陶砂对轻骨料超高性能混凝土的影响研究

随着建筑结构向着更大跨度、超高层方向的发展,如何在保持超高性能混凝土超高密度的同时,进一步降低其自重和收缩是目前亟须解决的问题。文中基于最紧密堆积理论,采用不同等级陶砂制备了轻骨料超高性能混凝土,并对比了陶砂预处理工艺对轻骨料超高性能混凝土工作性能、力学性能、体积稳定性能和耐久性能的影响。结果表明,陶砂会显著影响超高性能混凝土的工作性能和力学性能,但同时也可以明显降低混凝土的干燥收缩,掺入800级陶砂的轻骨料超高性能混凝土的28 d抗压强度大于90 MPa。此外,预湿处理陶砂可显著提高混凝土的力学性能,降低混凝土的干燥收缩;陶砂等级越高,预湿处理工艺对轻骨料超高性能混凝土性能的影响越小。说明采用预湿陶砂制备满足施工要求的轻骨料超高性能混凝土是可行的,在改善轻骨料超高性能混凝土的同时,又节约施工成本。

掺轻质砂超高性能混凝土的轴拉力学性能

为研究轻质砂对不同试件尺寸下超高性能混凝土(ultra high performance concrete,UHPC)拉伸应变强化性能的影响,采用轻质砂对原黄砂进行等体积替代,完成9组不同轻质砂体积率(0~35%)和不同试件厚度(30~100 mm)的单轴拉伸试验,并同步进行声发射实时探伤测试。结果表明:轻质砂体积率对UHPC弹性极限点对应应力和对应应变的影响较小,但轻质砂体积率由0增加到35%时,UHPC的极限抗拉强度和极限拉应变分别由10.6 MPa和2.35×10^(-3)提高到了19.4 MPa和4.3×10^(-3);轻质砂体积率大于15%时,UHPC的应变强化程度得到显著提升,试件内部产生的损伤点数更多且分布更均匀,展现出良好的裂缝控制能力;在相同轻质砂体积率下,UHPC的应变强化程度随试件厚度的增加而降低,且试件内部的损伤点趋于集中,表现出明显的尺寸效应。

粗骨料超高性能混凝土应用研究

为满足桥梁工程中桥面板材料轻质高强的市场需求,在活性粉末混凝土中掺入粒径不大于8 mm的粗骨料,制成含粗骨料超高性能混凝土。这种混凝土具有力学性能佳、材料自重轻、早期收缩小和造价较低等特点。首先阐述含粗骨料超高性能混凝土的配制原理及各掺合料对其性能的影响,其次分析其力学性能、疲劳性能和高温性能,最后展示了其在南京江心洲长江大桥的工程应用状态,并提出了其尚待深入研究的问题和发展方向。

含粗骨料超高性能混凝土的单轴受拉力学性能

考虑粗骨料掺量、钢纤维掺量及长径比等因素,研究了含粗骨料超高性能混凝土(UHPC-CA)的单轴受拉力学性能,揭示了纤维增强的机理和粗骨料的作用机制.结果表明:随着粗骨料掺量的增加,UHPC-CA的单轴抗拉强度与变形性能均下降;钢纤维掺量增加、长径比增大对UHPC-CA的受拉力学性能有较大的提升作用;钢纤维与基体间具有良好的握裹力,在基体内出现裂缝后,主要依靠握裹作用承受拉应力;粗骨料的掺入削弱了钢纤维空间分布的均匀性,同时引入了薄弱的粗骨料-基体界面过渡区,对UHPC-CA的受拉性能产生了不利的影响.

骨料种类对超高性能混凝土性能影响机理研究

骨料优选可以弥补超高性能混凝土(UHPC)成本高、收缩大的缺陷。本文先以不同体积比河砂和陶砂混掺制作UHPC,并进行测试,确定陶砂替代河砂体积率为12.5%~25.0%时UHPC性能优异。然后利用石英砂、河砂和陶砂单掺及陶砂替代河砂体积率12.5%混掺制备UHPC,采用宏细观测试手段分析骨料对UHPC性能影响机理。结果表明,轻骨料内养护作用不仅能降低UHPC收缩,还可以显著改善界面区孔隙结构,提升混凝土劈裂抗拉强度和抗压强度。河砂骨料相比石英砂骨料主要区别在表面结构特征更粗糙和不规则,由其制备的UHPC工作性能稍差,但界面区孔隙结构更优。采用熵权法以坍落度、抗压强度、劈裂抗拉强度和56 d收缩为综合评价指标,虽然河砂骨料UHPC抗压强度高于石英砂骨料UHPC,但在其他方面存在劣势。陶砂替代河砂体积率在12.5%~50.0%时,混掺骨料UHPC综合性能高于石英砂骨料UHPC。

再生细骨料对超高性能混凝土的力学与自收缩性能影响

将再生细骨料应用于超高性能混凝土(UHPC)不仅能降低成本,还可实现建筑垃圾资源化利用。采用预湿状态再生细骨料制备UHPC,探究再生细骨料的粒径(0.6~<1.18 mm和1.18~2.36 mm)和不同掺量(10%、20%、30%和40%,均为体积分数)对UHPC的工作性能、力学性能、体积稳定性、抗氯离子渗透性能的影响,利用热重分析(TG-DTG)、显微硬度、压汞仪(MIP)和扫描电子显微镜(SEM)等测试方法揭示其影响机理。结果表明,再生细骨料的粒径和掺量是影响UHPC力学性能和体积稳定性的关键因素。随着预湿再生细骨料掺量增大,UHPC的流动性和自收缩值逐渐减小,但其抗压强度表现出先增大后降低的趋势,其中掺入20%预湿再生细骨料(粒径为1.18~2.36 mm)制备的UHPC性能更优,与未掺再生细骨料UHPC相比,其28 d抗压强度提升7.0%,7 d自收缩值降低了78.8%;预湿再生细骨料内养护效应有助于降低UHPC内部自干燥进程、提高水化反应程度、优化界面过度区组成结构、减少有害孔和多害孔数量。

含粗骨料超高性能混凝土静态稳定性研究

为改善含粗骨料超高性能混凝土(CA-UHPC)整体静态稳定性,采用图像技术分别研究了拌合物(未加纤维)流变参数、粗骨料掺量和粗骨料级配对不含纤维和含纤维CA-UHPC静态稳定性的影响规律。结果表明:粗骨料整体均匀性随粗骨料平均初始净距的减小而升高;当拌合物的屈服应力和塑性粘度较小时,纤维分布的均匀性会因纤维沉降而降低;纤维的加入降低了粗骨料的整体均匀性,同时粗骨料也会影响纤维的整体均匀性;对CA-UHPC体系而言,粗骨料平均初始净距的减小可以增加粗骨料分布稳定性,但过小的粗骨料平均初始净距会影响纤维的分布。因此,在粗骨料掺量一定时,可以通过适当调整粗骨料级配或砂率,在不影响粗骨料分布稳定性的前提下,提高纤维分布系数。

骨料级配对超高性能混凝土性能的影响

试验研究了不同粒径碎石(2~5 mm和5~10 mm)掺量对超高性能混凝土工作性能、力学性能、收缩性能和耐久性能的影响。结果表明:随着2~5 mm碎石掺量的增加,粗骨料超高性能混凝土的扩展度先增大后减小;2~5 mm与5~10 mm碎石质量比为4∶6时,粗骨料超高性能混凝土的力学性能最优;复掺2种粒径碎石可有效降低粗骨料超高性能混凝土的自收缩和干燥收缩,与单掺2~5 mm碎石的混凝土相比,自收缩率最大降幅为34.3%;与单掺5~10 mm碎石的混凝土相比,当2~5 mm碎石掺量为40%时,电通量下降了52.6%,氯离子扩散系数下降了50.0%。

养护制度对轻集料超高性能混凝土力学性能的影响

研究了标准养护、蒸汽养护、干热养护、蒸压养护等4种养护制度的升温速率、恒温时间、恒温温度等养护参数对轻集料超高性能混凝土(LUHPC)强度的影响,确定了最佳养护制度,并研究了养护制度对LUHPC弯曲韧性的影响。结果表明:高温养护能加快LUHPC的水化速率,提高早期强度,然而过高的养护温度会导致LUHPC力学性能下降;蒸汽养护与标准养护下LUHPC的力学性能无明显差异;蒸压养护与干热养护能够明显提高LUHPC的峰值挠度与峰值荷载,干热养护下LUHPC的残余韧性最高。

含粗骨料超高性能混凝土力学性能试验研究

在超高性能混凝土(UHPC)中添加粗骨料是为了在获得优异的力学性能基础上,大幅降低生产成本,使其更容易被市场采纳。本文对UHPC-CA配合比中浆骨比、砂率、粗骨料种类及减水剂品种等因素进行调整,通过不同龄期抗压强度对比以及微观角度分析,探索各因素对UHPC-CA力学性能的影响。

粗骨料对超高性能混凝土中钢筋黏结性能的影响

含粗骨料的超高性能混凝土(ultra-high performance concrete-coarse aggregate,UHPC-CA)拥有低成本、低收缩的优势,且适用于常温养护的现浇工程,因而具有广阔的应用前景。基于此,聚焦于UHPC-CA中的钢筋拉拔性能,开展了钢筋拉拔试验研究,分析了试件的黏结应力-滑移曲线,并系统性地探讨了粗骨料粒径、掺量以及钢纤维掺量三者如何协同作用于UHPC-CA中的钢筋黏结性能。研究发现:所有钢筋拉拔试件均呈现劈裂破坏的特征,揭示了UHPC-CA在特定条件下的力学行为特性。值得注意的是,粗骨料粒径、掺量以及钢纤维掺量对钢筋黏结性能的影响并非简单线性递增,而是存在一个最优区间,使得UHPC-CA的钢筋黏结性能达到最大化;当粗骨料粒径为5~8 mm、掺量为20%,且钢纤维掺量为2%时能够配制出具有最佳钢筋黏结性能的UHPC-CA,这一发现为实际工程应用提供了重要的参考依据。

SAP对含粗骨料超高性能混凝土收缩和力学性能的影响

含粗骨料超高性能混凝土(粗骨料UHPC)可兼顾超高强度和超高耐久性能,进一步降低收缩,但自收缩较大的问题仍未解决。文章主要研究了高吸水性树脂(SAP)在0.1%、0.15%和0.2%胶凝材料用量下,相对于膨胀剂对粗骨料UHPC工作性、自收缩以及力学性能的影响。

原材料对超高性能混凝土性能的影响研究综述

超高性能混凝土(UHPC)因其在性能方面有着优异的表现力,受到了世界各地学者的广泛关注。在制备超高性能混凝土的过程中,原材料种类及用量的不同均会对超高性能混凝土的性能产生不同影响。本文综述了在制备超高性能混凝土时,当胶凝材料及一些为实现环保要求和节约成本所使用的绿色胶凝材料种类及掺量改变后,对超高性能混凝土流动性、力学性能、孔结构、耐久性、收缩及水化程度的影响;当骨料的种类及级配改变后,对超高性能混凝土孔结构和堆积体系的影响;当纤维形状、掺量和长径比改变后,对超高性能混凝土力学性能、流动性、裂缝宽度、堆积体系以及纤维-基体界面粘结强度等的影响,阐述纤维不同的分布情况对超高性能混凝土力学性能的影响,并对以上各种变化产生的影响机理进行分析。

超高性能混凝土应用成本分析与控制

与传统混凝土相比,超高性能混凝土(UHPC)因其强度高、耐久性和抗渗性优异而受到广泛关注。尽管UHPC具有许多优点,但在应用中面临着成本、配合比设计、标准和规范等方面的挑战,从而影响其应用的广度。降低UHPC的成本可能会对其性能产生一定影响,必须在保证其性能和使用寿命的前提下谨慎地进行成本控制。通过从胶凝材料、骨料、钢纤维、外加剂等方面分析成本,提出原材料优化、配合比设计、完善标准体系、提高生产效率、扩大生产规模等成本控制措施。

生态型超高性能混凝土的研究进展

超高性能混凝土(UHPC)在工作性能、力学性能和耐久性方面表现优异,被认为是混凝土未来发展的重要方向。然而,该材料在环保方面存在一定不足,不利于沙漠周边地区的建设和发展。可以采用工业副产品的矿物掺合料来减少超高性能混凝土中水泥的用量。同时,通过在细骨料中掺入沙漠砂,制作生态型超高性能混凝土,可以有效降低环境的负担。这种改进后的生态型超高性能混凝土在满足工程要求的前提下,更符合环保要求,为沙漠地区和其他地区的建设提供了一种可行的、环保的解决方案。本文主要讨论了矿物掺合料和沙漠砂对超高性能混凝土的影响,提出生态型超高性能混凝土的未来发展。

高性能轻质混凝土优缺点及应用现状研究

文章介绍了高性能轻质混凝土具有高耐久性、高强度、轻质、环保等优点,但同时也存在生产成本高、脆性大等缺点,然后分析了高性能轻质混凝土的相关性能、影响因素以及应用现状,并进一步探讨了高性能轻质混凝土在今后的发展趋势,以供参考。

轻集料用于超高性能混凝土的研究进展

轻集料是一种来源广泛、轻质环保的材料,用于超高性能混凝土可以起到降低自重、减少自收缩等作用,近年来成为国内外的研究热点.然而,超高性能混凝土的设计是基于最大堆积密度理论的,而轻集料强度低且多孔的特性为其性能带来不利因素.为此,对比讨论了不同类型轻集料及其制备技术对超高性能混凝土宏观性能的影响,分析了轻集料在超高性能混凝土中的作用机理和增强机制,并结合现有的研究进展,展望了未来的发展前景.

圆形钢管含粗骨料超高性能混凝土中长柱偏压性能试验研究

为研究圆形钢管含粗骨料超高性能混凝土(Ultra-high performance concrete with coarse aggregate filled steel tube,CA-UHPCFST)中长柱的偏心受压性能,考虑长径比和偏心距的影响,设计制作了7个圆形CAUHPCFST中长柱试件,通过偏心受压试验,重点考察构件的破坏形态、荷载-变形关系曲线、侧向挠度分布曲线、荷载-应变关系曲线、延性和极限承载力。研究表明:圆形CA-UHPCFST中长柱在偏心受压下发生弯曲失稳破坏,其荷载-变形曲线经历了弹性段、弹塑性段和下降段;极限承载力随长径比和偏心距的增加而降低,延性系数随长径比的增加而减小,而随偏心距的增加呈先增加后减小的趋势。规范GB 50936−2014可较好地预测圆形CA-UHPCFST中长柱偏心受压极限承载力。研究成果可为钢管超高性能混凝土的进一步研究与推广应用提供参考。

掺陶砂超高性能轻质混凝土的性能及其影响因素

本文研究了水胶比、胶砂比、粉煤灰掺量、硅灰掺量、钢纤维掺量和陶砂密度等级对掺陶砂超高性能轻质混凝土(UHPLC)工作性能、力学性能、表观密度和比强度的影响,确定了最佳配合比,制得了干表观密度为1 950 kg/m^(3)、流动度为233 mm(略高于超高性能混凝土)、28 d抗压/抗折强度不小于120/20 MPa的UHPLC。借助X射线衍射仪和扫描电子显微镜,探讨了UHPLC水化产物、微观形貌随时间的变化规律,并从微观结构角度分析了陶砂与基体、钢纤维与基体的界面过渡区特征,揭示了相同条件下UHPLC比强度随陶砂密度等级增大而增大的变化规律。经过标准化回归系数分析,发现钢纤维掺量对UHPLC强度、密度影响最大,贡献率均大于40%,而对UHPLC流动性影响最显著的因素是水胶比,贡献率为38.18%,胶砂比对流动性有较为明显的影响,贡献率为27.20%。

粗骨料含量对预拌成品超高性能混凝土抗压强度的影响

为研究成品超高性能混凝土(UHPC)添加粗骨料后对其抗压强度的影响,以柳州欧维姆公司生产的袋装预拌成品超高性能混凝土为水泥基原料,通过添加2 cm内不同粒径和掺量的碎石,开展粗骨料含量对预拌成品UHPC抗压强度影响试验。研究表明:掺入筛分后碎石与掺入等量未筛分碎石的UHPC试块抗压强度相差不大,故可在实际应用中省去筛分过程,以提高生产效益;预拌成品UHPC试块抗压强度3 d/28 d均稳定在0.84~0.87之间,7 d/28 d均稳定在0.91~0.97之间,掺加粗骨料后的预拌成品UHPC可在短时间内形成较高且稳定的抗压强度值;当粗骨料含量为预拌成品UHPC质量的40%时抗压强度达到最大值,3、7、28 d强度分别为100.5、112.5、115.7 MPa;随着碎石掺量的增加,预拌成品UHPC抗压强度呈现先增大后减小的趋势,经济合理的掺量为40%。