LC60级高强自密实轻骨料混凝土配制技术

分别选用堆积密度为500,600,700,800 kg/m3的页岩陶粒作为轻骨料,通过调整水胶比控制浆体强度,预湿骨料确保混凝土工作性能,添加高分子增稠剂增加轻骨料的稳定性,配制出湿表观密度为1900 kg/m3的自密实轻骨料混凝土,并测试了其中陶粒与浆体界面过渡区的显微硬度。结果表明:自密实轻骨料混凝土抗压强度随页岩陶粒堆积密度增加而增加,随水胶比增大而降低,且受页岩陶粒预湿时间影响;配制LC60级高强自密实轻骨料混凝土宜选用800 kg/m3的页岩陶粒,水胶比不宜高于0.29,预湿时间宜在1 h左右;高分子增稠剂可在不改变轻骨料混凝土流动性能的情况下提高浆体的屈服应力,抑制轻骨料的上浮,提升轻骨料的分布均匀性;与相同强度等级的普通混凝土相比,LC60级高强自密实轻骨料混凝土中陶粒与浆体界面过渡区显微硬度更高,耐久性能更好。

不同纤维对高强轻骨料混凝土力学性能影响及微观机理研究

为改善高强轻骨料混凝土的力学性能和弯曲韧性,研究了玄武岩纤维、细聚乙烯醇纤维、仿钢纤维、聚丙烯纤维和粗聚乙烯醇纤维的掺入对高强轻骨料混凝土抗压强度、劈裂抗拉强度和抗弯强度的影响规律。通过4点弯曲试验获取荷载-挠度曲线,基于韧性指标对比分析了5种纤维对高强轻骨料混凝土弯曲韧性的影响。通过扫描电子显微镜观察纤维破坏前后的表面微观形貌,阐释了不同纤维的增强增韧机理。研究结果表明:掺入纤维对高强轻骨料混凝土的力学性能均有提升,主要提升高强轻骨料混凝土的抗拉性能和弯曲韧性。粗聚乙烯醇纤维提升劈裂抗拉强度和抗弯强度程度最大,分别提高了83%和220%,使高强轻骨料混凝土破坏由脆性转为高延性。纤维对高强轻骨料混凝土抗拉性能和韧性的提升与纤维表面损伤程度成正比。

混杂纤维高强轻骨料混凝土单轴受压试验研究

为了改善高强轻骨料混凝土(HSLC)的脆性破坏特征,采用钢纤维(SF)和聚丙烯纤维(PF)对HSLC进行增强,通过单轴受压试验研究两种纤维对HSLC单轴受压性能的影响。结果表明:SF和PF的体积掺量分别为2.0%和0.2%时具有最优的混杂效应,应力-应变曲线拐点处应力和收敛点处应变较单掺SF时分别提高了10.0%和56.5%,较单掺PF时分别提高了99.1%和150%;混杂纤维使HSLC的峰值应力、峰值应变和弹性模量最高分别提升了19.0%、1.20%和16.9%。最后,基于试验数据,提出了考虑两种纤维混杂效应的峰值应力、峰值应变和弹性模量的计算公式,建立了双参数混杂纤维增强HSLC的单轴受压本构模型,并且其与试验曲线吻合较好。该研究结果可为纤维增强HSLC的结构设计提供理论参考。

铸造废砂对轻骨料自密实混凝土耐高温性能的影响及建模分析

采用铸造废砂(WFS)等质量替代0、25%、50%、75%、100%的河砂制备了轻骨料自密实混凝土(LWASCC),研究了LWASCC在不同温度(20、100、200、300、400℃)下的力学性能和导热系数变化规律,并采用有限元软件建立了高温环境中LWASCC的传热模型。结果表明:随着WFS掺量的增加,试件在不同温度下的抗压强度基本均先增大后减小;经历100~300℃高温后,试件的抗压强度较20℃时有所提高,而经历400℃高温后,试件的抗压强度较20℃时基本有所降低;试件的导热系数随着WFS掺量的增加呈先减小后增大的趋势;建立的传热模型能有效模拟LWASCC在高温下的传热过程;综合考虑试验及模拟结果,当WFS掺量为50%时,LWASCC的耐高温性能最好。

自密实纤维轻骨料混凝土耐久性试验

自密实纤维轻骨料混凝土的耐用程度与抗渗、抗冻、抗氯离子渗透等多项性能有关,本文按照水泥、粉煤灰、砂、轻骨料、水、外加剂(减水剂)质量比为384.5:187.6:765.7:436.8:183.1:8.5的配合比,制作了自密实轻骨料混凝土。根据混凝土的体积,分别掺入0%、0.05%、0.10%、0.15%、0.20%的纤维,得到5种不同纤维掺量的自密实纤维轻骨料混凝土。在此基础上制作试件,分别进行了抗渗性能试验、抗冻融性能试验和氯离子渗透性能试验。结果表明,当纤维掺量在0.10%时,混凝土耐久性最佳。

轻质高强混凝土制备与性能分析

基于轻质高强混凝土竞赛,文中对我国企业和高校制备轻质高强混凝土的能力进行了调研和分析,对46家企业、19家高校制备的轻质高强混凝土配合比、抗压强度、劈裂强度、粗骨料含量进行汇总、测试和分析,探究了原材料品质、配合比参数对混凝土力学性能和结构效率系数(强度容重比)的影响。分析结果表明,基于对轻质高强混凝土微观结构与宏观性能关系的理解,通过原材料选择、配合比设计和粗骨料优化等措施,在容重不大于1500 kg/m^(3)的控制条件下,轻质高强混凝土的抗压强度可达120 MPa,结构效率系数世界领先,达83.2 kPa/(kg·m^(-3))。文中所展示的轻质高强混凝土制备方法和材料性能,对轻质高强混凝土制备和建筑行业发展有促进作用。

高强轻骨料自密实混凝土的研究开发

高强轻骨料自密实混凝土不但具有良好的轻质、高强、隔热、保温、提高抗震性能,而且还要绿色环保。粉煤灰陶粒质量完好、颗粒圆涩、强度高、容重轻,适合高强高性能混凝土的要求。高强轻骨料自密实混凝土配合比的试验研究为施工应用搭设了桥梁。

不同强度等级的高强轻骨料混凝土配合比研究

随着生产技术和施工工艺的进步,强度等级为LC60以上的轻骨料混凝土制备技术逐步成熟,采用四种不同堆积密度的碎石和圆球型膨胀页岩陶粒,对其物理性能进行了研究,设计了21组配合比试验方案,系统分析了骨料、水胶比、纤维对其力学性能的影响,得到了强度等级为LC40、LC50、LC60的最优配合比。研究表明:碎石型陶粒为制备高强轻骨料混凝土的最优骨料,0.26的水胶比可使混凝土强度达到70 MPa,纤维起到了良好的阻裂作用。

高强轻骨料混凝土的收缩及其影响因素的研究

高强轻骨料混凝土(HSLWC)的收缩性能是预应力HSLWC结构设计的重要参数.采用低吸水率(2.5%)轻骨料、28d抗压强度为55～65MPa的HSLWC,其180d龄期时的收缩率值范围是5.2×10-4～7.7×10-4,且180d龄期之内的收缩率统计值比JGJ51—2002规程的限值大0.7×10-4～2.8×10-4,这当中主要的差异发生在早期.HSLWC的收缩随轻骨料含水率和绝干密度的增大、胶凝材料用量的减少而减小.采用混合骨料(高、低吸水率轻骨料混合或轻骨料与普通密度粗骨料混合)、添加减缩剂,将有助于减小HSLWC的收缩.

自密实轻骨料混凝土的高温性能

为了保证自密实轻骨料混凝土(Self-compacting lightweight concrete,SCLC)在实际工程中的安全运用,本文分别对强度为C40和C50的自密实轻骨料混凝土试件进行了高温爆裂试验。通过测定混凝土试验前后的质量、超声波速、抗压强度和抗折强度,研究了自密实轻骨料混凝土的高温性能,并和同强度的普通混凝土、轻骨料混凝土和自密实混凝土的高温性能进行了对比。结果表明,自密实轻骨料混凝土比普通混凝土易爆裂,质量损失较大,但是高温后的超声波速和残余强度损失均小于普通混凝土。

高强轻骨料混凝土的应用与研究现状

对目前轻骨料混凝土应用与研究情况进行总结与分析,介绍各因素对轻骨料混凝土性能的影响以及提高强度、改善性能的措施,并对应用前景进行探讨,提出一些应用过程中有待解决和提高的问题,对发展趋势作出展望。

高强轻骨料混凝土深受弯构件受剪性能试验研究

完成集中荷载作用下8根剪跨比0.26~1.04、跨高比为2和3的LC40级高强轻骨料混凝土简支深受弯构件受剪性能试验,分析该类混凝土深受弯构件的破坏过程、荷载-跨中挠度曲线、破坏形态以及钢筋应变等;重点研究剪跨比、跨高比对该类构件开裂荷载、极限荷载及破坏形态的影响;采用我国《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)中深受弯构件承载力计算方法对本次试验8根试件进行计算,并与采用拉压杆模型的美国、加拿大和欧洲三个规范的计算结果进行对比分析。研究表明:该类混凝土深受弯构件主要发生剪切破坏和弯剪破坏两种典型破坏形态,随剪跨比增大,试件极限承载力显著减小,并且试件的弯曲效应逐渐明显,破坏形态随剪跨比和跨高比的增大逐渐由剪切破坏向弯剪破坏转化;采用拉压杆模型计算该类试件承载力较为合理,计算结果与试验值较为接近,而我国《混凝土结构设计规范》计算结果与拉压杆模型计算结果相比较为保守,尤其是对于跨高比为2的深受弯构件(深梁)。

自密实轻骨料混凝土工作性能的研究

采用改进的L-800自密实混凝土拌合物流变性能测定仪,通过测定混凝土拌合物流过40cm,同时结合扩展度值、坍落度值及1h坍落度、扩展度损失情况,介绍了粉煤灰掺量、砂率大时的时间t40小、外加剂品种和硅灰掺量对自密实轻骨料混凝土拌合物工作性的影响。结果表明,30%左右Ⅰ级粉煤灰、50%左右体积砂率、2%～6%硅灰掺量和掺有粘塑组分的复合高效减水剂是保证自密实轻骨料混凝土拌合物具有较好工作性能的关键。

自密实轻骨料混凝土的工作性能

在自密实混凝土的基础上,考虑轻骨料吸水的影响,配制了密度小于1 950 kg/m3的自密实轻骨料混凝土(SCLC),采用EFNARC 2005建议的方法开展了强度等级为SCLC40,SCLC50的自密实轻骨料混凝土工作性能试验研究.分别通过V型漏斗、流动扩展度、L槽、U型槽、筛分、柱分层及表面沉降试验对自密实轻骨料混凝土的流动性、变形性、填充性和抗离析性进行了评价,对自密实轻骨料混凝土的工作性能进行了验证.

自密实轻骨料混凝土抗离析性控制与试验方法

轻骨料混凝土容易出现因轻骨料上浮而导致的混凝土离析现象,严重影响混凝土质量.通过对混凝土基体中骨料的受力和运动状态进行分析,研究了影响混凝土骨料上浮和下沉的主要因素.并在此基础上,结合普通自密实混凝土和轻骨料混凝土的配合比设计方法,设计了2种28d抗压强度分别为42.6MPa和50.1MPa的自密实轻骨料混凝土,通过湿筛试验、粗骨料分层试验、试件断面切片试验以及观察的方法验证了所设计的自密实轻骨料混凝土具有良好的抗离析性能.

纤维增韧高强轻骨料混凝土力学性能与微观结构

采用碎石型高强页岩陶粒制备了不同纤维类型和体积分数的LC60级纤维增韧高强轻骨料混凝土,研究了其力学性能,并从微观尺度揭示了纤维增韧机理.结果表明:高强轻骨料混凝土界面的黏结性能优于普通混凝土;纤维能够有效阻止高强轻骨料混凝土裂缝的发展,还可适当提高其抗压强度,并明显提高其抗折强度和劈裂抗拉强度,起到增强增韧的作用;钢纤维与水泥浆体的黏结性能良好,碳纤维可在高强轻骨料混凝土中均匀分散且与水泥浆体的黏结性能良好;相同体积分数下,碳纤维的增韧作用优于钢纤维.

箍筋约束高强轻骨料混凝土柱轴压性能试验研究

完成了12根不同配箍形式和体积配箍率的箍筋约束高强轻骨料混凝土柱轴压性能试验,系统地研究了构件的破坏过程与破坏形态、应力-应变曲线及箍筋应变等;重点分析了不同配箍率和配箍形式对构件承载力和延性的影响;建立了适用于该类轴压柱峰值应力(f’_(cc))和相应峰值应变(ε_(cc))的计算模型,并引入Richart、Mander、Razvi和Saatcioglu、Khaloo和El-Dash等经典模型对比分析建议模型的准确性。研究表明:峰值荷载过后,约束柱保护层整体被切掉后剥落,内部骨料和骨料与砂浆界面均出现少许裂缝,与普通混凝土构件存在显著差异,但应力-应变曲线发展规律与普通混凝土类似;最终破坏以箍筋屈服、相邻箍筋间核心区混凝土压碎破坏为标志,表面形成"H"形或45°斜向破坏面;同时,增大体积配箍率和改善箍筋形式分别能够提高核心区混凝土的侧向约束力和增大约束面积,"井"字形复合配箍可满足承载力和延性需求;结合配箍特征值(λ_t)和配箍形式影响参数(k)建立模型的计算结果与试验值吻合良好,能够准确、合理地预测该类构件的峰值应力和相应峰值应变。

高强轻骨料混凝土柱抗震性能研究进展

高强轻骨料混凝土具有诸多优势,是一种具有良好应用前景的绿色建筑材料,但因弹性模量低,延性问题突出。强震作用下,结构的延性是确保结构及构件不发生脆性剪切破坏的关键,其中柱延性和承载力是保证结构避免倒塌的前提。由于高强轻骨料混凝土脆性明显,吸收和耗能能力差于普通混凝土,故延性破坏机制的实现更为重要。对Serena进行的6根不同配箍率和骨料种类的高强轻骨料混凝土柱及2根普通混凝土柱的承载能力和延性进行了分析。分析表明:采用约束配箍的高强轻骨料混凝土柱的承载能力与普通混凝土柱的相当,且延性较普通配箍有明显改善,与普通混凝土的延性较为接近,故建议提高横向配箍以增加构件延性。

自密实轻骨料混凝土配合比设计及基本力学性能试验

采用全计算法中水量计算公式和固定砂石体积法中粗骨料、砂子的固定体积分数相结合的方法,根据流动扩展度和L槽试验参数优选出强度等级为SCLC40和SCLC50的自密实轻骨料混凝土的配合比。分析了自密实轻骨料混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度、弹性模量等主要力学性能参数,并与普通混凝土的基本力学性能进行了对比。结果表明:自密实轻骨料混凝土具有强度高、韧性好、弹性模量小等特点,所得结论为自密实轻骨料混凝土的工程应用提供了参考。

预应力高强轻骨料混凝土连续刚构桥的试验研究

强度等级在CL40以上的高强轻质混凝土(HSLWC)应用于大跨度桥梁结构,具有减轻自重,有效降低结构内力,增大跨度,减少桥墩数量等优点。以云南安宁至楚雄高速公路14号达连坝段公路桥为原型,按照1/4比例设计了一个3跨预应力高强轻骨料混凝土连续刚构桥,其桥面结构采用CL50混凝土,进行了多种荷载工况的试验研究。结果表明,预应力高强轻骨料混凝土连续刚构桥具有较好的受力性能,1倍和1.5倍等效车队荷载通过时,各项指标均满足规范要求;2倍等效车队荷载通过时,部分指标不满足使用要求,但桥梁表现出了较好的延性;在严重超载情况下,桥梁虽破坏严重,但仍可保持较好的承载力水平且不会发生跨塌。