高强轻混凝土的试验研究

利用非煅烧粉煤灰轻骨料以及常用的525＃水泥、普通中砂和高效减水剂，采用普通的轻骨料混凝土常用的机械搅拌、振动成型加工工艺，通过调整非煅烧粉煤炭轻骨料性能、轻骨料粒径、轻骨料预吸水性能以及混凝土砂率，同时巧妙设计混凝土配合比等技术手段，配制出干表观密度小于1950kg／m3的塑性和流动性高强轻混凝土。轻骨料混凝土强度达50MPa以上，解决过去轻骨料高强轻混凝土均为干硬性混凝土，混凝土施工性能差的技术难题。

高强轻混凝土高强机理分析

采用非煅烧粉煤灰轻骨料，配制出强度等级达ＣＬ４０ 以上的高强轻混凝土。并用扫描电镜（ＳＥＭ）和Ｘ 衍射分析等手段对其高强机理进行了分析和探讨。

高强轻混凝土的研究

高强轻混凝土是目前国内外普 遍重视的一个研究课题。采用正交设计进行非煅烧粉煤灰轻粗骨料配制高强轻混凝土的试验，探讨了高强轻混凝土中水泥用量、水灰比的选择对强度增长、表观密度及混凝土和易性等影响。从而找出最佳配比方案。

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。

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。

双掺陶粒轻质高强混凝土的力学及耐久性能试验研究

通过在混凝土中掺入黏土陶粒和页岩陶粒,使其具备较高强度的同时具有较低的干表观密度和较好的耐久性能,旨在探索制备28 d干表观密度不大于1950 kg/m3、28 d强度不小于50 MPa的轻质高强混凝土(Lightweight High-Strength Concrete,缩写:LWHSC)的方法。同时研究了黏土陶粒和页岩陶粒双掺对轻质高强混凝土抗压强度、干表观密度和耐久性的影响。结果表明,所制备的LWHSC的抗压强度试件破坏形态无异于普通混凝土,但使用黏土陶粒部分替代页岩陶粒可有效降低LWHSC干表观密度;适当增加胶凝材料用量并辅以优化陶粒的双掺比例,对除抗冻性以外的其它耐久性能具有一定的改善作用。研究成果可为认识、优化和开发页岩陶粒和黏土陶粒双掺LWHSC及其在工程中的应用提供参考。

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。

聚丙烯纤维轻质高强混凝土动态力学特性研究

基于试验研究不同应变率下聚丙烯纤维轻质高强混凝土力学特性。采用电液伺服压力机及直径为74mm的分离式霍普金森压杆试验装置(SHPB)对不同纤维掺量(0%、0.05%、0.1%、0.2%、0.3%)的聚丙烯纤维轻质高强混凝土开展不同应变率下的单轴压缩试验,分析应变率及纤维掺量对试件力学性能的影响。结果表明:随着纤维掺量的增大,试件峰值应力均呈先增大后减小的趋势,纤维掺量在0.1%时试件峰值应力达到最大值;0.6 MPa气压下相较于未掺纤维试件,纤维掺量为0.05%、0.1%、0.2%、0.3%时其韧性增幅分别为57.04%、77.78%、65.19%、46.67%,纤维的掺入增强了试件的韧性,随着纤维掺量的增多试件韧性整体呈先增大后减小的趋势;试件应变率与DIF间呈线性正相关,随着纤维掺量的增多试件应变率敏感性先增大后减小,纤维掺量在0.1%时试件的应变率效应敏感性最强;试件入射能、耗散能与应变率间呈线性正相关,0.6 MPa气压作用下相较于纤维掺量为0%的试件,纤维掺量为0.05%、0.1%、0.2%、0.3%时其破碎耗能密度增幅分别为9.05%、11.52%、15.23%、15.64%,掺入适量的聚丙烯纤维能够显著提高试件的耗能效果,但过量的纤维对试件耗能作用提升不再明显。

大流动性高强轻集料混凝土早期收缩特性研究

【目的】探索大流动性高强轻集料混凝土(high workability and high strength lightweight aggregate concrete,HHLC)的收缩特性,以期为HHLC推广应用提供参考依据。【方法】采用高强页岩陶粒制备HHLC,通过室内试验测量其自生收缩应变及总收缩应变。【结果】HHLC的28 d自生收缩应变仅为57×10^(-6),总收缩应变为203×10^(-6),与相同强度等级的自密实混凝土(self-compacting concrete,SCC)及普通混凝土(normal concrete,NC)相比,HHLC的早期自生收缩应变及总收缩应变最小;HHLC收缩变形的发展规律与SCC、NC收缩变形的基本一致,但HHLC在前3 d出现微膨胀现象,膨胀值约为10×10^(-6);在HHLC的总收缩应变中,自生收缩应变占比较小,收缩应变主要表现为外干燥引起的干燥收缩应变,且水胶比越小,干燥收缩应变越大;粉煤灰对降低HHLC的早期收缩效果明显,但粉煤灰的掺量不宜超过25%;用混凝土收缩计算模型MC90计算NC的变形,适用性较好,但用来计算SCC、HHLC的变形,误差较大。考虑掺合料及骨料对HHLC收缩特性的影响,对现行规范中的MC90模型进行修正。【结论】采用低吸水率的高强页岩陶粒制备的HHLC具有良好的工作性能及体积稳定性,在结构工程中应用前景广阔;修正后的MC90模型对HHLC具有较好的适用性。

轻质高强混凝土研发新进展及应用

轻质高强混凝土是一种容重轻而承载高的新型复合材料,在高层或大跨工程结构以及软弱地基处理中具有良好的应用前景,也是混凝土进一步发展的重要方向。首先,阐述了轻质高强混凝土的工作性能及其影响因素;其次,分析了其构件试验研究及其工程应用,并指出了其现阶段研究与应用过程中存在的问题;最后提出其未来研究方向并展望其工程应用前景。

泵送高强轻集料混凝土的研究

针对高强轻集料混凝土泵送施工难的特点 ,采用粉煤灰和高效减水剂复掺技术配制出了混凝土抗压强度高达CL6 0 ,初始坍落度大于 2 0 cm、扩展度大于 5 0 cm,6 0 m in坍落度大于 18cm的轻集料混凝土 。

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。

高强轻集料混凝土的早期自收缩研究

研究了高强轻集料混凝土的自收缩特性和影响因素。结果表明:高强混凝土的收缩主要是自收缩;水泥用量在一定范围内显著影响混凝土的自收缩;轻集料混凝土的自收缩有明显不同于普通混凝土之处,其早期自收缩比普通混凝土低,而后期自收缩高于普通混凝土,高强普通混凝土的自收缩在28d以后逐渐趋于稳定,而高强轻集料混凝土的自收缩在28d以后仍有比较明显地增加。研究发现,通过调整轻集料体积率,掺加适量粉煤灰,提高轻集料的预饱水程度能有效减小高强轻集料混凝土的自收缩。

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)。

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.

影响高强轻集料混凝土收缩的若干因素

研究了高强轻集料混凝土的收缩特性及其影响因素.结果表明:轻集料混凝土的收缩特性明显不同于普通混凝土,其早期收缩率比普通混凝土低,而后期收缩率远远大于普通混凝土.高强普通混凝土的收缩在28d之后逐渐趋于平缓,而高强轻集料混凝土在28d以后仍具有较大的收缩.研究发现,通过提高轻集料的预饱水程度,掺加适量膨胀剂、粉煤灰或纤维,能够有效减小高强轻集料混凝土的收缩.

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。

高强轻集料钢筋混凝土梁抗弯性能试验

通过对6根高强轻集料钢筋混凝土梁和1根普通钢筋混凝土梁的抗弯试验,研究了高强轻集料钢筋混凝土梁的抗弯承载力、荷载-挠度变化关系、破坏形式、延性和抗裂性能等抗弯力学行为.试验结果表明:在短期荷载作用下,高强轻集料钢筋混凝土梁的挠度和最大裂缝宽度均满足正常使用极限状态的要求.纯弯段无腹筋的高强轻集料钢筋混凝土梁在破坏时表现出较强的脆性,延性要比同一强度等级普通混凝土梁略差.在试验分析的基础上,提出适用于高强轻集料钢筋混凝土梁的抗裂度计算方法.