平直型钢纤维掺量与长径比对超高性能混凝土性能的影响

为研究平直型钢纤维体积掺量及长径比对超高性能混凝土(UHPC)施工及力学性能的影响,选用四种镀铜平直型钢纤维,设计并制备了12组不同钢纤维体积掺量(0~4%,长径比均为65)及长径比(65、80、90、100,对应钢纤维体积掺量均为2.5%)的UHPC试件。通过扩展度、抗压强度和四点弯曲试验,得到了各组UHPC的扩展度、抗压强度、抗折强度及弯曲应力-挠度曲线;基于UHPC弯曲应力-挠度曲线,并结合CECS13∶2009计算了UHPC的弯曲韧性指数。结果表明:随着钢纤维体积掺量的增加,UHPC的扩展度呈下降趋势,UHPC抗压、抗折强度、弯曲韧性指数基本呈增加趋势,对应最佳钢纤维体积掺量分别为4%(平均值174.4 MPa)、3.5%(平均值46.18 MPa)和4%;随着钢纤维长径比的增大(钢纤维体积掺杂量2.5%不变),UHPC扩展度呈下降趋势,抗压、抗折强度平均值及弯曲韧性指数呈增加趋势;其中,抗压、抗折强度最大值分别为173.53 MPa和44.9 MPa。

钢纤维掺量对超高性能混凝土力学性能影响研究

为研究钢纤维体积掺量对超高性能混凝土(UHPC)力学性能的影响,设计并制备了钢纤维体积掺量分别为1.0%、1.5%、2.0%的三组UHPC试件,开展了坍落度、扩展度、抗压强度和四点弯曲试验。结果表明:随着钢纤维体积掺量从0%~2%,坍落度从265 mm降到了240 mm,扩展度从540 mm降到了425 mm,抗压强度从103.9 MPa提高到了123.7 MPa。当钢纤维掺量分别为1.0%、1.5%和2.0%时,抗弯强度分别为16.7 MPa、23.1 MPa和23.8 MPa,弯曲韧性分别为87.6 N·m、116.0 N·m和122.8N·m。随着钢纤维掺量的增加,UHPC流动性降低;UHPC抗压、抗弯强度和弯曲韧性呈增长趋势,但是增长趋势减缓。由于钢纤维主要承受拉应力和桥接基体,所以在抗压强度、抗弯强度和弯曲韧性指标中,抗弯强度和弯曲韧性指标增长幅度更大。

钢纤维混凝土刚性屋面的试验研究

在 540 m2 钢纤维混凝土刚性试验屋面的研究基础上 ,经过 9年多的长期观察和积水试验 ,验证了这种新型屋面的耐久性 。

方钢管约束密实增强混凝土轴压短柱承载性能研究

以钢纤维体积掺量、套箍系数为变化参数,通过对非约束密实增强混凝土(CRC)和方钢管约束CRC棱柱体短柱进行轴向加载试验,研究了试件的破坏特征、荷载-变形关系、主要特征点指标等,揭示了各变化参数的影响规律.结果表明:方钢管约束CRC的破坏形态为钢管焊缝不同程度的撕裂破坏,焊缝撕裂范围内核心CRC被压碎,其破坏形态完全不同于非约束CRC的剪切型破坏.方钢管约束使得核心CRC轴压强度明显提高,纵向变形性能大大改善.套箍系数对试件轴压力学性能的影响最为显著,而钢纤维体积掺量对试件轴压强度和变形能力的影响较小.

超高性能混凝土柱偏心受压性能试验研究

为研究超高性能混凝土(UHPC)柱偏心受压性能,完成了7个UHPC柱和1个高强混凝土(HSC)柱的偏心受压试验;通过改变UHPC的钢纤维体积掺量以及偏压柱的偏心距及配箍率,分析试件在竖向荷载作用下的破坏形态、承载能力及变形能力。试验结果表明,UHPC柱在偏心受压作用下的破坏形态为大偏心受拉破坏和小偏心受压破坏;大偏心受拉破坏为受拉区纵筋屈服、裂缝细密,受压区UHPC被压裂;小偏压受压破坏为受拉区纵筋未屈服、裂缝细微且数量少,受压区UHPC被压碎。由于钢纤维的"桥联"作用,受拉裂缝得到有效的抑制,且数量明显增多、宽度减小;UHPC大偏压柱荷载-挠度曲线有较平缓的下降段,表现出良好的延性;与HSC柱相比,UHPC柱开裂荷载提高了44.5%和59%,极限荷载提高了30.2%和58.9%,随钢纤维体积掺量的增加,UHPC柱极限荷载提高13.3%～58.9%,破坏挠度提高14.3%～146.5%,随配箍率的增加,极限荷载提高6.2%～11.4%,破坏挠度提高14%～14.8%,通过增加钢纤维体积掺量及配箍率能有效的提高UHPC柱的承载能力和变形能力;基于UHPC较高的抗拉强度,考虑对受拉区的贡献,采用等效矩形应力图简化计算,提出UHPC偏心受压柱的承载力计算公式。计算值与试验值吻合良好。可为工程应用提供理论依据。

钢纤维沙漠砂混凝土梁受弯力学性能试验

适量沙漠砂作为细骨料制备混凝土可有效提高混凝土的抗压强度,而钢纤维的掺入对混凝土抗拉性能有显著的提升作用。为探究钢纤维沙漠砂混凝土梁受弯力学特性,设计11根试验梁,分别研究钢纤维体积掺量、沙漠砂替代率和配筋率对受弯梁的影响规律。试验研究表明,钢纤维沙漠砂混凝土梁相对于普通混凝土梁其受弯承载力提高了4%~22%,受弯梁裂缝数量随钢纤维掺量增加呈现降低趋势,钢纤维减小了混凝土表面的弹塑性变形,而“桥架作用”抑制了裂缝的产生和提高了试验梁的承载力;随着配筋率的增加,主裂缝宽度呈减小的趋势,但极限荷载则逐渐增加,表明配筋率是影响受弯梁承载力主要因素之一;沙漠砂的“填充作用”密实了混凝土,使构件整体性能呈现良好的状态。试验梁的开裂荷载、修正后的极限弯矩理论计算值和试验值吻合效果良好,误差均小于5%。沙漠砂替代工程用砂制备混凝土,可以充分发挥当地资源优势,节约河砂资源,保护河湖生态环境,达到绿色建筑目标。

钢纤维增强地聚物再生混凝土单轴受压全曲线试验

为增强再生混凝土的抗压强度及延性,并进一步减少水泥制备造成的碳排放,采用粉煤灰/矿渣基地聚物100%取代再生混凝土中的普通硅酸盐水泥,并掺入钢纤维制备出钢纤维增强地聚物再生混凝土(SFGRC)。为研究其抗压性能,配制得到再生粗骨料取代率分别为0%、30%、50%、70%和100%,及钢纤维体积掺量分别为0%、0.5%、1.0%和1.5%的14组钢纤维增强地聚物再生混凝土试件,并进行单轴受压全曲线试验。结果表明:随着钢纤维的掺入,SFGRC的破坏模式由脆性向延性转变;立方体抗压强度、峰值应力对应应变、受压韧性及延性随钢纤维掺量的增加而增加;立方体抗压强度、弹性模量及受压韧性随再生粗骨料取代率的增加而降低,但峰值应力对应应变增加。引入钢纤维体积掺量和再生粗骨料取代率,对Carreira-Chu混凝土单轴受压本构模型的下降段进行修正,提出了适用于SFGRC的单轴受压本构模型,其计算结果与相应试验结果均吻合良好。

配合比对活性粉末混凝土性能影响的试验研究

采用正交设计安排试验方案,研究水胶比、砂胶比、钢纤维体积掺量对活性粉末混凝土流动度、抗折强度、抗压强度、抗氯离子渗透性能的影响,并分析了各因素的影响机理,为活性粉末混凝土的配制提供参考。

粗骨料UHPC梁斜截面抗剪性能试验研究

文章为了探究粗骨料超高性能混凝土(UHPC-CA)梁的斜截面抗剪性能,进行了9根UHPC-CAT型梁的斜截面抗剪性能试验,重点研究钢纤维体积掺量、剪跨比的影响,考察了UHPC-CAT型梁的破坏形态、混凝土主应变分布、荷载-挠度关系极限承载力等结构行为。结果表明:含有钢纤维的UHPC-CA梁只呈现斜压和剪压两种剪切破坏形态,未发生斜拉破坏;钢纤维体积掺量对裂缝的分布和裂缝平均间距影响显著,体积掺量越高裂缝分布越密集;钢纤维体积掺量是影响抗剪承载力的重要因素,掺量越高,抗剪承载力越大。

高强方钢管UHPC构件轴向冲击与冲击后剩余性能

冲击具有作用源多样、低频多发、危害性大等鲜明特征,已成为桥梁垮塌的主要原因之一。高强钢管超高性能混凝土(UHPC)作为大跨高墩桥梁的优选构件之一,其受冲击作用的风险不可忽视。设计制作了9根高强方钢管UHPC短柱,以期研究其轴向冲击性能及冲击后剩余性能。采用落锤试验机和液压试验机分别开展轴向冲击试验及冲击后剩余承载力试验,主要考虑冲击能量和钢纤维掺量2种参数,探究冲击力、变形、能量吸收、剩余承载力和剩余率等关键性能指标的变化规律。结果表明:高强钢管UHPC构件的抗冲击性能和剩余性能明显优于高强钢管高强混凝土构件,能够应对更大能量的轴向冲击作用;钢纤维与混凝土基体之间的黏结锚固作用及其形成的纤维网骨架能有效提高UHPC的强度、抗裂性、延性与耗能能力,这一特性使得构件在冲击作用下的峰值位移和残余变形随着钢纤维掺量的增加而显著降低;2%钢纤维掺量时,峰值位移与残余变形的降低幅度分别可达14.3%和31.4%,单位变形耗能最大提升了38.4%;在未发生严重损伤的情况下,构件的剩余承载力和剩余率随着钢纤维掺量的增加显著提高,分别可达28.3%和12.4%;在0~2%范围内,钢纤维体积掺量的增加可显著提高钢管混凝土构件的抗轴向冲击性能与冲击后剩余力学性能。需要指出,考虑的钢纤维掺量仅针对工程设计中常用范围,超出研究范围时需进一步论证分析。

轻质超高性能混凝土徐变性能与模型研究

为研究钢纤维体积掺量和加载龄期对轻质超高性能混凝土(LUHPC)徐变性能的影响,设计制作了钢纤维体积掺量分别为2.0%,2.5%和3.0%的LUHPC棱柱体试件,开展了7和28 d龄期的徐变试验.得到了钢纤维体积掺量和加载龄期对LUHPC徐变性能的影响规律,并得到了LUHPC徐变系数,同时建立了LUHPC徐变模型.研究结果表明:当纤维掺量为2.0%~3.0%时,LUHPC的徐变系数变化范围为0.6~0.9;与国内外规范混凝土徐变模型相比,LUHPC徐变模型计算值与试验值符合较好,计算平均误差为6.4%.研究结果可为LUHPC材料在桥梁工程中的应用提供试验与理论依据.

免蒸养超高性能混凝土力学性能的试验

在桥梁工程中,免蒸养超高性能混凝土(UHPC)较传统蒸养UHPC具有广阔的工程应用前景。基于常规材料制备免蒸养UHPC,通过改进传统制备工序,改善UHPC基本性能,开展立方体抗压、轴心抗压、抗折、弹性模量等基本力学性能试验,分析减水剂类型、钢纤维体积掺量对免蒸养UHPC力学性能的影响,对比不同养护条件下力学性能的差异。试验结果表明:聚羧酸减水剂的增强效果优于萘系减水剂;钢纤维体积掺量在2%范围内,随着掺量的增加,UHPC强度明显提高;自然养护下,UHPC除抗折强度外,其他力学性能均接近于标准养护下UHPC力学性能,各性能指标均符合工程要求。