外掺剂对超高性能接缝修复混凝土性能的影响研究

为提升桥梁加固用接缝混凝土的性能,文章研究配制一种超高性能接缝修复混凝土,并探讨减缩剂和膨胀剂对混凝土性能的影响。结果表明:减缩剂为1%时,混凝土浆体流动性最差,随着减缩剂掺量增加,混凝土强度和自收缩变形减小,当减缩剂掺量为0.5%时,能够有效降低混凝土的干燥收缩;随着膨胀剂掺量增加,混凝土的流动度、抗折强度、自收缩变形、干燥收缩变形逐渐减小,当膨胀剂掺量为10%时,抗压强度最大;复掺减缩剂和膨胀剂时,能够进一步降低混凝土的收缩变形,同时维持流动度和强度。综合比较认为,采用2%减缩剂+10%膨胀剂的复掺方式时,混凝土的综合性能最佳。

矿物掺合料复掺对超高性能湿接缝混凝土性能的影响

采用石灰石粉和粉煤灰微珠作为调节超高性能湿接缝混凝土性能的矿物掺合料,通过设置石灰石粉和粉煤灰微珠的不同复掺比例,研究了两种矿物掺合料对超高性能湿接缝混凝土流变性能、力学性能、收缩性能和抗渗性能的影响,并采用水化热分析了超高性能湿接缝混凝土的水化特性。结果表明:当石灰石粉掺量高于30%(质量分数)时,随着石灰石粉掺量的增加,超高性能湿接缝混凝土的塑性黏度先增大后减小,复掺50%石灰石粉和50%(质量分数)粉煤灰微珠时,混凝土塑性黏度可降低38.0%;掺入石灰石粉可以促进水泥的早期水化,提高超高性能湿接缝混凝土的早期抗压强度,3 d抗压强度最大涨幅为11.6%;复掺石灰石粉和粉煤灰微珠可以降低超高性能湿接缝混凝土的自收缩;当复掺30%石灰石粉时,超高性能湿接缝混凝土的抗渗性能最优,28 d氯离子扩散系数为0.15×10^(-12)m^(2)/s。

超高性能混凝土新型湿接缝设计及应用

当前,土木工程建设数量逐渐增加,在实际建设过程中,为了保证桥梁剪应力的高效传递,技术人员采用湿接缝的方式连接梁体。但是,在实际工作中,桥梁湿接缝易出现界面分离、钢筋配置不连续等问题,此时,混凝土的整体结构稳定性会受到相当严重的影响,进而导致土木工程建筑性能指标无法满足工程建设需求。文章从土木工程混凝土裂缝产生原因的角度出发,结合机制砂,对混凝土湿接缝用超高性能混凝土的实际运用策略进行了深入分析,旨在为混凝土裂缝施工质量提升提供一定的理论支持。

新老桥间超高性能混凝土拼接接缝性能试验

依托上海市济阳路高架新老桥拼接项目进行了基于高应变强化超高性能混凝土(UHPC)材料的拼接缝试验.试验采用非对称加载,目的是模拟新老桥的不均匀沉降.试验结果表明,UHPC拼缝整个受力破坏的过程大致可以分为3个阶段:弹性阶段、裂缝发展阶段、持荷至破坏阶段.在UHPC板下缘首先出现裂缝,之后UHPC板侧面出现大量微小裂缝,裂缝均以微裂缝簇的方式呈现,裂缝宽度发展缓慢,且沿着板高向上发展.UHPC转角为1.2%时裂缝宽度仅为0.16 mm,具有出色的裂缝控制能力.最终,UHPC板底出现主裂缝,横向钢筋和门筋屈服,钢筋布置方式满足试件破坏形态要求,说明试件的配筋合理.结合有限元模型对试验进行模拟,吻合度较高.利用有限元进行参数分析,发现增加接缝自由长度和减小接缝厚度可以有效增强接缝弯曲性能.由于UHPC材料进行接缝施工具有方便、快捷、性能优越等优点,提出基于上下部构造不连接类型的接缝形式,并给出具体配筋方案.

超高性能混凝土预制板现浇湿接缝抗弯性能试验研究

为明确接缝及接缝内纵筋不同构造对超高性能混凝土(Ultra-high Performance Concrete,UHPC)预制板现浇湿接缝受弯性能的影响,以接缝设置及接缝内纵向钢筋连接方式为试验参数,对5块UHPC预制板试件的抗弯性能进行试验研究,获得UHPC板全过程的受力变形行为,推导了无缝和带接缝UHPC桥面板抗弯承载力的统一计算公式。研究结果表明:接缝试件的破坏形态均为接缝截面受拉钢筋屈服后受压区UHPC压碎的正截面破坏。与纵筋连续的无缝整浇试件相比,接缝内纵筋采用直筋连续、直筋搭接、水平环形搭接和垂直环形搭接接缝试件的开裂荷载分别减少了54.6%,52.0%,51.0%和54.6%;屈服荷载分别减少了34.4%,35.7%,34.5%和33.3%;峰值荷载分别减少了29.7%,29.6%,34.7%和29.5%;延性分别提高了17.6%,2.9%,8.8%和5.9%。接缝试件的抗裂性能和抗弯性能是由接缝截面的性能所控制。当现浇接缝段内纵筋直筋部分的搭接长度满足规范要求时,接缝段内纵筋的不同构造形式对试件的抗弯性能影响较小,实际工程中,可采用较为简便的直筋搭接方式。提出了无缝和带接缝UHPC桥面板抗弯承载力统一计算方法,并且采用本文和其他文献试验结果验证了其适用性。

叠合梁斜拉桥桥面板超高性能混凝土湿接缝应用研究

叠合梁斜拉桥施工复杂,其施工工序对内力影响较大,施工工序不当可能造成桥面板受力不均,产生裂缝。为避免施工过程中桥面板开裂,结合工程实例,对叠合梁施工期桥面板进行受力分析,并提出采用超高性能混凝土(UHPC)湿接缝的方法提高强度,防止裂缝产生。通过工艺试验验证了UHPC材料满足湿接缝材料要求后,在富翅门大桥中应用了UHPC湿接缝。由富翅门大桥的施工效果可知,采用UHPC湿接缝代替普通混凝土湿接缝,施工效果良好。由于UHPC材料早期强度高的特点,施工工期显著缩短,对于跨海桥梁或沿海桥梁,在面临台风等恶劣天气时,可抢先完成合龙,避免不利影响。

超高性能混凝土桥面板湿接缝受力性能试验研究

沾临黄河特大桥是山东省沾化至临淄高速公路在建的一座主跨480m的斜拉桥,采用钢箱梁+超高性能混凝土(UHPC)桥面板构成的组合梁。针对UHPC桥面板的湿接缝,开展了两系列足尺模型试验,包括一组简支板试件和一组两跨连续板试件。重点研究了燕尾榫湿接缝、带钢板增强的燕尾榫湿接缝和梳齿湿接缝的受力性能,测试并分析其荷载-挠度响应、开裂行为、破坏模式,以及应变的发展与分布。结果表明,含钢板增强的燕尾榫湿接缝抗裂性能最优,与整浇板相当,较传统的燕尾榫湿接缝有显著提升;无增强的湿接缝的抗裂性能较整浇UHPC有明显削弱,名义开裂应力劣化一半以上。此外,钢板增强构造可有效加强燕尾榫湿接缝,甚至实现高于整浇板的承载性能和延性。将梳齿湿接缝布置于连续板中支座会导致承载力有一定降低,这对于内力较小的横桥向是可接受的。提出了含湿接缝的UHPC板的抗弯承载力计算方法,与文献中已有的方法相比具有更高的准确性。

桥梁湿接缝用含粗骨料超高性能混凝土的性能研究

针对当前桥梁湿接缝混凝土存在的问题,研制出了桥梁湿接缝用含粗骨料超高性能混凝土UCA100,并与UC120超高性能混凝土、C60高性能混凝土进行了对比研究,结果表明:UCA100含粗骨料超高性能混凝土的工作性能良好,出机坍落度为265 mm,扩展度为500 mm,易于泵送,便于施工;力学性能优异,28 d抗压、抗折强度分别高达118.1、14.9 MPa,约为桥梁湿接缝常用C60高性能混凝土的2倍,且其早期强度发展也较快,能缩短张拉龄期;耐久性能优异,抗冻等级及抗氯离子渗透性能远优于C60高性能混凝土,其56 d抗氯离子渗透系数仅为0.1×10^(-12) m^(2)/s;体积稳定性能良好,长龄期干燥收缩小于300με,120 d徐变系数仅为0.66,均优于UC120超高性能混凝土与C60高性能混凝土。

桥梁伸缩缝超高性能混凝土关键性能的研究与应用

基于不同纤维混杂效应设计原理,利用PVA纤维或聚丙烯纤维与钢纤维二元混杂优化,制备了一种常温养护桥梁伸缩缝超高性能混凝土(UHPC),并探讨了其在实际工程中的应用。研究结果表明,采用这种方法所制备的混杂纤维增强UHPC不仅具有较高的强度且抗裂性好。当用掺量为20 kg/m的聚丙烯纤维与钢纤维混杂时,UHPC常温养护2 d时的抗折强度和抗压强度可分别达到13.6 MPa和40.9 MPa,28 d时可分别达到51.3 MPa和138.5MPa,且无明显的收缩开裂现象。工程实践表明,利用该混杂纤维增强UHPC对桥梁伸缩缝混凝土的病害进行整治时,不仅可以达到技术性能使用要求,而且可实现快速恢复交通,具有广阔的推广应用前景。

钢-超高性能混凝土胶接组合板受弯的界面性能

通过胶粘组成的组合桥面系,可解决正交异性桥面板疲劳开裂和桥面铺装层易损坏等难题。为研究钢-超高性能混凝土胶结组合桥面系的横向受弯性能,采用2种方案,对20块钢-超高性能混凝土胶接组合板进行了静力正/负弯矩加载试验,分析不同参数对其界面与承载性能的影响。研究结果表明:负弯矩作用下,保证胶黏层界面性能的前提下,适当提高配筋率,可提高该组合板面系的横向抗弯拉性能;现浇板纯弯段裂纹分布较密集,配筋率越高裂纹越密,而预制板裂纹较稀疏。正弯矩作用下的弹性极限与开裂荷载较负弯矩作用下的更大。因超高性能混凝土和钢板组合板之间的界面黏结强度较大,在2种界面处理方式下,组合板达到屈服时,其界面仍未脱离。组合板的开裂强度为8.9~22.2 MPa,整体大于6.41 MPa,可满足实际工程要求。

UHPC超高性能混凝土在预制π型钢混组合梁中的应用

20世纪90年代湖南大学开启UHPC超高性能混凝土试验,初步认识到UHPC超高性能混凝土相较于常规混凝土有更为优秀的韧性与耐久性表现。以某省长益高速公路扩容工程第一合同段建设为契机,将UPHC超高性能混凝土在π型钢混组合梁结构接缝中展开实践,旨在为今后的桥梁建设带来更丰富的创造空间。

超高性能纤维混凝土在公路桥梁加固修复施工项目中的应用

结合某公路桥梁加固修复工程实例,对钢纤维混凝土施工技术特点进行分析,阐述了通过材料、配合比、钢纤维分散、铺装层下的梁面或平层处理等能保证超高性能纤维混凝土施工的整体质量。实践结果表明,采用超高性能纤维混凝土并使用这一系列工艺方法后,效果显著,能够保证桥梁加固质量,供同类工程参考。

多因素影响下超高性能混凝土的自修复性能研究

为探究硅灰掺量和养护制度对超高性能混凝土(UHPC)自修复性能的影响,将不同硅灰掺量的15个UHPC立方体试件和15个UHPC哑铃型试件经热水养护后测定的初始力学性能作为对照组,将预损伤并经不同养护制度修复的27个UHPC立方体试件和27个UHPC哑铃型试件的力学性能与对照组进行对比来表征其自修复效果。试验结果表明:硅灰掺量对UHPC自修复性能的提升作用明显,当硅灰掺量从0提升至15%时,UHPC抗压和抗拉强度修复率分别提升24.97%和15.99%。高温高湿环境可有效提高UHPC的自修复性能,相比常温水养,热水养护使UHPC抗压和抗拉强度的修复率分别提高27.04%和14.44%,热水—干热养护使UHPC抗压和抗拉强度修复率分别提高30.13%和13.07%。

混凝土脱空修复对角钢连接件力学性能影响

为探索钢壳混凝土角钢连接件根部混凝土脱空对连接件抗剪性能的不利影响,提出合理的脱空修复方法,基于深中通道沉管隧道角钢连接件的局部构造,以脱空形状、脱空修复和混凝土强度为变化参数,设计8组足尺推出试件,并开展抗剪性能试验和有限元模拟分析。分析显示:1)普通混凝土试件先在角钢内部发生混凝土压溃破坏,试件破坏模式受脱空形式及脱空修复影响不明显;2)脱空对角钢连接件的抗剪承载力和抗剪刚度均有削弱影响,三棱柱整体脱空时角钢连接件的抗剪承载力和抗剪刚度可折减32.8%和76.9%;3)脱空修复对角钢连接件的抗剪承载力和抗剪刚度有提升作用,但由于修复料与脱空界面间难以协同受力,性能提升效果并不显著;4)考虑脱空处未修复,用超高性能混凝土替换普通混凝土时,推出试件的抗剪承载力较未脱空时提高77%,抗剪刚度较脱空时折减8.9%;5)超高性能混凝土的优良力学性能使角钢连接件的抗剪承载力得到明显提高,但由于脱空导致角钢连接件出现较大变形,因此无法有效提升脱空时的抗剪刚度;6)提高修复料力学性能对改善三棱柱脱空修复后的承载性能影响不明显。

基于高性能材料接缝的预制拼装桥面板力学性能

为实现全预制装配式桥梁工程,满足桥梁上部结构的快速建造需求,基于超高性能混凝土(UHPC)和碳纤维增强聚合物筋(CFRP)的优越力学性能,提出基于高性能材料接缝的预制拼装桥面板。对13个试件开展静力和疲劳试验,揭示新型预制拼装桥面板的破坏形态,探明疲劳荷载作用下各力学性能指标衰减规律;提出静力作用下承载力和挠度的预测方法,建立考虑疲劳效应的改进挠度计算方法和疲劳损伤模型。试验结果表明:静力作用下,基于高性能材料接缝的预制拼装桥面板均具有理想的破坏形态,增多预埋焊接栓钉的数量和增大锚固区间距明显提高承载力;疲劳荷载作用下,桥面板的挠度､刚度和耗能随疲劳次数的发展趋势分为3个阶段:损伤快速增长阶段,损伤缓慢累积阶段和疲劳损伤破坏阶段;建立的承载力和挠度预测模型具有良好精度;提出的考虑疲劳效应的改进挠度预测方法和疲劳损伤模型,可为评估新型桥面板的挠度和疲劳损伤程度提供参考。为了充分验证接缝连接形式和分析模型的有效性,今后研究将增加试件的类型与数量。

超高性能混凝土预制节段梁剪切性能有限元分析

超高性能混凝土(UHPC)因具有高强度、高耐久性而被广泛地应用到桥梁工程中,在UHPC预制节段梁中,剪力键的剪切特性因缺少相应的规范而成为大家共同关注的问题。因此,通过有限元软件ABAQUS模拟了UHPC的直剪性能,主要研究参数包括剪切面面积、侧向应力以及接缝类型,分析比较了不同工况下构件的破坏模式以及荷载位移曲线,得出了各参数对UHPC构件之间性能的影响规律。分析表明:随着剪力键剪切面面积的增加,构件的抗剪承载力明显提升;在侧向应力较小时(不高于0.3fc),随着侧向应力的增加,构件的破坏荷载近似线性增加;胶接缝构件因具有良好的整体性能而使抗剪承载力比同条件下干接缝构件的抗剪承载力高16%。此外,日本JSCE规范计算值与数值模拟试验结果吻合良好,表明日本JSCE规范剪力键的设计公式可用于预测UHPC节段接缝抗剪承载能力。

超高性能混凝土在国内外桥梁工程中的应用

超高性能混凝土(UHPC)是一种新型纤维增强水泥基复合材料,具有优异的力学与耐久性能,是近年来的研究热点。随着试验研究的深入,UHPC在国内外桥梁工程中的应用日益增多。本文综述了UHPC桥梁在加拿大、法国、韩国、美国、马来西亚和中国的发展,调研了UHPC在主梁结构、桥面结构、桥梁接缝中的应用。研究结果表明:UHPC用于主梁结构可充分利用其良好的力学性能,有效减轻结构自重并改善混凝土开裂;因其良好的耐磨耗、抗渗透与抗腐蚀性能,适用于既有破损桥面铺装的修复或直接用作新建桥梁的桥面结构;用于桥梁接缝时亦展现了良好的力学性能与耐久性能,可显著提高装配式结构的抗裂、抗震、抗疲劳等性能。因此,UHPC在桥梁工程中具有良好的应用前景与推广价值。

西江二桥钢-超高性能混凝土轻型组合梁设计研究

广西藤县西江二桥南桥为采用型钢-超高性能混凝土(UHPC)组合桥面板的斜拉桥。该文对大桥进行了结构优化设计、结构计算分析以及桥面板模型试验。结果表明:型钢-UHPC组合桥面板结构设计新颖合理,受力性能优异,且能大幅度节省大桥工程材料用量及后期管养成本,提高施工便利性,加快施工进度。

北京市高强混凝土公司预拌超高性能混凝土UHPC首次工程应用

1月31日上午,京哈高速公路加宽改造工程五环至六环田家府段,在近80 m的连续箱梁新旧桥湿接缝部位,一种新型的混凝土——超高性能混凝土(UHPC)正在泵送浇筑,这是北京市高强混凝土公司超高性能混凝土首次工程应用,以预拌方式生产供应UHPC在北京预拌混凝土行业也属首次。UHPC是一种纤维增强水泥基复合材料。

超高性能混凝土在宁波机场路南延工程中的规模化应用研究

宁波机场路南延工程采用超高性能混凝土作为小箱梁湿接缝,钢筋免焊接,且大幅减少现场浇筑混凝土的数量,有效加快了施工速度,保证了共建轨道交通宁奉线的按期通车时间,并减少了施工对环境和交通的影响。开展了桥面板湿接缝的试验研究,表明V形界面形式的抗裂性、承载力均优于凹槽界面和平面界面;界面湿润、凿毛可显著提升超高性能混凝土和预制混凝土的界面结合性能。通过宁波机场路南延工程大量的应用研究,形成超高性能混凝土预制拼装桥梁设计、施工、检测、验收成套技术要求体系,进一步推动超高性能混凝土新技术的应用和发展。