掺氢氧化钙对超高强混凝土力学性能影响的机理

鉴于含矿物掺合料较多的超高性能混凝土(Ultra-high performance concrete,UHPC)中火山灰反应所需氢氧化钙含量不足的状况,在配制超高强混凝土(UHPC基体)时掺加氢氧化钙,研究其对超高强混凝土力学性能的影响机理。结果表明,超高强混凝土力学性能的改善源于掺入的氢氧化钙与矿物掺合料中的SiO_(2)发生火山灰反应生成C-S-H及C-A-S-H凝胶,且在组合养护(90℃热水养护2 d+250℃干热养护3 d)下,部分C-(A)-S-H凝胶向托勃莫来石与硬硅钙石晶体转变,改善了超高强混凝土的微观结构。

钢管超高强混凝土受弯力学性能试验研究

以官盛渠江大桥为依托,通过3组共6个受弯试件的模型试验,探讨钢管超高强混凝土(抗压强度f_(cu)=80.3~115.2MPa)的受弯力学性能,研究混凝土强度对钢管超高强混凝土的抗弯承载力、变形特征与失效模式的影响。试验结果表明:钢管超高强混凝土的受弯破坏模式与普通钢管混凝土相同,主要为挠度过大而失效,呈整体弯曲破坏,受压区有局部鼓屈;试件进入屈服阶段后,承载力降低较少,具有很好的弯曲延性性能;管内混凝土主要对钢管提供横向约束,避免钢管过早受弯压陷屈曲;在截面含钢率一定时,管内混凝土强度增长对钢管超高强混凝土受弯构件的受弯破坏模式、承载力与延性性能的影响较小。

可恢复功能装配式高强再生混凝土剪力墙抗震性能试验研究

为推动高强再生混凝土构件应用于可恢复功能建筑结构,提出一种边缘构件配置弱粘结超高强纵筋的装配式高强再生混凝土剪力墙。对4个剪跨比为2.2的装配式高强再生混凝土剪力墙进行低周反复荷载试验,分析了边缘配置弱粘结超高强纵筋、墙体有无钢纤维的装配式高强再生混凝土剪力墙的损伤破坏形态、滞回性能、刚度退化、残余变形、裂缝宽度等抗震与可恢复性能指标。结果表明:在大变形条件下,边缘配置弱粘结超高强纵筋的装配式高强再生混凝土剪力墙水平承载力持续增大,混凝土损伤程度较轻,抗侧刚度退化缓慢,残余变形与裂缝宽度较小。基于试验结果,建议了可恢复功能装配式高强再生混凝土剪力墙在1%位移角下的抗震承载力计算方法,其计算结果与试验结果符合较好。

基于紧密堆积原理的超高强混凝土配合比设计研究

混凝土材料的颗粒堆积密实度对混凝土工作性及强度有着重要影响。利用Fuller曲线及Dinger-Funk紧密堆积理论对超高强混凝土进行配合比设计,研究了紧密堆积状态下胶凝材料的水化过程,探讨了不同配合比下混凝土的密度、工作性及力学性能。结果表明,采用Fuller曲线进行胶凝材料级配优化设计可以降低硅酸盐水泥用量,所设计的混凝土最佳配合比为:P·O 52.5级水泥用量为360 kg/m3,矿物掺合料用量为240 kg/m3,水胶比0.22,砂率40.2%。混凝土1 d强度可达62.7 MPa,28 d抗压强度可达107.9 MPa,与未筛分骨料的混凝土相比,其28 d强度提高了21.2%。

磷尾矿轻质超高强混凝土配制及其微观界面特性

该文以自制的筒压强度为7.2 MPa的800级磷尾矿轻质陶粒作集料,并通过添加适量硅粉、粉煤灰替换水泥作为胶凝材料,配制轻质超高强混凝土。研究了胶凝材料用量、轻细集料掺量以及浆集比对轻质超高强混凝土工作性能、力学性能及密度的影响,得出了最优配合比。在此基础上,采用扫描电镜-X射线能谱(SEM-EDX)和显微硬度计研究了轻质超高强混凝土微观界面过渡区的结构特征,并与普通高强混凝土比较。结果表明:随着胶凝材料用量以及浆集比的增加,坍落度、抗压强度、干表观密度均逐渐升高;而随着轻细集料掺量增加,各项性能均呈现出下降的趋势。当胶凝材料中水泥、粉煤灰、硅灰用量比例为70%、15%、15%时,其总用量为1110 kg·m^(-3),水胶比0.19,减水剂掺量1.9%,浆集比1.80,轻质集料掺量占集料总量80%,制备的轻质超高强混凝土各项性能最优,其坍落度为225 mm,28 d抗压强度达到了115.4 MPa,干表观密度为1875 kg·m^(-3)。在轻细集料的释水内养护作用下,轻质超高强混凝土的微观界面区结构较普通高强混凝土的更加致密,形成了拱壳结构,界面区内的显微硬度平均值为89.7MPa,高于水泥石基体的显微硬度,其界面过渡区宽度约为20~25μm。

超高强自密实混凝土胶凝材料配合比的优化研究

C100及以上强度等级的自密实混凝土配合比中,胶凝材料用量大且水胶比低,容易在施工过程中出现混凝土粘度大且不容易施工等问题。为了获得较低粘度的超高强自密实混凝土,研究了不同掺量硅灰、微珠、Ⅰ级粉煤灰及S105级矿粉对胶凝材料浆体粘度、流动度和3、28 d胶砂抗折、抗压强度的影响规律,并结合四因素四水平正交试验,得到适合超高强自密实混凝土的胶凝材料配合比,为配制超高强自密实混凝土提供参考。结果表明:硅灰、S105级矿粉能增加胶凝材料浆体的粘度,降低流动度;微珠、Ⅰ级粉煤灰能降低浆体的粘度,增加流动度,为关键降粘组分;4种矿物掺合料都能提高胶砂的28 d强度,其中硅灰提升最为明显,为关键增强组分;结合正交试验,得出超高强自密实混凝土胶凝材料的最适宜配合比为P·Ⅰ52.5硅酸盐水泥∶硅灰∶微珠∶Ⅰ级粉煤灰=60%∶10%∶15%∶15%。

C120超高泵送机制砂自密实混凝土研制

为满足机制砂混凝土的超高强与超高泵送性能需求,开展超高泵送超高强机制砂自密实混凝土制备技术研究,研制的C120机制砂自密实混凝土坍落度达270 mm、扩展度达730 mm、倒置坍落度筒时间为3.2 s,水化温升峰值温度小于80℃,28 d抗压强度高达127.3 MPa、电通量小于500 C,最大收缩低于4×10^(-8) m。研制的C120机制砂自密实混凝土在贵阳国际金融中心成功应用,一次性垂直泵送401 m,在泵送过程中未发生堵管等事故,钻取的芯样完整。另外,现场留样的混凝土和钻取的芯样28 d抗压强度均满足大于120 MPa的性能要求。

方钢管超高强钢纤维混凝土柱轴压性能研究

为研究方钢管超高强钢纤维混凝土柱的受压性能,开展了12个方钢管超高强钢纤维混凝土柱的轴压试验,试验参数包括钢管屈服强度与厚度、混凝土基体强度和钢纤维掺量.结果表明:掺入钢纤维基本不改变试件的破坏形态;对于混凝土棱柱体抗压强度介于80~150 MPa之间、套箍指标介于0.33~1.43之间的方钢管钢纤维混凝土柱,其管内混凝土的抗压强度与对应混凝土棱柱体抗压强度接近;钢纤维对延性的提升作用随着混凝土强度的提高和套箍指标的增大而降低;当混凝土棱柱体抗压强度为130 MPa、套箍指标为0.90时,掺入1.5%的钢纤维对提升方钢管混凝土柱的延性不起作用.

CF120超高强混凝土的制备与性能研究

采用常规工艺,利用双掺技术,选择高强优质骨料配制CF120超高强混凝土,重点研究了钢纤维掺量、养护方式及温度对CF120混凝土工作性能和抗压强度的影响,并采用缩尺模型模拟不同工况条件下CF120混凝土的水化温升规律。结果表明:CF120混凝土具有良好的流动性和抗压强度,初始坍落度≥220 mm,扩展度≥585 mm,倒置坍落度筒排空时间为15.0 s,28 d抗压强度≥139.1 MPa。随着钢纤维掺量的增加,混凝土的流动性降低,黏性明显增大,抗压强度逐渐提高,采用90℃高温养护3 d的方式可快速预测CF120混凝土标准养护28 d的强度。此外,CF120混凝土具有低水化热特点,入模温度为15.8℃,覆膜自然养护下,最高温度为38.8℃,里表最大温差为12.6℃,绝热保温养护后降低为5.3℃。

超高强混凝土用降粘型外加剂复配技术研究

超高强混凝土胶凝材料用量大、水胶比低,导致其粘度较高、工作性能较差、泵送困难。本文以聚羧酸高适应性减水剂母液为基础,采用“先消后引”的方法,进行单组分试验及正交试验,探究不同引气剂和流变剂掺量对水泥净浆粘度、流动度以及胶砂的3 d和28 d抗折、抗压强度的影响规律,确定降粘型外加剂的最终配合比,为复配降粘型外加剂提供理论参考。结果表明:掺入适量的引气剂能有效降低水泥净浆的粘度,提高其流动度,是关键的降粘组分;掺入适量的流变剂能小幅度降低水泥净浆的粘度,提高其流动度,可以解决由于引气过多而导致水泥净浆粘聚性较差的问题;降粘型外加剂的最佳配合比为聚羧酸高适应性减水剂母液∶消泡剂∶引气剂∶流变剂=1000∶0.4∶0.4∶15。

超高强钢筋UHPC梁受弯性能试验研究及承载力分析

将超高强钢筋与超高性能混凝土(ultra-high performance concrete,UHPC)组合成超高强钢筋UHPC梁,以减小钢筋用量和提高梁承载能力。开展2根超高强钢筋UHPC梁和2根超高强钢筋普通混凝土(normal concrete,NC)梁的两点弯曲试验,分析混凝土类型和受拉钢筋配筋率对梁破坏模式和受弯性能的影响。试验结果表明:试验梁的破坏模式均为受弯破坏,NC梁顶部受压区混凝土大量压碎,出现明显的弯曲变形,而UHPC梁受压区混凝土未发生明显破坏,且未出现明显变形。纵筋配筋率由1.59%提高至1.88%时,开裂荷载基本没有变化,而UHPC梁和NC梁的受弯承载力分别提高17.4%和13.3%。基于平截面假定,推导超高强钢筋UHPC梁受弯承载力计算公式,并与国外计算方法进行比较,建议方法计算值与试验值吻合较好。

超高强钢筋混凝土梁在静态加载下的抗弯性能试验

为研究配置超高强钢筋混凝土梁的抗弯性能,设计制作11组不同钢筋强度、混凝土强度、配筋率的钢筋混凝土梁,采用四点弯曲静力加载的方式,对试件的破坏形态、弯曲响应、屈服荷载、极限承载力及裂缝宽度等进行试验研究。结果表明,加强钢筋的强度可以提高钢筋混凝土梁的最大承载能力;增加混凝土强度对梁的抗弯承载能力影响相对较小;增加纵向钢筋配筋率能够明显提高钢筋混凝土梁的抗弯承载能力;HTRB600/700超高强钢筋混凝土梁在受力形态、弯曲响应和破坏模式方面与普通钢筋混凝土梁相同,其屈服荷载和极限承载力仍然可以按照相关规范公式进行计算;对于受弯梁构件,HTRB600级钢筋的抗拉强度设计值建议取520 MPa,HTRB700级钢筋的抗拉强度设计值建议取610 MPa;在短期荷载作用下超高强钢筋混凝土梁试件实测的最大裂缝宽度值比相关规范计算值大,因此提出了一个最大裂缝宽度调整系数k并进行了计算公式的修正,经过调整后得到的计算值与试验实测值吻合度较高。

大流动度超高强钢纤维混凝土力学性能研究

研究了钢纤维体积分数对大流动度超高强钢纤维混凝土流动性、力学性能的影响;以单位体积混凝土极限应力时单位强度消耗的应变能为指标,对比了超高强钢纤维混凝土、超高强混凝土和普通混凝土的相对韧性;通过三点弯曲梁试验研究了钢纤维对超高强混凝土断裂能的影响.结果表明:超高强钢纤维混凝土的流动性随着钢纤维体积分数的增加而显著降低,当钢纤维体积分数不大于0.75%时,其坍落度可维持在200 mm以上;与超高强混凝土相比,超高强钢纤维混凝土的相对韧性和断裂能可分别提高1倍和34倍,显示出了其在结构工程中的应用前景.

C100～C150超高强高性能混凝土的强度及变形性能研究

本文较系统地研究了C1 0 0～C1 50超高强混凝土的各种强度性能及变形性能 ,包括超高强混凝土的劈拉强度、抗折强度、与钢筋的粘接强度、轴压强度、应力应变曲线特征、变形模量、峰值应变及泊桑比等。得出了各种强度指标、变形模量及峰值应变与混凝土抗压强度的回归关系式 ,加深了对超高强混凝土的力学性能的认识。

200MPa超高强钢纤维混凝土试验研究

本文介绍了作者采用特制钢纤维制备超高强钢纤维混凝土的研究结果,着重介绍了水灰比(W/C)、砂灰比(S/C)和养护条件对钢纤维混凝土性能的影响;试验结果表明:采用6％体积含量的特制钢纤维,可制备出抗压强度达200MPa的钢纤维混凝土。

150MPa超高强高性能混凝土研究与应用前景

作者采用常规材料和通用工艺研制成功了流动性良好、抗压强度达150MPa的超高强高性能混凝土，文章论述了配制这种混凝土的技术途径、原材料、配比参数、力学性能及实验结果．分析了美好的应用前景，表达了作者们的期望。

钢纤维增强超高强混凝土拉压比试验研究

在超高强混凝土(C100级)中掺入螺纹型钢纤维,通过立方体抗压强度与劈裂抗拉强度试验,研究钢纤维对超高强混凝土增强增韧效果和拉压比性能的影响.立方体试件尺寸为100mm×100mm×100mm,钢纤维掺量为0、0.50%、0.75%、1.00%、1.50%.试验结果表明,掺入钢纤维后,超高强混凝土立方体试件裂缝开展路径较多,裂而不散,坏而不碎,抗压韧性显著增强;抗压强度提高10.6%～15.5%,劈裂抗拉强度提高38.2%～91.9%;掺入钢纤维的超高强混凝土拉压比为0.060 5～0.084 6,拉压比提高24.08%～73.46%.提出了钢纤维超高强混凝土立方体抗压强度与劈裂抗拉强度预测模型,预测值与试验值误差分别在±1.79%、±17.84%范围内.掺入钢纤维可使超高强混凝土脆性大、韧性小的缺点得到显著改善.

超高强混凝土用低水胶比浆体的水化热研究

采用自行改进的水化热测定系统,研究了粉煤灰、矿渣粉和水胶比对超高强混凝土用低水胶比浆体水化热和水化进程的影响规律.结果表明:掺10%(质量分数,下同)粉煤灰或矿渣粉不影响低水胶比浆体的水化进程;掺30%,50%粉煤灰或矿渣粉均使低水胶比浆体的水化温升和水化放热速率峰值明显降低,并延缓这些峰值出现的时间,且粉煤灰对水化进程的延缓效果优于同等掺量的矿渣粉;提高水胶比只能略微推迟浆体的水化温升和水化放热速率峰值出现的时间,使水化放热速率峰值有所增大,不会改变浆体温升曲线和放热速率曲线的形状.

石灰石粉超高强高性能混凝土性能研究

研究了掺入超磨细石灰石粉对超高强混凝土的力学性能的影响。结果表明,掺入10%的超磨细石灰石粉掺合料可显著提高混凝土的早期抗压强度,当石灰石粉掺量小于30%时,抗折强度随其掺量的增加而提高。

利用微磨球效应制备超高强铁尾矿混凝土

以密云铁尾矿为主要原料,利用梯级混磨产生的不同物料之间的微磨球效应,制备出了超高强铁尾矿混凝土。制品尾矿掺量达到70%,抗压强度达到109.13 MPa,抗折强度达到15.53 MPa,并具有良好的安定性和耐久性。