混合梁斜拉桥微膨胀UHPC灌注钢混结合段的时变效应

为明确微膨胀超高性能混凝土(Ultra-High-Performance Concrete,UHPC)灌注材料的收缩徐变对混合梁斜拉桥钢混结合段长期性能的影响,以湖北武穴长江公路大桥为工程背景,开展材性试验与结构反应实测。基于一种全桥杆系+局部空间网格的多尺度有限元建模方法,对不同灌注材料收缩徐变下钢混结合段的时变效应进行分析研究。研究结果表明:实桥所采用的微膨胀UHPC在测试龄期内膨胀应变呈现出先增后减且始终保持膨胀的趋势,在约5 d龄期时达到最大膨胀应变292.6με,至1 080 d时为83.8με;徐变系数在前50 d龄期内增长较快,至1 080 d时为1.63。灌注材料的收缩可在结合段内部产生显著的次应力,表现为内填混凝土的拉应力和钢格室的压应力;徐变则会导致混凝土应力松弛而使一部分恒载压应力向钢结构转移。运营20 a后,钢混结合段内填普通混凝土存在较高的开裂风险。未作收缩控制的普通UHPC虽亦出现拉应力,但未超过其抗拉强度,抗裂安全系数仍可达到1.5以上。而微膨胀UHPC处于受压状态,不存在开裂问题。微膨胀UHPC的应用,既可改善内填混凝土的抗裂性能,又有助于常规钢混结合段的结构优化,大幅减少材料用量和结构自重。

氧化镁膨胀剂与纳米二氧化硅协同作用对UHPC性能的影响

研究了氧化镁膨胀剂(MEA)和纳米二氧化硅(NS)对超高性能混凝土(UHPC)的力学性能和早期自收缩的影响,并采用XRD及SEM等对其早期水化反应过程和水化产物进行微观测试。结果表明,MEA和NS的掺入均会降低UHPC的流动性,二者复掺时流动性会进一步降低;掺入MEA会降低不同龄期UHPC的抗压强度,但掺入适量的NS和MEA可以明显改善UHPC的抗压强度及早期自收缩。XRD及SEM微观测试结果表明,NS可有效降低UHPC体系中氢氧化钙含量,复掺0.5%NS和6.0%MEA的UHPC体系结构更为致密,无明显的宏观孔和片状氢氧化钙,使得该UHPC具有良好的体积稳定性和力学性能。

膨胀剂掺量对机制砂UHPC工作性和自收缩性能的影响

针对不同膨胀剂掺量下机制砂超高性能混凝土(UHPC)的工作性及自收缩性能进行了试验研究。结果表明:随着膨胀剂掺量的增加,机制砂UHPC的流动性和凝结时间均呈先增后减的趋势,当膨胀剂掺量为10%时,二者皆达到峰值,扩展度为445 mm,初凝时间和终凝时间分别为44.4 h和50.2 h;机制砂UHPC的早期自收缩随着膨胀剂掺量的增加整体呈先减少后增加的趋势,当膨胀剂掺量为10%时,能够起到较好的收缩补偿作用。

掺双膨胀源的聚丙烯纤维混凝土的抗碳化性能

水泥混凝土所处环境复杂,导致内部水化以及温度升高,容易开裂,而掺入膨胀剂,制备成的补偿收缩混凝土的性能有所提高。选择两种不同类型的膨胀剂——U型膨胀剂(UEA)和氧化镁膨胀剂(MEA),控制其掺入比例,制备成复合聚丙烯纤维混凝土,通过碳化试验研究,确定了两种膨胀剂的最优质量比,为2:1。研究表明,由该比例双膨胀剂制成的混凝土的抗碳化性能最好。

MgO基减缩型UHPC研究综述

超高性能混凝土(ultra-high performance concrete,UHPC)是一种力学性能、耐久性能优异的新型水泥基复合材料,但其较大的早期收缩,制约着UHPC的进一步应用。普通混凝土膨胀剂并不适用于超低水胶比UHPC的收缩,而氧化镁膨胀剂(MgO expansive agent,MEA)是一种需水量小、水化产物稳定的膨胀剂,可以用来补偿UHPC的收缩。首先综述了MEA的水化特性,对不同活性的MEA水化规律进行了总结,最后综述了MEA添加至UHPC对其工作性能、力学性能和体积稳定性的影响,并对超低水胶比条件下,MEA在胶凝体系中的补偿机理进行了分析,以期为MgO基减缩型UHPC的应用提供参考。

粉土改良膨胀土的路用性能与现场试验

为探究粉土对膨胀土的改良效果,对不同粉土占比改良膨胀土进行了胀缩特性、路用性能和微观结构测试。研究表明:掺入粉土改变了膨胀土土体颗粒成分及结构,抑制了膨胀土的胀缩潜势;随着粉土颗粒的增加,膨胀土的密实度和无侧限抗压强度均先增大后减小,最大干密度在粉土占比为40%时达到1.889 g/cm^(3),无侧限抗压强度在粉土占比为10%时最大,加州承载比(CBR)值持续显著提高,回弹模量呈下降趋势,均满足规范要求;验证了粉土改良膨胀土的可行性,确定了最佳配合比为粉土掺量40%。为便于现场施工,并考虑现场拌和均匀程度,先掺入3%低剂量石灰对膨胀土进行“砂化”,降低膨胀土黏性使其破碎。在此基础上,采用粉土掺量40%对膨胀土进行改良后用于高速公路路堤填筑,并开展了现场压实度、CBR值、弯沉值等测试。现场试验结果表明:现场填筑联合改良试验段和单一石灰改良对照段整体压实质量良好,但试验段压实度易受粉土均匀程度影响而降低;试验段路基CBR值和路基弯沉与对照段相当,粉土改良有效弥补了相对于对照段减少的2%石灰所提供的强度。

氧化镁膨胀剂对UHPC浆体早期孔结构演变的影响

氧化镁膨胀剂(MEA)是一种性能优异的外加剂,可以补偿大体积混凝土收缩。本文采用压汞法(MIP)测试了不同活性水平的MEA对超高性能混凝土(UHPC)浆体1~7 d龄期孔结构演变的影响,并借助SEM及EDS对孔结构演变机理进行了分析。结果表明:颗粒粒径较小的高活性MEA更有利于丰富UHPC的粒径分布,实现基体最紧密堆积;不同活性的MEA均会增加1 d龄期UHPC浆体的孔隙率,但3 d以后各龄期浆体的孔隙率随MEA的掺入而降低,活性越高降低越明显;高活性MEA更有利于细化UHPC浆体3~67 nm的孔径;使用孔隙率及孔结构评价UHPC自收缩应考虑不同龄期的影响;MEA活性越高,水化生成的Mg(OH)_(2)晶体更多,有助于减小孔隙率并优化孔径;使用内掺法会增加硅灰的相对含量,增强硅灰的种子效应和火山灰效应,降低UHPC基体的最终孔隙率。

多尺度MgO膨胀剂与SAP协同作用对UHPC力学及收缩性能的影响

超高性能混凝土(UHPC)水胶比较低,胶凝材料掺量较高,导致其在早龄期产生较大的自收缩,易发生收缩开裂。本文通过复掺多尺度MgO膨胀剂与高吸水树脂(SAP)内养护材料来解决此问题,探明多尺度MgO膨胀剂与内养护材料对免蒸养UHPC力学、收缩及水化特性的影响规律,并借助SEM、XRD、MIP、TG-DTG微观手段揭示复掺多尺度膨胀剂与内养护材料的协同作用机理。结果表明:与单掺MgO和纳米MgO相比,复掺多尺度MgO膨胀剂更有利于UHPC力学性能的发展,同时为UHPC体系水化过程提供稳定的膨胀源;在掺加多尺度膨胀剂的基础上继续引入SAP可以提高UHPC的工作性能,同时进一步降低UHPC早龄期的自收缩,研究结果可为解决UHPC早龄期自收缩大的难题提供数据支撑与理论指导。

高活性氧化镁膨胀剂对UHPC性能的影响

利用一种活性反应时间为41 s的高活性氧化镁膨胀剂(MEA)掺入超高性能混凝土(UHPC),研究了其对UHPC工作性能、力学性能和体积稳定性的影响。采用压汞法对孔隙率及孔结构进行了表征,并利用SEM和EDS对硬化砂浆的微观形貌进行了分析。结果表明,高活性MEA会降低UHPC的流动性和力学性能,但可明显改善早期自收缩,MEA的最大掺量不宜超过胶凝材料总量的12%;MEA会降低早龄期UHPC的孔隙率,并细化其孔径,尤其是小于50 nm的孔,这是导致MEA可以补偿UHPC自收缩的重要原因;微观测试结果表明,MEA在原位水化反应生成密实的Mg(OH)2,受到抑制的结晶将产生结晶压力,从而导致体积膨胀;由EDS结果可知,无胶结能力的MEA及其水化产物与水泥浆体的界限随龄期的增长而逐渐模糊,UHPC整体趋于密实。

大体积混凝土足尺模型裂缝控制应用研究

依托某质子肿瘤治疗中心项目,采用大掺量粉煤灰降低水化热的思路、选用高性能膨胀抗裂剂配制C35补偿收缩混凝土进行大体积混凝土足尺模型试验,严格控制混凝土施工过程并监测温度和应变,取得良好的裂缝控制效果。结果表明:环境温度21~25℃、混凝土入模温度约30℃时,4.68 m×4.68 m×4.68 m足尺模型内部最高温度65.1℃、里表温差局部大于25℃;足尺模型表层温度与环境温度的温差在10℃以下时,混凝土仍处于微膨胀状态、表层应变65.9~219.6με。

减缩剂及膨胀剂的掺量对UHPC性能的影响

文中从超高性能混凝土(UHPC)的流动度、抗压强度和收缩率等方面,分析了不同掺量的减缩剂及双掺MgO对UHPC性能的影响。结果表明,双掺减缩剂和MgO对UHPC收缩抑制效果最好。当减缩剂的掺量为0.3%、MgO掺量为4.5%时,UHPC的120d自收缩抑制率和7 d抗压强度分别为50.63%及175MPa。

膨胀土化学固化现状及展望

膨胀土因在形貌和工程性质上的特殊性和破坏作用的严重性,引起了广泛的重视。为消除、减小膨胀土的危害,人们采取了许多处理方法,化学固化由于具有较好的性价比而受到重视。对膨胀土的化学固化现状的分析,探讨了影响膨胀土的胀缩性能的诸多因素,分析了使用现有固化方法固化的膨胀土长期耐久性不良的主要原因。在此基础上,对膨胀土固化的研究思路进行了分析,并对下一步膨胀土固化研究进行了展望。

氧化镁复合膨胀剂对高性能混凝土变形特性的影响

从氧化镁复合膨胀剂对高性能混凝土安定性能和力学性能的影响规律出发,系统研究了该新型氧化镁复合膨胀剂在不同养护方式下对高性能混凝土变形特性的影响规律.结果表明:在确保安定性的前提下,氧化镁复合膨胀剂在高性能混凝土适宜掺量为不超过8%.内掺8%的氧化镁复合膨胀剂对高性能混凝土力学性能影响不大,但对高性能混凝土的变形特性有显著影响.在饱水养护条件下,氧化镁复合膨胀剂既具有较大的早期膨胀性能,又具有一定的持续微膨胀性能;在密封养护条件下,氧化镁复合膨胀剂的掺入能完全消除高性能混凝土的早期自收缩,产生自膨胀;在干燥养护条件下,氧化镁复合膨胀剂的掺入对高性能混凝土的干燥收缩也表现出明显的抑制效果,至120d测试龄期时干燥收缩的减缩率仍然高达50.2%.

CSA膨胀剂对C80高性能混凝土性能影响及膨胀机理研究

研究表明在水灰比为0.5且掺10%CSA膨胀剂的砂浆中,砂浆膨胀性能在7 d时达到最大,其限制膨胀率为0.048 5%。不同CSA膨胀剂掺量的C80混凝土中,膨胀剂掺量越高混凝土早期强度越低,后期强度降幅小。在水化早期,膨胀剂掺量对混凝土限制膨胀率的影响较小,养护龄期14 d时达到限制膨胀率的最大值,较水灰比0.5砂浆的有所推迟且最大值受掺量影响大。膨胀剂的掺加对低水胶比水泥浆体水化早期体系的孔结构有改善作用,体系中钙矾石晶体未能充分生长,多以微针状分布于各个界面层间,体系中未反应的水泥颗粒较多。水化后期胶凝体系硬化后的浆体中包裹着竖条状形貌的钙矾石晶体,凝胶相具有良好的密实性。

DB 型油井水泥膨胀剂的研究

油井水泥固有的收缩特性是诱发油气井气窜和造成水泥环胶结质量差的主要原因。研制了一种新型油井水泥膨胀剂（ Ｄ Ｂ） ，当掺量为水泥的３ ％ —８ ％ 时，可使水泥浆产生足够大的塑性膨胀及后期体积膨胀，并且其塑性强度发展高于净浆。膨胀量随养护温度的升高和养护龄期的延长而增大，在受限状态下能显著改善水泥石的抗压强度和胶结强度。 Ｄ Ｂ 膨胀剂与降滤失剂及分散剂的配伍性好，对水泥浆的其它工程性能无明显影响。结合实验结果讨论了该膨胀剂的作用机理。

新型抗裂防渗水工混凝土基本性能及其配筋压力管研究

新型抗裂防渗水工混凝土是将钢纤维乱向分散于膨胀混凝土中 ,形成的一种集承重与防渗为一体的新型建筑材料 ,本文对其立方体抗压强度、劈拉强度、抗折强度、弯曲韧性、膨胀变形性能及配筋混凝土管件在内水压力下的轴拉性能 ,进行了系统的试验研究和理论分析 .试验结果表明 :钢纤维能有效限制膨胀混凝土的膨胀变形 ;钢纤维的限胀、阻裂增强作用 ,大大提高了膨胀混凝土的抗压、抗拉、极限抗折、抗折初裂强度 ,提高了弯曲韧性 ,改善了其抗渗性能 ;配筋钢纤维膨胀混凝土管 ,是经济、合理、实用的结构形式 .初步探讨了该混凝土的增强机理 ;给出了膨胀变形方程 .

UEA对水泥砂浆和高性能混凝土性能的影响UE

本文介绍了UEA膨胀剂在混凝土工程中的应用情况及存在的问题 ,通过试验分析了不同养护条件、粉煤灰超细粉 (PFA)用量、UEA掺量及不同水胶比 (w/b)对水泥砂浆收缩率和强度的影响。还讨论了UEA对高性能混凝土强度及坍落度损失的影响。

高效减水剂及其与膨胀剂复合对地铁用混凝土收缩开裂的影响

主要研究了萘系高效减水剂、减缩型聚羧酸高效减水剂单掺及其与膨胀剂复合使用对地铁用混凝土干燥收缩、塑性开裂和干缩开裂的影响。试验结果表明:钙矾石类膨胀剂对早期收缩有较好的抑制作用,然而对后期收缩仍难控制,膨胀结束后的干燥收缩落差较大,养护条件对其体积稳定性有着显著影响,从而必须加强早期水养护并尽可能延长水养护时间。减缩型聚羧酸减水剂抑制混凝土收缩开裂性能不仅优于萘系高效减水剂,甚至比萘系高效减水剂与膨胀剂复合使用效果好。高效减水剂与膨胀剂复合使用后对抑制混凝土收缩开裂的效果更明显。

水泥基自流平砂浆的制备及其性能

利用细水泥、UEA膨胀剂以及其他化学添加剂的复配,制备了一种水泥基自流平砂浆。研究了细水泥、矿渣粉以及UEA膨胀剂的掺量对水泥基自流平材料的力学性能、流动性与收缩性的影响,并用XRD、SEM方法对其水化产物和硬化浆体微观结构进行了表征。结果表明,该种水泥基自流平材料具有早强、低收缩的特点,流动度≥150mm、1d抗压强度大于20MPa、28d抗压强度达到60MPa、收缩率≤0.01%。

膨胀剂及纤维对水泥稳定碎石干缩性能的影响

对掺加膨胀剂、聚丙烯纤维的水泥稳定碎石和不掺加任何添加剂的水泥稳定碎石三种类型材料进行了干缩性能的试验,通过对试验结果的比较分析及对掺加膨胀剂与掺加聚丙烯纤维改善水泥稳定碎石干缩开裂性能不同作用机理的研究,得到如下研究结果:掺加膨胀剂比掺加聚丙烯纤维对水泥稳定碎石干缩抗裂性能的改善效果更好,且累计失水率值对膨胀剂水泥稳定碎石干缩抗裂性能的改善影响很大.