超高性能海水海砂混凝土单轴受压应力-应变关系

为研究超高性能海水海砂混凝土(Ultra-High Performance Seawater Sea-sand Concrete,UHPSSC)轴压应力-应变关系,探究钢纤维体积掺量对UHPSSC轴压力学性能和轴压应力-应变全曲线的影响,使用Instron 1346万能材料试验机测得UHPSSC应力-应变全曲线,借助Pycharm曲线拟合程序与已有混凝土应力-应变全曲线模型进行拟合与修正.结果表明:钢纤维掺量越高,轴压作用下UHPSSC的破坏程度越小,抗压强度和峰值应变也随之增加;已有模型拟合的UHPSSC应力-应变全曲线上升段与试验曲线比较相近,下降段后期差距较大;通过修正下降段形状参数,得到了更适用于描述UHPSSC应力-应变全曲线的修正模型,并验证该修正模型的适用范围.

铁尾矿—硅锰渣—赤泥协同制备超高性能混凝土力学性能研究

选用铁尾矿粉、硅锰渣粉和赤泥作为矿物掺合料代替部分普通硅酸盐水泥,协同制备了2种不同水胶比的超高性能混凝土,研究了掺入铁尾矿—硅锰渣—赤泥的超高性能混凝土(Ultra-high Performance Concrete,UHPC)的力学性能,探究了铁尾矿粉掺量对UHPC的抗弯强度、劈裂抗拉强度和抗压强度的影响。结果表明:①水胶比较低的超高性能混凝土中,铁尾矿粉对混凝土抗弯强度影响较大,对劈裂抗拉强度影响较小;②水胶比较高的超高性能混凝土中,铁尾矿粉对混凝土抗弯强度的影响与对劈裂抗拉强度的影响基本一致;③随着铁尾矿粉掺量增加,水胶比为0.20和0.25的超高性能混凝土抗压强度降低,硅锰渣—赤泥组超高性能混凝土28 d抗压强度最大降低幅度分别为19.2%和22.9%。上述分析进一步反映出:①铁尾矿粉在超高性能混凝土中的掺量不宜超过矿物掺合料总量的40%;②铁尾矿粉的掺加不利于超高性能混凝土的早期抗压强度提升,但适量掺加铁尾矿粉(20%)有利于超高性能混凝土后期抗压强度增长;③三参数模型系数相对于铁尾矿—硅锰渣—赤泥超高性能混凝土的抗压强度和养护龄期关系相对集中,拟合相关系数较高。

基于响应面-蒙特卡罗法的超高性能混凝土性价比研究

目前,学者对于UHPC的研究大多集中在其力学性能方面。本文以UHPC材料的性价比为研究目标,采用响应面-蒙特卡罗法构建响应面函数,并进行随机取样,研究钢纤维掺量对UHPC材料性价比的影响规律。分析了响应面-蒙特卡罗法参数的取值,发现随着钢纤维掺量的增加,UHPC材料的抗拉性价比和抗压性价比均减小。同时,得到了UHPC抗拉性价比和抗压性价比的最佳配比。

三维石墨烯-碳纳米管对超高性能混凝土机敏性能的影响

本工作探索了掺加三维石墨烯-碳纳米管(Graphene-CNT,GC)的超高性能混凝土(Ultra-high performance concrete, UHPC)复合材料的机敏性能,基于四电极法分析了不同GC掺量、加载幅度、加载速度、温度和含水率对UHPC的电阻率变化规律的影响。研究结果表明:GC掺量对UHPC的28 d抗压强度影响不大;UHPC电阻率随着GC掺量的增加逐步降低,含有2.0%(质量分数,下同)GC的UHPC电阻率较R组下降了55.1%;UHPC试件电阻率随内部相对含水率的增加而降低,且二者存在线性关系;UHPC的电阻率随温度的升高而降低,电阻率的自然对数与绝对温度的倒数呈线性关系;UHPC电阻率变化率幅值随着加载幅度增大而增加,表现出良好的压敏特性,1.2%GC掺量下UHPC试件的压缩应力和应变灵敏系数分别达到0.2%/MPa和85.2。

隧道洞渣加工机制砂制备超高性能混凝土及其力学性能研究

采用隧道洞渣加工机制砂替代传统河砂制备超高性能混凝土(UHPC)。研究不同替代率对其工作性能、干缩、抗折强度、抗压强度和微观性能的影响规律。结果表明:机制砂替代河砂,其工作性能尽管存在一定程度的下降,但依然具备良好的工作性能;机制砂替代掺量为40%时,相应抗压强度和抗折强度均最优;UHPC微观形貌受机制砂影响显著,随着机制砂替代率的增大,UHPC微观孔隙和裂缝逐渐增加。机制砂粗糙的表面和不规则边缘更利于与水泥浆体紧密连接,不规则边缘构造在机制砂颗粒间产生互锁效应,能够进一步增强水泥浆体和骨料的机械咬合力。但是,钢纤维与机制砂界面过渡区微观结构相对疏松,且含有较多微孔洞,使得该处具有较弱的桥接能力,从而导致整体抗折强度的降低。总而言之,洞渣加工机制砂替代传统河砂制备UH-PC是一个行之有效的策略。

多固废超高性能混凝土性能及微观结构研究

为了提高锂渣、磷渣等固体废弃物的综合利用率,以锂渣和磷渣为复合掺和料替代部分水泥制备超高性能混凝土(UHPC),通过改变复合掺和料掺量,研究其对UHPC抗压强度和微观结构的影响规律。结果表明,与基准组相比,随着复合掺和料掺量的增加,UHPC的3 d抗压强度逐渐降低,复合掺和料对UHPC早期强度不利,但能显著增强后期抗压强度。当复合掺和料掺量为25%时,UHPC的28 d抗压强度达到最大值,为145.78 MPa。微观分析表明,随着龄期的增加,复合掺和料的活性得到充分发挥,其活性SiO_(2)和Al_(2)O_(3)会与Ca(OH)_(2)反应生成大量水化硅酸钙(C-S-H)、水化硫铝酸钙(AFt)等水化产物,Ca^(2+)消耗进一步促进磷渣水化,固废协同耦合水化,促进UHPC后期强度增加。

锂渣超高性能混凝土的流动性能、微观和宏观力学性能研究

高性能混凝土(UHPC)是一种创新的水泥基复合材料,在拉伸和压缩载荷下具有高机械性能、极低的渗透性和出色的耐久性,预计UHPC在建筑结构中的应用将会逐渐增加。由于其硅酸盐水泥用量高,与传统混凝土相比,UHPC的水化热相对较高。因此,锂渣(LS)可用于UHPC配方,以减少波特兰水泥用量,从而限制水化热,同时解决生态和工程问题。本文分别研究了不同掺量LS对UHPC流动性能、微观和宏观力学性能的影响,并设计了正交试验。锂渣对UHPC流动性能的影响十分显著,早龄期锂渣对UHPC宏观力学性能的影响较小,通过延长养护时间,锂渣对UHPC强度的促进作用进一步体现。纳米压痕试验显示,大掺量的锂渣虽然仍然可以提高UHPC强度,但在一定程度上会降低微观弹性模量。一定掺量的锂渣可以降低UHPC成本的同时提高力学性能,通过正交试验可以获取流动性能和力学性能兼顾的锂渣超高性能混凝土。

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.

锂渣、粉煤灰高性能混凝土早期抗裂性能试验研究

利用刀口法研究了水胶比、锂渣掺量、粉煤灰掺量和锂渣细度对复掺锂渣、粉煤灰高性能混凝土早期塑性收缩裂缝的影响,试验结果表明水胶比对混凝土早期抗裂性能影响较大,粉煤灰掺量和锂渣掺量分别次之。在相同条件下,复掺锂渣、粉煤灰高性能混凝土的早期抗裂性能优于普通水泥混凝土,锂渣细度的适度增加会在一定程度上提高混凝土的早期抗裂性能。

锂渣高性能混凝土的性能与微观结构

锂渣是新疆特有的工业废渣,为了寻求其利用,采用锂渣来配制高性能混凝土.从力学、抗裂、收缩性能与微观结构等方面探究其增强、抗裂机理.试验结果表明：锂渣的最大掺量不宜超过45％;随着掺量的增加,收缩率增加不明显,但都较空白组要小;当掺量在20％ ～ 30％时,其力学、抗裂性能较好;锂渣掺入混凝土后,细化了混凝土的凝胶孔,提高其密实度;且在混凝土中形成了一定量的AFt,改善了其抗裂、力学性能.

锂渣、粉煤灰高性能混凝土抗压强度试验研究

通过试验研究了水胶比、锂渣掺量及粉煤灰掺量对锂渣、粉煤灰高性能混凝土不同龄期抗压强度的影响。试验结果表明:混凝土各个龄期的抗压强度均随着各因素水平的增加呈现先增大后减小的规律。其中:水胶比对混凝土抗压强度的影响最为显著,锂渣掺量对混凝土早期抗压强度影响较为显著,而粉煤灰掺量则对混凝土后期抗压强度有着显著影响。

超高性能混凝土单轴受压应力-应变关系研究

采用刚性辅助架法获得了稳定的超高性能混凝土(Ultra-High Performance Concretes,UHPC)的受压应力-应变全曲线。试验结果表明UHPC具有良好的受压变形性能;重复加载下UHPC的包络线与单调加载时的应力-应变曲线基本相同。基于试验结果建立了UHPC单轴受压本构方程,以及重复荷载作用下UHPC应力-应变全曲线方程,其结果与试验结果吻合较好。

高性能锂渣混凝土的试验研究

通过理论分析和实验,研究了锂渣掺量对混凝土性能的影响。结果表明,锂渣能提高混凝土的强度,运用锂渣等量代替一部分水泥(42.5R普通硅酸盐水泥)配制出28d抗压强度为80MPa以上,90d抗压达100MPa以上的高性能混凝土,抗裂能力明显增强,锂渣单掺配制的混凝土能经受300次冻融循环而不破坏。研究的结论提升了锂渣的价值,为锂渣的应用提供有效途径,有助于制备高性能混凝土。

锂渣、石灰石粉自密实高强高性能混凝土研究

研究了掺入超磨细锂渣、石灰石粉复合掺合料对混凝土工作性和强度的影响。研究证实,锂渣掺至15%时,可明显改善混凝土工作性,提高其强度,配制出坍落度272mm,坍落流动度731mm,工作性能优良的混凝土。在低水胶比下,混凝土3d抗压强度为59.5MPa,28d为79.0MPa,90d达98.5MPa。锂渣与石灰石粉复掺时,能置换45%的水泥,单方混凝土水泥用量仅330kg,且混凝土能达到自密实高强的水平。

锂渣、钢渣高性能混凝土早期抗裂性能试验研究

采用刀口法研究了水胶比、锂渣掺量、钢渣掺量和锂渣细度对复掺锂渣、钢渣高性能混凝土早期塑性收缩裂缝的影响,试验结果表明水胶比对混凝土早期抗裂性能影响较大,锂渣掺量和钢渣掺量分别次之。在相同条件下,复掺锂渣、钢渣高性能混凝土的早期抗裂性能优于普通水泥混凝土,锂渣细度的增加混凝土的抗裂性能先提高后降低。应用分形理论测量并计算不同细度锂渣、混凝土裂缝的分形维数为评价早期开裂提供了有力的工具。

水工高性能锂渣泵送混凝土的试验研究

通过理论分析和实验,研究了锂渣掺量对混凝土性能的影响。试验所选用的胶凝材料总量为500kg,以10%～45%的锂渣替代水泥,减水剂的掺量固定为1.5%,以锂渣零掺量为对照组,通过坍落度等对比锂渣掺量对混凝土和易性的影响;通过不同龄期抗压强度对比锂渣掺量对混凝土强度的影响;通过28d劈裂强度对比锂渣掺量对混凝土抗裂能力的影响。结果表明,锂渣能提高混凝土的强度,运用锂渣等量代替一部分水泥(42.5R普通硅酸盐水泥)配制出28d抗压强度为80MPa以上,90d抗压达100MPa以上的高性能混凝土,抗裂能力明显增强。研究的结论提升了锂渣的价值,为锂渣的应用提供有效途径,有助于制备高性能混凝土。

超高性能混凝土-混凝土组合简支梁弯曲性能试验

进行了3根超高性能混凝土(UHPC)位于受拉区的超高性能混凝土-混凝土组合梁(UHPC-NC组合梁)和1根普通钢筋混凝土梁的弯曲性能试验。对UHPC-NC组合梁的受力过程、跨中截面应变分布、裂缝开展模式和破坏形态等进行了研究分析。试验结果表明,UHPC-NC组合梁在加载过程中基本符合平截面假定,并且在UHPC层中配置适量的纵向钢筋,能大幅度提高组合梁的抗弯承载力。同时,将钢筋和UHPC对试验梁极限承载力的贡献分为4个阶段(初始状态、阶段状态、极限状态和破坏状态)进行计算。最后,对组合梁受拉区UHPC层等效矩形应力系数k进行推导。结果表明,UHPC层对组合梁抗弯承载力的贡献效率随着配筋率的不同而不同。

养护制度对超高性能混凝土力学性能的影响

为探究高温蒸养对超高性能混凝土力学性能的影响,试验对比研究了高温蒸养与标准养护下UHPC的抗压、抗折、直拉强度,测试UHPC在受压、弯、拉下的应力-应变曲线,并对其进行SEM电镜扫描。结果表明:高温蒸养可以提高UHPC的早期强度,但其后期强度难以提高甚至出现倒缩;高温蒸养下UHPC的抗折、抗拉强度及延性会有所降低,电镜扫描发现高温蒸养下UHPC内部钢纤维与基体间产生了微小缝隙,导致其粘结程度有所降低。

锂渣、粉煤灰高性能混凝土早期抗裂机理研究

通过对锂渣、粉煤灰高性能混凝土早期抗裂性能进行试验研究,结果表明水胶比对混凝土早期抗裂性能影响较大,粉煤灰的塑化作用以及锂渣水化产物的膨胀性能够补偿高性能混凝土的早期收缩,从而提高高性能混凝土的早期抗裂性能。

基于软化拉-压杆模型的超高性能混凝土剪力墙抗剪承载力研究

超高性能混凝土(Ultra-high performance concrete,UHPC)是一种高韧性、高耐久性的超高强水泥基复合材料,在工程中具有良好的应用前景。利用软化拉-压杆模型理论计算UHPC剪力墙的受剪承载力,采用了一种简便计算UHPC材料的受压软化系数计算式,该方法避免了传统方法计算软化系数时所需的迭代计算,同时又能考虑钢纤维对软化系数的影响。通过与UHPC低矮剪力墙低周反复荷载下的受剪承载力试验结果对比,计算结果与试验结果吻合较好。结果表明软化拉-压杆模型方法能够较好的计算UHPC剪力墙的受剪承载力。