超高性能混凝土与普通混凝土结合面抗腐蚀及力学性能研究

超高性能混凝土与普通混凝土(UHPC-NC)的结合面是影响整体装配式混凝土结构静、动力性能的关键部位。针对不同腐蚀环境中的UHPC-NC试件进行离子腐蚀及力学性能试验,分析了腐蚀机理。结果表明:总体上,UHPC-NC试件NC部分相同位置处的硫酸根离子浓度高于NC整浇试件;在相同腐蚀龄期、相同腐蚀深度下,NC整浇试件的抗氯离子腐蚀性能较UHPC-NC试件好;在硫酸盐及混合溶液中,UHPC-NC试件的劈裂抗拉强度随腐蚀龄期的增长总体呈先增加后降低的趋势;在氯盐溶液中,UHPC-NC试件的劈裂抗拉强度随龄期的变化相对较小;腐蚀前期,硫酸盐腐蚀产物的存在使试件内部结构更加密实,但腐蚀后期由于腐蚀产物的不断累积,体积增大,加速了裂缝的扩展,劣化试件内部结构。

普通混凝土初步配合比的设计

普通混凝土的配合比指混凝土中各种组成材料用量之间的比例关系,混凝土配合比设计对工程质量有着重要的影响,但因为混凝土初步配合比计算量比较大,信息比较多,导致对设计人员的专业知识储备要求高。结合C30混凝土配合比设计实例来重点探讨混凝土初步配合比的设计步骤,且在计算粗、细骨料用量时,采用质量法和体积法做了简单的配合比计算分析对比。结果表明,两种方法均能准确得到混凝土中粗细骨料用量以及符合设计要求的混凝土初步配合比。质量法计算流程要简化些,具有较强的适用性;体积法计算量较为复杂,但计算结果更符合实际情况。因此,在混凝土初步配合比设计时,可根据工程实际需求选取一种方法来进行计算。

普通混凝土-高延性混凝土组合式机场道面结构应力响应分析

由于普通混凝土(Regular Concrete,RC)弯拉强度较低、韧性差、易开裂,用于机场道面易出现断板、脱空和开裂等病害;高延性混凝土(High Ductility Concrete,HDC)具有高强度、高韧性和高抗裂性能,因此提出一种新型普通混凝土-高延性混凝土(RC-HDC)组合式机场道面结构,设计了RC单层板、HDC单层板和RC-HDC组合板3种机场道面结构。考虑基层支撑、接缝传荷能力和复杂起落架作用,建立了三维刚性道面有限元模型,分析了不同飞机荷载、道面板结构、道面板厚度、基层厚度、基层模量和土基反应模量等因素下的道面板应力响应,并计算了不同飞行区等级下的道面板最小设计厚度。研究结果表明:HDC单层板和RC-HDC组合板的弯拉强度为20 MPa和18 MPa,分别是RC单层板的4倍和3.6倍;RC-HDC组合板能够发挥HDC高弯拉强度和RC高模量的优势;对于相同道面结构,单轴单轮起落架荷载作用下道面板应力最大,双轴双轮起落架作用下道面板应力最小;4C、4D、4E、4F飞行区等级下,RC-HDC组合板的最小设计厚度分别为RC单层板的38.6%、39.0%、39.9%、41.5%;采用RC-HDC组合板不仅可以大幅减小道面板厚度,而且具有较好的经济性。

中美普通钢筋混凝土结构设计裂缝控制

随着海外项目的增多,有相当一部分的项目需要采用国际标准进行设计计算。美标则为其中占比较大的规范体系之一。对国标GB50010与美标ACI318的裂缝控制思路与标准差异进行对比,国标GB50010在考虑耐久性的因素下,给出了不同环境下的裂缝宽度限值与95%保证率的最大裂缝宽度计算公式。美标ACI 318则认为裂缝宽度与长期耐久性之间无较大关联,未规定详细裂缝宽度限值与计算公式,而基于可接受的裂缝宽度,规定了钢筋最大布置间距。

公路工程普通水泥混凝土配合比设计研究

为保证普通水泥混凝土配合比设计的合理性,保障公路工程的施工质量,以鸡公里1号特大桥承台工程为例,对普通水泥混凝土配合比设计方法进行研究。为全面掌握各种原材料的性能,研究了公路工程普通水泥混凝土配合比设计的4个步骤,即初步配合比计算、基准配合比计算、试验室配合比计算、施工配合比计算。研究结果表明,配合比为水泥∶粉煤灰∶水∶碎石∶砂∶外加剂=314∶55∶166∶1089∶726∶3.69的设计,能够满足该公路工程的施工配合比要求。

超高性能混凝土与普通混凝土的界面黏结及渗透性能研究

界面抗渗性是评价结构耐久性与适用性的重要指标。超高性能混凝土(Ultra-high Performance Concrete,UHPC)由于力学性能和耐久性优异,作为加固修复材料可以有效提高试件界面黏结性能,从而提升试件整体性能。试验采用劈裂试验和渗透试验方法,探究了普通混凝土表面处理方式和混凝土强度对UHPC-普通混凝土界面黏结抗拉性能和渗透性能的影响,并建立了界面黏结抗拉强度与相对渗透系数的关系。试验表明,界面粗糙度的增加可以显著提升界面黏结性能和渗透性能,而混凝土强度的影响有限;界面抗渗性与界面粗糙度呈正相关,粗糙的接触面增加了两者的接触面积,提高了水流渗透时实际的渗流路径,阻碍了水分的传输;界面相对渗透系数与界面黏结抗拉强度呈负相关,相对渗透系数随着界面黏结抗拉强度的增加而降低。

普通沥青混凝土配合比设计在热带地区的应用

在热带地区,由于高温和潮湿的气候条件,普通沥青混凝土的应用面临许多挑战。本文针对普通沥青混凝土在热带地区的应用,对其配合比设计进行了深入研究。通过对原材料的选择、配合比的计算与调整等方面进行详细阐述,总结出一些具有实际应用价值的结论和建议,为提高普通沥青混凝土在热带地区的耐久性和稳定性提供一定的技术支持。

可再生资源在普通混凝土生产中的应用与优化策略

人们生活在一个地大物博的地球之上,地球上有很多的自然资源可以使人们很好的生存下去,自然资源可以分为可再生资源和不可再生资源两种资源类型,可再生资源是指通过自然力可以不断循环利用的资源,例如水资源、太阳能等。可再生资源并不是能永久的使用,它可以在特定的条件下持续再生或者扩大其储备量,这样可以延长资源的使用寿命。混凝土的生产过程中,可以运用可再生资源,从而减少资源浪费和环境污染,提高资源利用效率。本篇文章的主要内容是探讨可再生资源在普通混凝土生产中的应用与优化策略。

超高性能混凝土-既有普通混凝土界面粘结性能研究综述

超高性能混凝土(Ultra-high performance concrete,UHPC)具有优异的力学性能和耐久性,被广泛应用于组合构件及结构加固中,其中,UHPC与既有普通混凝土(Existing normal concrete,NC)之间的界面粘结性能至关重要。本文综述了国内外UHPC-NC的界面粘结性能的试验方法及界面抗剪强度计算公式、影响因素与界面耐久性能的研究进展,指出了测试方法存在的不足,探究了不同规范的界面抗剪强度计算式对UHPC-NC的适用性,总结了不同因素对UHPC-NC界面粘结性能的影响,包括纤维、界面粗糙度、界面含水率、界面剂、既有混凝土强度、胶凝材料和养护制度等,阐述了其界面特性的增强机理,探讨了耐久性的现阶段研究。UHPC-NC具有优异的界面粘结强度,其中,合适的养护制度与纤维能够减少UHPC的收缩,增强材料之间相容性;界面粗糙度与既有混凝土强度的增加可以有效避免界面破坏;界面剂、胶凝材料及适当的界面含水率可以改善过渡区;UHPC-NC界面具有较好的抗渗透性能和抗冻融性能。

普通混凝土压-剪多轴试验研究与受力分析

为探究混凝土压-剪复合受力状态下的力学性能,以不同轴压比为加载工况,使用材料压-剪液压伺服机对混凝土进行试验,得到混凝土剪切破坏形态和剪切荷载-位移曲线。通过剪切荷载-位移曲线提取混凝土的剪切峰值应力、和剪切破坏位移对比分析,研究结果表明:不同轴压比下,混凝土剪切面破坏形态各不相同,轴压比越大剪切面摩擦痕迹越明显,混凝土破坏碎渣越多,混凝土表面出现剥落的试块量越大;混凝土剪切峰值强应力随着轴压比的增大而提高,根据数学回归与轴压力均呈线性变化关系;根据平面应力空间分析研究,可得到混凝土压-剪强度破坏曲线,曲线与试验分析数据吻合度很高,两种理论破坏准则均能够有效地反应混凝土压-剪复合受力的强度规律。

振动搅拌对普通混凝土和超高性能混凝土性能的影响

分别设计了普通混凝土和超高性能混凝土(UHPC)的配合比,研究了振动搅拌和普通搅拌对混凝土性能的影响。结果表明:对于C30和C40普通混凝土,振动搅拌可以明显提高其工作性,而对于C50普通混凝土,振动搅拌对工作性的提高有限;振动搅拌能稳定提高普通混凝土的匀质性和抗压强度;振动搅拌能明显提高UHPC的工作性,改善纤维团聚现象,但不能保证纤维的乱向分布;振动搅拌可以提高UHPC的抗压强度,降低其抗折强度。

长龄期自密实混凝土与普通混凝土强度及弹性模量对比试验研究

为了研究不同龄期下自密实混凝土(SCC)与普通混凝土(NC)试件抗压强度、劈裂抗拉强度、弹性模量的发展规律和差异,设计并浇筑了8组不同龄期(3、7、14、28、56、120、200、400 d)下的SCC与NC试件(强度等级均为C40),测试不同龄期下SCC、NC立方体抗压强度、棱柱体抗压强度、劈裂抗拉强度和弹性模量。根据试验结果对比分析不同龄期下两种混凝土力学参数的发展规律与差异。结果表明,长龄期下两种混凝土抗压强度、劈裂抗拉强度、弹性模量发展规律近似,均为早期(28 d以前)增长较快,后期(200 d以后)增长缓慢且趋于稳定。同强度等级下的SCC抗压强度及劈裂抗拉强度大于NC,弹性模量小于NC。长龄期(400 d以后)下SCC抗压强度比NC高25%左右,劈裂抗拉强度比NC高9%左右,弹性模量比NC小8%左右。NC实测弹性模量与规范公式计算值较吻合,SCC实测弹性模量大约为规范公式计算值的85.9%,采用NC弹性模量规范计算公式预测SCC弹性模量时需乘0.859进行修正。

钢-UHPC-普通混凝土组合桥面板受力特点和不同厚度比受力特征分析

以上海G1503吴淞江大桥主桥钢箱梁为研究对象,采用ANSYS有限元软件建立全断面节段局部分析模型进行计算分析。研究钢-UHPC-普通混凝土组合桥面板的受力特点,并对不同厚度比的UHPC层、普通混凝土面层桥面板的受力特征做汇总对比,研究成果可为类似工程设计提供参考。

玄武岩纤维增强地质聚合物混凝土的动态力学性能

对玄武岩纤维增强地质聚合物混凝土(basalt fiber reinforced geopolymer concrete,BFRGC)进行了动态压缩试验,研究了玄武岩纤维掺量(0.1%、0.2%、0.3%)和龄期(3 d、7 d、28 d)对地质聚合物混凝土动态力学性能的影响,分析了玄武岩纤维对地质聚合物混凝土的强韧化效应。此外,对比分析了玄武岩纤维对地质聚合物混凝土和普通硅酸盐水泥混凝土的增强增韧效果。结果表明:BFRGC的动态抗压强度(f_(cd))和比能量吸收(U)随应变率近似线性增加。随着龄期的增大,BFRGC的f_(cd)和U不断增大,且f_(cd)和U的应变率敏感性不断增强。随着玄武岩纤维掺量的增大,BFRGC的f_(cd)和U先增大后减小,且f_(cd)和U的应变率敏感性也先增强后减弱。玄武岩纤维的最佳掺量为0.2%。玄武岩纤维对地质聚合物混凝土和普通硅酸盐水泥混凝土均具有增强增韧作用。玄武岩纤维对地质聚合物混凝土的强韧化效果优于普通硅酸盐水泥混凝土。

超高性能混凝土与普通混凝土的界面黏结性能研究

超高性能混凝土(Ultra-high performance concrete, UHPC)具有优异的力学性能和耐久性,被广泛应用于组合构件及结构加固中,其中,UHPC与既有普通混凝土(Normal concrete, NC)之间的界面黏结性能至关重要。采用劈裂抗拉方法,探究了界面粗糙度、普通混凝土强度、浇筑方式对UHPC-NC界面黏结抗拉性能的影响。试验表明,UHPC-NC试件的破坏模式主要分为3种,界面粗糙度较小时,易发生黏结面破坏;界面粗糙度较大时,UHPC与NC基体均会发生破坏;界面粗糙度是影响UHPC-NC界面黏结强度的主要因素,随着界面粗糙度的增加,UHPC-NC的界面黏结抗拉强度逐渐增加;混凝土强度的增加可以有效提高UHPC-NC界面黏结抗拉强度;水平浇筑试件相比于竖向浇筑试件具有较好的界面黏结抗拉强度。

矿粉改善OPC基修补材料耐污水腐蚀性能的研究

针对混凝土表面缺陷修补材料存在耐久性不良的问题,研究普通硅酸盐水泥基(OPC)和普通硅酸盐水泥基-矿粉基(OPC-GGBS)修补材料在污水环境下外观形貌、质量、抗压强度及与老混凝土粘结强度的变化。结果表明:25%的矿渣粉取代率可显著减轻OPC修补材料的外观劣化程度,降低了质量、抗压强度及与老混凝土粘结强度的损失率,明显改善了OPC基修补材料的耐污水腐蚀性能。

爆炸损伤后起波钢筋混凝土梁吸能能力有限元分析

文中分析爆炸损伤后普通钢筋混凝土梁和起波钢筋混凝土梁的能量吸收能力,对比说明起波钢筋混凝土梁的抗爆性能。首先,分别建立普通钢筋混凝土梁和起波钢筋混凝土梁的有限元模型;然后,设置先爆炸加载后四点弯曲加载的荷载组合,变化起波矢高、起波角度、TNT当量、钢筋和混凝土强度等参数,对比研究不同参数组合下普通钢筋混凝土梁和起波钢筋混凝土梁的整体损伤过程,并重点分析了起波钢筋的塑性铰的形成发展过程;同时,计算不同参数组合下两种钢筋混凝土梁的能量吸收值,对比两者的能量吸收能力。研究表明爆炸损伤后起波钢筋混凝土梁的吸能能力高于爆炸损伤后普通钢筋混凝土梁的吸能能力,起波矢高越高、起波角度越小、钢筋和混凝土强度越高、TNT当量越小,起波钢筋混凝土梁的残余吸能能力越强。

普通蒸养配制高性能材料在桩基防护层中的应用探索

跨河桥梁墩柱桩基因需要防止河水及其漂浮物的冲击磨蚀,需要设置防护层。受作业面、运输条件等现场实际情况限制,部分墩柱桩基保护层难以预制或者现场高温蒸养。对采用现场普通养护方式制备超高性能混凝土制作墩柱防护层的工艺进行了探索,并对现场制备的试验组进行了力学性能测试。试验结果表明,制备的试件力学性能基本满足设计要求,该探索结果可为类似墩柱耐磨层防护施作提供技术参考。

“星际混凝土”:强度是普通混凝土两倍

3月19日消息,曼彻斯特大学的科学家们发明了一种新型材料,名为“星际混凝土(StarCrete)”,它由外太空尘埃、马铃薯淀粉和少许盐制成,可以用来在火星上建造房屋。目前,在太空中建设基础设施的成本过高,而且难以实现。未来的太空建设将需要依赖于宇航员容易获取的简单材料,“星际混凝土”提供了一种可能的解决方案。这项发明的科学家们使用模拟的火星土壤与马铃薯淀粉和少许盐混合,创造出这种材料,其强度是普通混凝土的两倍,这种材料非常适合在外太空环境中进行建筑工作。

UHPC与普通混凝土的界面黏结剪切性能分析

超高性能混凝土(Ultra-high performance concrete, UHPC)具有优异的力学性能和耐久性,在高强荷载、复杂恶劣环境下,UHPC优越的性能使加固后的桥梁结构及既有结构能够维持良好的工作状态,有效提高和改善既有结构的承载力和耐久性。对于加固构件或组合构件,UHPC与既有普通混凝土(Normal concrete, NC)优良的界面黏结性能是保证组合构件良好、高效和持久工作的前提。试验采用双面剪切试验方法探究了界面粗糙度、普通混凝土强度与界面湿度对UHPC-NC界面黏结剪切性能的影响。结果表明,UHPC-NC试件的破坏模式主要分为3种,浇筑面试件发生界面破坏,低粗糙度试件破坏时呈现普通混凝土剥落,界面粗糙度较大的试件发生UHPC-NC破坏。随着界面粗糙度的增加,UHPC-NC的界面黏结剪切强度逐渐增加,骨料与UHPC的机械销栓力大大提升了界面黏结剪切强度。较高的混凝土强度有助于改善UHPC-NC的界面黏结性能;界面湿润试件较界面干燥试件具有更好的界面黏结剪切强度。