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。

钢-粗骨料活性粉末混凝土桥面板防水黏结层组合体系研究

防水黏结层破坏是导致沥青混合料桥面铺装病害的一个主要原因,为提高钢-粗骨料活性粉末混凝土桥面板沥青铺装结构的耐久性,选择PB-Ⅱ型防水涂料、溶剂型黏结剂、复合改性沥青3种防水材料作为比选材料,通过防水黏结层与桥面板、沥青面层的黏结强度试验比对,提出一种适合钢-粗骨料活性粉末混凝土桥面板的防水黏结层组合体系,并简要介绍其关键施工工艺。

活性粉末混凝土与普通混凝土黏结劈拉性能

采用立方体黏结劈拉试件研究活性粉末混凝土中钢纤维掺量、界面黏结方式、试件浇筑形式及普通混凝土强度等级对活性粉末混凝土-普通混凝土黏结劈拉性能的影响,分析两者之间的黏结机理。试验结果显示,活性粉末混凝土-普通混凝土界面黏结良好,破坏形式有黏结面破坏、黏结面破坏＋普通混凝土开裂及普通混凝土破裂3种;活性粉末混凝土中的钢纤维可提高界面粗糙度和机械咬合力,有阻裂抗裂作用,增加钢纤维掺量使黏结劈裂强度增大;以劈裂面作为黏结面能够提高活性粉末混凝土-普通混凝土黏结界面的粗糙度,黏结劈拉强度高于以自然面黏结的试件;水平浇筑的黏结劈拉强度值大于竖向浇筑,约为竖向浇筑的1.1~1.3倍;普通混凝土强度的提高使得黏结劈拉强度增大。

混杂纤维活性粉末混凝土与普通混凝土界面黏结性能研究

通过劈裂抗拉强度试验研究了普通混凝土(NC)强度等级和界面处理方式对混杂纤维活性粉末混凝土(HFRPC)与NC界面黏结性能的影响。结果表明:与凿毛、露骨料、切槽界面处理方式相比,植筋HFRPC-NC试件的劈裂抗拉强度最高,为NC试件破坏强度的1.15~1.22倍,且破坏模式为延性破坏;对于界面粗糙度不同的凿毛、露骨料、切槽三种界面处理方式,HFRPC-NC试件的劈裂抗拉强度可达NC试件破坏强度的70%~92%,且劈裂抗拉强度随界面粗糙度的增大而增大;HFRPC-NC试件的劈裂抗拉强度随NC强度等级的提高而增大。

预应力活性粉末混凝土-普通混凝土叠合梁疲劳全过程分析

为了推广活性粉末混凝土在桥梁工程中的应用,对预应力活性粉末混凝土(RPC)-普通混凝土(NC)叠合梁疲劳破坏的全过程进行分析.建立NC、RPC、非预应力筋和预应力筋的疲劳损伤退化模型,结合分段线性法提出预应力RPC-NC叠合梁的疲劳全过程分析方法,并针对考虑RPC抗拉疲劳性能与否这2种情况分别进行计算.为了验证该分析方法的有效性,对2根预应力RPC-NC叠合梁进行等幅疲劳循环加载,试验结果和计算结果的对比表明,当不考虑RPC抗拉强度时,非预应力筋应力的计算结果明显偏大,导致分析结果过于保守;在考虑RPC抗拉强度的情况下,使用该方法可以较为准确地描述预应力RPC-NC叠合梁的疲劳退化过程.

钢筋与活性粉末混凝土黏结性能的梁式试验研究

采用梁式黏结试验研究活性粉末混凝土与钢筋的黏结性能。研究表明:活性粉末混凝土梁式试验中的黏结破坏呈现钢筋拔出破坏、钢筋拔出与混凝土劈裂破坏共同发生等两种破坏形式。活性粉末混凝土与钢筋的极限黏结强度及所对应的滑移值分别约为普通混凝土的2倍左右。通过试验给出黏结应力-滑移曲线,曲线分为微滑移段、滑移段、滑移加速段和下降段等4个阶段。分析表明:保护层厚度及埋长对钢筋黏结锚固特征值有一定的影响。本文通过试验与分析提出用相对保护层厚度及相对埋长表示各阶段黏结锚固特征值的拟合计算公式,为工程设计提供参考。

钢纤维掺量对活性粉末混凝土与钢筋黏结性能的影响

通过梁式黏结试验,对不同钢纤维掺量下活性粉末混凝土与钢筋之间的黏结性能进行了研究.结果表明:钢纤维的加入可以阻止裂缝的出现和发展,使试件的破坏形式由脆性破坏转变成明显的塑性破坏,在不配置箍筋的情况下得到黏结应力-滑移(τ-s)关系曲线的下降段,提高了试件的延性;随着钢纤维掺量的增加,钢筋的极限黏结应力τu及其对应的滑移值su增大,钢纤维掺量较小(φf=0.5%)时,影响较小,当钢纤维掺量由0.5%增至2.0%时,τu增加42.53%,su由0.327 4mm增加到0.983 8mm,较φf=0.5%时增加2.0倍;为消除抗压强度fcu对黏结性能的影响,采用相对黏结强度τu/槡fcu来考查钢纤维掺量的影响,根据试验数据拟合出τu/fcu及su的经验公式,可为工程设计提供参考.

钢管活性粉末混凝土柱界面黏结性能研究

为了研究钢管与活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete,简称RPC)之间的界面黏结性能,对两组钢管RPC柱进行轴心推出试验。建立钢管RPC柱的非线性有限元模型,通过合理选用钢管、混凝土、接触单元及其参数,并与文献[14]中钢管混凝土轴心推出试验的试验数据进行对比,验证了有限元模型的有效性,进而对钢管RPC柱的界面黏结承载力进行计算。试验结果表明,钢管RPC柱的黏结荷载-滑移曲线以及黏结破坏荷载规律与普通钢管混凝土轴心推出试验规律相似。有限元分析结果与试验结果符合较好,该有限元模型可以用于钢管RPC柱的界面黏结承载力计算。

受力方式对活性粉末混凝土中钢筋黏结性能的影响

采用拔出和梁式两种试验方法,对比分析了在不同受力状态下变形钢筋与活性粉末混凝土之间的黏结性能.研究表明:两种受力方式下的试件均有活性粉末混凝土劈裂、钢筋拔出与活性粉末混凝土劈裂共同发生、钢筋拔出3种破坏形式;钢筋在活性粉末混凝土中的黏结应力-滑移曲线都可分为4个阶段,但不同受力方式下每阶段特征略有差异;两种受力方式下,黏结强度都随钢纤维掺量的增加而增大,当钢纤维掺量由0%增加到2.0%时,拔出试验的黏结强度增长28.25%,而梁式试验的黏结强度增幅达到58.61%;当活性粉末混凝土中不掺加钢纤维时,梁式试验的黏结强度要小于拔出试验,但掺加钢纤维后,要大于拔出试验.

活性粉末钢纤维混凝土受压应力-应变全曲线的研究

采用普通压力试验机附加刚性辅助架的方法对活性粉末混凝土进行了单轴压缩试验,分析和研究了不同水胶比和钢纤维掺量下的应力-应变全曲线的特征.通过对不同曲线进行比较,给出了活性粉末混凝土棱柱体抗压强度、峰值应变、弹性模量、受压韧性指数与钢纤维掺量和水胶比的关系,并在试验分析的基础上建立起RPC受压应力-应变全曲线的数学表达式.

高强钢筋与活性粉末混凝土黏结性能的试验研究

通过54个立方体中心拉拔、6个立方体偏心拉拔、6个棱柱体中心拉拔、6个板式中心拉拔共计72个拉拔试件,研究高强钢筋与活性粉末混凝土(RPC)的黏结性能,包括极限拉拔荷载、极限黏结应力、自由端初始滑移荷载、峰值荷载对应的自由端滑移量与荷载-滑移全曲线等。探讨钢筋埋长、保护层厚度、钢筋直径、活性粉末混凝土强度变化、钢纤维掺率等因素对黏结性能的影响规律。研究表明:①钢筋埋长增加,极限拉拔荷载与自由端初始滑移荷载增加,极限黏结应力与峰值荷载对应滑移量减小;埋长从3d增加到4d,荷载过峰值后下降变快,然后荷载又逐渐上升;埋长增加到5d、6d时,钢筋被拔断。②保护层厚度增加,极限拉拔荷载、极限黏结应力、自由端初始滑移荷载、峰值荷载对应滑移量均增加,曲线下降段变缓。③RPC强度增加,极限黏结应力与初始滑移荷载增加,荷载过峰值后下降变快,在最高强度H3型RPC试件中,荷载下降后又上升,钢筋拔出过程变快。④钢筋直径、钢纤维掺率增加,曲线下降段变缓。⑤高强钢筋与RPC黏结性能良好。在试验的基础上确定试验测定黏结强度的合理埋长,建立计算临界锚固长度的公式,拟合极限黏结应力与保护层厚度、相对埋长之间的关系式。

型钢外包活性粉末混凝土(RPC)的界面黏结性能

进行了6个试件的型钢外包活性粉末混凝土(RPC)短柱推出试验,分析了活性粉末混凝土(RPC)与型钢界面的破坏过程和黏结机理,得出了沿锚固长度方向黏结应力的分布规律。提出了界面黏结强度的计算方法。探讨了影响黏结性能的主要因素。基于试验结果给出了型钢外包活性粉末混凝土(RPC)界面极限黏结力的计算公式,且计算结果与试验结果吻合良好。研究成果为型钢外包活性粉末混凝土(RPC)结构计算理论建立以及有限元分析提供了试验依据。

活性粉末混凝土与普通混凝土组合梁的界面应力

介绍了一种活性粉末混凝土与普通混凝土组合梁的结构 ,分析了其优点 ,推导了两种混凝土粘结层应力的计算公式。

HRB500高强钢筋与活性粉末混凝土黏结滑移本构关系研究

为了研究高强钢筋与活性粉末混凝土(简称RPC)的黏结性能,以钢筋直径与锚固长度为变量通过中心拉拔试验分别测定了HRB500型高强钢筋与三种不同配合比的活性粉末混凝土的黏结应力和滑移值。通过理论分析与数据拟合,探讨了影响黏结性能的主要因素,在试验与计算分析的基础上建立了黏结-滑移本构关系。拟合出的黏结-滑移本构曲线基本反映出试验曲线的变化规律,并通过比较初步分析了三种不同纤维掺量制作的RPC试块与高强钢筋黏结滑移曲线的变化规律,可为活性粉末混凝土结构有限元分析提供参考。

活性粉末混凝土抗拉性能研究

通过不同钢纤维含量活性粉末混凝土的拉伸性能试验,测定活性粉末混凝土的劈裂抗拉强度、轴心抗拉强度及轴心受拉应力-应变全曲线。研究钢纤维体积率对活性粉末混凝土劈裂抗拉强度、轴心抗拉强度的影响规律。研究表明,随着钢纤维掺量的增加,活性粉末混凝土的劈裂抗拉强度、轴心抗拉强度呈线性增大规律;给出活性粉末混凝土轴心抗拉强度和劈裂抗拉强度的关系;提出活性粉末混凝土轴心受拉应力-应变全曲线的数学模型,并根据试验结果确定模型参数。研究成果可为活性粉末混凝土在结构中的应用提供依据。

钢纤维掺量对活性粉末混凝土断裂性能的影响

采用三点抗弯试验,研究了不同钢纤维掺量对活性粉末混凝土(RPC)抗断裂性能的影响;通过扫描电镜(SEM)对钢纤维与RPC基体的黏结情况进行了研究;通过拉拔试验得到了钢纤维与RPC基体的界面黏结强度.结果表明:对于素RPC,其脆性大,断裂能值低,蒸养使其脆性增加;掺加钢纤维后,蒸养可改善钢纤维与RPC基体的界面过渡区,增加界面黏结强度,使钢纤维被拔出需要消耗更多的能量,从而提高了RPC的抗断裂性能,与钢纤维掺量为1%(体积分数)相比,当其掺量为2%时,蒸养对提高RPC抗断裂性能的作用不显著.

不同钢纤维掺量活性粉末混凝土力学性能的试验研究

通过单轴受压、劈裂抗拉和抗折试验,研究了活性粉末混凝土的基本力学性能(抗压强度、劈拉强度和抗折强度).研究结果表明:钢纤维体积含量1.0%—2.0%之间变化时,活性粉末混凝土的抗压强度、劈拉强度和抗折强度变化不明显,当钢纤维体积含量超过2.0%后,其抗压强度、劈拉强度和抗折强度均有明显提高.当钢纤维体积含量超过3.5%后,钢纤维掺量对活性粉末混凝土轴心抗压强度和劈拉强度影响不明显,而对抗折强度的提高作用仍然比较明显.根据试验曲线,推导拟合出活性粉末混凝土单轴受压应力-应变曲线方程.

养护条件和配合比对活性粉末混凝土变形率的影响

研究了混凝土配合比和养护条件对活性粉末混凝土 (RPC)变形率的影响。测定了在不同条件下养护的、具有不同配合比的RPC试样的收缩率。RPC的长期收缩率远小于普通混凝土。优化配合比 ,改善养护条件以及掺加微细钢纤维均能有效减小RPC的收缩率。

活性粉末混凝土力学性能试验

为了研究活性粉末混凝土(RPC)的基本力学性能,在查阅各国相关文献的基础上,进行了一系列RPC力学性能试验和试验数据分析,得到了RPC的抗压强度、劈裂强度、弹性模量、泊松比、钢筋与RPC的黏结强度等数据,比较了钢筋在RPC和普通混凝土(NC)中的黏结性能,分析了RPC的应力-应变关系。结果表明:RPC的棱柱体应力-应变关系曲线接近于直线,为脆性材料;其力学性能总体上优于普通混凝土;泊松比可取为0.2,劈裂强度、弹性模量及轴心抗拉强度等可采用普通混凝土的经验公式进行计算。

不同掺合料掺量的活性粉末混凝土抗压强度试验

通过活性粉末混凝土试件的受压试验,研究不同掺合料掺量的活性粉末混凝土在标准养护28 d条件下的受压力学性能。分析活性粉末混凝土立方体抗压强度、棱柱体抗压强度、弹性模量和峰值应变的相互换算关系,拟合出活性粉末混凝土应力-应变曲线方程式。研究结果表明:掺合料含量对活性粉末混凝土抗压强度影响较大,不同掺合料对活性粉末混凝土强度影响由大到小依次为:粉煤灰>硅粉>双掺粉煤灰和石英粉>硅微粉>石英粉,当粉煤灰掺合料掺量为40%时,活性粉末混凝土能达到较高强度。