏结-滑移劣化过程,AE技术在探究FRP筋和混凝土的黏结破坏机理方面具有重要理论意义和应用价值。

结合压缩薄膜效应对BFRP筋自密实混凝土桥面板工作性能有限元分析

采用非线性有限元方法对英国北爱尔兰Thompson桥中的BFRP筋增强自密实混凝土桥面板进行数值分析,通过对比数值模拟结果和试验结果表明所建立的有限元模型能够较准确地反映BFRP筋增强自密实混凝土桥面板在轮压负载下的工作性能。基于有限元模型的有效性,采用非线性数值模拟对该新型桥面板进行极限承载力和破坏模式进行预测及参数化分析。结果表明,BFRP筋自密实桥面板极限承载力大约为欧洲轮压负载150 k N的6倍(100 t),由于现行桥面板设计规范忽略了压缩薄膜效应的存在而导致桥面板极限承载力设计过于保守,参数化分析发现配筋率和筋材类型对桥面板极限承载力影响不大,而混凝土强度和跨高比是影响桥面板极限承载力的主要因素。

基于时间反演法的纤维增强复材/钢筋增强混凝土梁损伤监测研究

为识别纤维增强复材/钢筋(FRP/Steel)增强混凝土梁的损伤发展及损伤机理,采用压电陶瓷传感器对FRP/Steel增强混凝土梁进行损伤监测。利用时间反演法的自适应聚焦性质和良好的抗噪性质,分析四点弯曲加载下梁的损伤程度与归一化聚焦信号幅值的关系。试验结果表明:归一化聚焦信号幅值随着施加荷载的增大而减少;钢筋增强混凝土梁的归一化聚焦信号幅值衰减速度慢于FRP筋增强混凝土梁,说明在同等荷载作用下FRP筋增强混凝土梁的损伤程度大;将归一化聚焦信号幅值与梁的理论刚度指数进行对比发现,归一化聚焦信号幅值与理论刚度指数曲线吻合良好,其能够反映FRP/Steel增强混凝土梁的刚度退化情况。

玄武岩纤维复材筋增强自密实混凝土桥面板冲切性能试验

对6组尺寸为2 000 mm×1 800 mm×100 mm的1∶2比例缩尺桥面板模型进行冲切试验研究。分析不同筋材类型,不同混凝土基体材料及不同配筋率对桥面板冲切极限承载力、荷载-位移曲线、筋材应变、混凝土应变及裂缝形态的影响,对比不同文献中冲切极限承载理论值与试验值的差异。研究表明:在侧向约束作用下筋材在桥面板中的贡献较小,配筋率的降低对桥面板的极限承载力基本没有影响,但可以更大地发挥筋材在桥面板中的作用。筋材类型对桥面板的极限承载力,极限挠度及裂缝形态都有影响,但混凝土基体材料对桥面板的极限承载力和极限挠度的影响不大。各国现行标准对纤维增强材料筋增强混凝土结构冲切极限承载力的计算理论由于未考虑侧向边界约束条件下存在的压缩薄膜效应,严重低估了桥面板的冲切极限承载力。