超高性能混凝土拉伸与疲劳性能研究进展

超高性能混凝土(UHPC)是一种具有超高抗拉强度、优异抗疲劳性能的材料,结合国内外相关文献,利用其突出的性能,对近几年UHPC的拉伸行为及疲劳性能的研究进展进行综述。在拉伸性能方面,总结得出试件的形状、尺寸、钢纤维以及材料配比等都不同程度地影响着UHPC的抗拉性能;合理优化钢纤维的掺量、形状、级配及排列顺序是提高抗拉性能的重要因素,对钢纤维表面进行处理同样可以提高抗拉强度;在疲劳性能方面,对UHPC抗弯疲劳性能、抗压疲劳性能、抗拉疲劳性能进行总结得出:钢纤维对疲劳性能影响最大,温度、UHPC的强度、应力水平以及加入其他纤维与配筋都不同程度地影响着钢纤维的疲劳性能。最后,从工程应用角度出发,介绍了UHPC相关规范,介绍了UHPC在抗拉、抗疲劳性能及桥梁方面的应用实例,并提出合理的建议。

基于无剪力钉体系的RBPC钢桥面铺装技术及其应用

为探索长大桥钢桥面全寿命周期养护新技术,解决现有钢桥面铺装及正交异性板疲劳损伤的难题,开展树脂连接型超高性能混凝土RBPC铺装技术研发工作。研究结果表明:相比同条件环氧类EA铺装结构,RBPC铺装下钢板应力减少约40%,提升钢桥面结构刚度50%以上,验证此铺装结构对正交异性板具有一定刚度提升和补强效果;使用缓粘接湿粘接剂代替栓钉粘接防水抗滑层(RBChip)的新工艺,接触方式由“点”改“面”,便于后期维修养护,且全国首次在长江公路大桥铺装重置工程中成功应用。

超高海拔高性能纤维混凝土在风电基础工程中的应用研究

随着对清洁、可再生能源的需求增加,风能作为一种重要的能源形式受到广泛关注。然而,在风电基础工程中,常规混凝土在高海拔环境下面临着挑战,为了解决这些问题,该文研究高性能纤维混凝土在风电基础工程中的应用。通过数值模拟分析,研究高性能纤维混凝土风电基础的力学性能和变形特性。研究结果表明,随着集中荷载的增加,风电基础的承载能力逐渐增强,但其所受到的最应力的增长幅度逐渐减小;同时,最大应力出现在圆形承台的正下方,并且随着集中荷载的增加,最大应力所在区域的范围也逐渐扩大。随着所施加的集中荷载逐渐增大,风电基础的横向位移和竖向位移均逐渐增大。等待风电基础达到相应的强度等级后,对其现场混凝土强度、地基承载能力等进行现场检测,检测结果均满足工程规范需求。

超高性能混凝土材料在桥梁工程中的应用

与普通混凝土相比,超高性能混凝土(UHPC)材料拥有超强的力学性能、耐久性能以及抗火性能,是一种优良的桥梁建设材料。为满足现代化桥梁在复杂环境条件下的应用需求,基于UHPC材料的优异性能,从发展历程与材料特性出发,简述了UHPC在桥梁工程中的研究现状,总结了目前UHPC在桥梁工程中的应用方向,主要包括装配式桥梁、拱桥、人行斜拉桥以及正交异性钢桥面板等。最后,分析了目前UHPC在应用上存在的限制及问题,展望了UHPC在桥梁工程中的应用前景和进一步的研究方向。

超高性能混凝土(UHPC)研究与应用综述

超高性能混凝土(UHPC),也称作活性粉末混凝土(RPC),是一种新型纤维增强水泥基复合材料,其性能同普通混凝土相比,在强度、耐久性和韧性等方面都有很大的提升,因此,在土木工程中拥有宽广的应用前景。基于此,主要介绍UHPC的力学性能以及在工程中的运用。

超高性能混凝土研究及工程应用现状

随着高层大跨度及有特殊功能要求建筑物的设计建造,混凝土朝着更高强度、更高耐久性和更高可靠性的方向发展,在这种背景下,超高性能混凝土(UHPC)应运而生,因其能改善环境、提高经济效益、解决工程中的疑难问题,且具备优异的力学性能和耐久性能,成为学者研究的热门课题。本文从基本设计原理、优异的物理性能、环保性能、相关标准的建立情况以及工程应用情况出发,对UHPC的研究和应用进展进行了详细的说明,同时提出UHPC发展的趋势和研究重点:一是通过优化UHPC的配合比设计和原材料选择,降低其浆体的粘度,采用价格低廉的固体废弃物替代部分现有的UHPC原材料,降低UHPC的成本;二是研究合理的养护方式,降低现有养护方式的高能耗和高成本,同时促进未水化水泥的水化进程;三是发展钢丝(钢筋)网骨架增强UHPC和少纤维甚至无纤维UHPC,不仅能够降低UHPC的成本,而且能提升UHPC的抗折、抗压强度;四是针对UHPC的特性制定耐久性标准,为日后UHPC的进一步推广应用提供指导和建议。

高性能混凝土在预制装配式桥梁工程中的应用

针对乌鲁木齐市东进场高架道路项目的高性能混凝土工程应用,开展了技术验证及试验比对,结合现场混凝土浇筑施工及构件外观立面优化,进行了桥梁预制装配式构件的技术性能研究。试验采用普硅水泥、粉煤灰基固废及功能性矿物外加剂三元胶凝材料复合应用的技术路径,配制出了针对不同结构形式(立柱、预应力混凝土小箱梁及预应力混凝土盖梁)及强度等级(C40~C60)需求的桥梁预制装配式构件混凝土。同时,因其优异的抗侵蚀、抗冻、抗渗及抗氯离子渗透性能,也实现了桥梁预制结构混凝土的低碳及高耐久化,为高性能混凝土在新疆地区预制装配式桥梁工程中的应用提供了经验与案例参考。

高性能混凝土在公路工程施工中的应用

在综合考量公路工程的等级与质量要求的基础上,研究了高性能混凝土在公路工程施工中的应用,提出了要优化配合比,保障高性能混凝土的整体性能;充分协调好混凝土搅和、运输、现场浇筑等工序的配合关系,并采取分层浇筑的方式,确保混凝土浇筑的连续性;利用强力振捣器对浇筑的高性能混凝土进行振捣,并做好高性能混凝土养护工作,以切实保证公路工程施工质量。

公路桥梁工程施工中高性能混凝土的应用

针对当前影响公路桥梁工程稳定性的因素,提出使用高性能混凝土,解决公路桥梁结构自重大、工程材料使用量多、生态环境污染等问题。基于北京某公路桥梁工程,从材料配合比设计、浇筑施工、混凝土养护3个方面具体分析了高性能混凝土的应用。

超高性能混凝土研究综述

介绍了超高性能混凝土(UHPC)的提出与世界各国的研究概况、UHPC的基本制备原理与技术指标;对UHPC材料制备技术、超高性能机理、材料性能、工程应用研究进展进行了综述,提出了基体材料组成、凝结硬化过程与细观结构,纤维增强增韧机理细观力学分析,组成设计与制备技术,材性测试方法与指标体系,基于工程应用的研究与创新性应用研究,经济性和标准与规范等方面的研究方向。结果表明:UHPC在理论研究与工程应用方面都取得了可喜的进展,随着环保、可持续发展日益受到重视,UHPC具有极好的发展前景。

超高性能混凝土应用进展

针对超高性能混凝土(UHPC)近年来成为土木工程领域研究热点的情况,首先统计分析了中国国家自然科学基金资助超高性能混凝土研究项目的数量,介绍了国际上主要的UHPC学术会议,然后综述了各国UHPC实际工程应用进展和标准制定进展,最后对UHPC最低抗压强度、定义、工程应用和标准制定进行了讨论。结果表明:中国UHPC研究的广度、深度与系统性不断增强,已成为国际UHPC研究的重要力量,当前和未来一段时间内,UHPC实际工程应用将主要集中在亚洲国家;作为实际工程应用重要基础的UHPC标准(含规程、规范和指南)在不断的制订与更新之中,中国有关UHPC地方、协会与团体标准的制定呈井喷式现象,其中中国依托亚洲混凝土联合会,正在编制的亚洲UHPC材料和结构设计指南将成为第1个有关UHPC的国际团体标准;目前仍无法设计一个全球均可接受的UHPC强度最低要求和UHPC定义;为取得更好的经济效益和推广应用,建议中国的UHPC抗压强度最低要求定在120～130 MPa之间;中国在UHPC研究与应用方面具有广阔前景。

基于UHPC的高性能桥梁结构研究与应用

超高性能混凝土(UHPC)是一种具有超高力学性能和超长耐久性的水泥基复合材料,为桥梁结构的创新和高性能化带来了新的可能性.近些年来,国内外学者持续开展了桥梁结构领域UHPC的研究,并不断推动工程应用,取得了长足的进步.本文介绍了作者团队基于UHPC所研发的几种高性能桥梁结构,包括开裂在役钢桥面UHPC加固新结构、危旧混凝土梁桥UHPC加固结构、UHPC矮肋桥面板结构、UHPC大跨径箱梁结构、中小跨径UHPC装配式桥梁结构、UHPC-NC组合装配式桥梁结构、UHPC装配式盖梁结构和UHPC防撞结构等最新研发的结构形式,详细介绍了上述各类结构的特点和优势、理论和试验研究进展、实际工程应用,以期分享UHPC高性能桥梁结构研发和应用经验.

自密实高性能混凝土结构的研究与应用

以自密实高性能混凝土的配合比优化设计为基础, 对自密实高性能混凝土的钢筋粘结锚固性能、受弯构件的抗弯、抗剪受力性能、框架结构的抗震性能等进行了深入系统的试验研究。包括中强与高强自密实混凝土,共做了62个粘结强度拉拔试验、12根梁抗弯抗剪承载力试验、4榀框架采用MTS伺服加载系统进行的抗震性能试验, 研究结果为自密实高性能混凝土结构的设计提供了参考。还介绍了自密实高性能混凝土在33层高层建筑加固工程中的应用, 总结了工程应用中的经验。

高性能混凝土抗裂性能研究

该文对高性能混凝土的抗裂性能进行了系统的研究,主要包括:高性能混凝土收缩与抗裂性能的试验方法,研制出一种测试混凝土抗裂性能的诱导开裂试验方法,该方法避免了混凝土裂缝出现位置的随机性以及混凝土塑性沉降引起的材料不均匀等带来的测试结果不准确,同时研制出一种多点、实时、自动监测混凝土试件开裂时间的系统,可应用于测试混凝土早期的裂缝出现时间;进行了大量自生收缩试验和干燥收缩试验,对影响高性能混凝土自生收缩和干燥收缩的因素进行了深入的研究,提出了减少收缩变形的混凝土原材料选用和粉煤灰及矿渣单掺与多掺的最佳掺量,提出了高性能混凝土自生收缩和干燥收缩计算模型;采用平板诱导开裂法和圆环测试系统进行了大量的抗裂性能试验,深入研究了混凝土原材料特别是粉煤灰及矿渣影响高性能混凝土抗裂性能的规律,提出了实现高抗裂性能的混凝土原材料选用和粉煤灰及矿渣单掺与多掺的最佳掺量;研究成果成功地应用于实际工程中,取得了显著的技术和经济效益。

超高性能混凝土在结构中的应用

超高性能混凝土(UHPC)具有超高的力学性能和超高的耐久性能,被认为过去三十年最优异的水泥基复合材料之一,能较好地适应当前土木工程结构大型化、复杂化的趋势,也能符合社会可持续发展对高性能材料发展要求。近年来,UHPC材料与结构已成为热点研究方向,相关专利与论文数量呈指数型增长,UHPC应用数量、范围与地区不断攀升,各类规范与标准也在不断地制定与修订之中。文章围绕超高性能混凝土的研究与工程运用现状,概括总结超高性能混凝土的性能特点,梳理超高性能混凝土在桥梁工程、建筑工程以及防护工程等领域的应用现状,结合笔者团队在超高性能混凝土应用方面的实践感悟,探讨超高性能混凝土规模化应用的关键环节,为超高性能混凝土材料今后进一步研发与应用提供参考。

超高性能混凝土在国内外桥梁工程中的研究与应用进展

超高性能混凝土(UHPC)是一种新型的水泥基复合材料,因具有优异的力学性能和耐久性能而受到了广泛关注,并开始应用于桥梁工程领域。着重介绍了UHPC在国内外桥梁工程中的应用进展,并分析了其在国内桥梁工程中的应用前景。据不完全统计,截至2016年底,国内外已有超过400座桥梁采用UHPC作为主要或部分建筑材料。国内学者针对UHPC的优异性能,开展了一系列的UHPC桥梁结构研发工作,结果表明UHPC结构可有效减轻结构自重,提高结构的跨越能力,适合装配化施工,有望解决现有常规桥梁结构存在的诸多技术难题,具有广阔的应用前景。目前,UHPC在国内桥梁工程中已逐渐开始获得应用,今后应进一步结合实际工程需要开展应用技术研究,形成应用指南或技术标准。

综论超高性能混凝土:设计制备·微观结构·力学与耐久性·工程应用

超高性能混凝土(Ultra-high performance concrete,UHPC)是新一代建筑材料,具有超高的力学性能和优异的耐久性能,在高层结构、大跨桥梁、海上平台、核反应堆安全壳以及军事防护工程等领域中具有广阔的应用前景。经过20多年的发展,UHPC在设计、制备、性能和工程应用等方面的研究都有了长足进步。为了进一步推动UHPC在土木工程领域的应用,让广大科技人员和工程人员对UHPC有深入系统的认识,本文从UHPC的发展历程、定义、配合比设计理论和制备技术、微观结构形成机理、静态力学性能、动态力学性能、耐久性能和工程应用以及规范标准等几个方面,对UHPC的最新研究动态进行了系统的阐述,有助于促进我国混凝土材料与混凝土结构工程的创新发展。

面向未来的高性能桥梁结构研发与应用

为从根本上解决混凝土桥、钢桥及钢-混凝土组合桥中的共性技术难题,并提升桥梁结构的性能与品质,笔者团队以超高性能混凝土(UHPC)为基础,研发了面向未来的高性能桥梁结构体系。介绍了笔者团队研发的4类高性能桥梁结构:(1)钢-超高韧性混凝土(STC)轻型组合桥面结构,其中的STC是钢桥面专用的UHPC;(2)钢-UHPC华夫板轻型组合桥梁结构;(3)单向预应力UHPC薄壁连续箱梁结构;(4)全预制快速架设UHPC城市桥梁结构。通过大量静力和疲劳试验,掌握了各类UHPC桥梁结构的基本受力性能,并建立了计算理论和设计方法。列举了钢-STC轻型组合桥面结构已推广应用于中国的17座钢桥,涵盖了梁桥、拱桥、斜拉桥和悬索桥等各类基本桥型,典型应用包括湖南岳阳洞庭湖二桥等重大工程。到目前为止,各实桥运营状态良好,钢-STC未出现任何病害问题。综合而言,高性能桥梁结构有望突破现有桥梁中的技术瓶颈,具有广阔的应用前景。

C50自密实高性能混凝土配合比设计及工程应用

自密实高性能混凝土是具有典型自密性和填充性的特种混凝土,其组成材料比例对技术性能和应用效果影响显著。根据自密实高性能混凝土配合比设计原则,结合临江红水河特大桥工程实际要求,进行C50自密实高性能混凝土配合比优化设计。试验结果表明:自密实高性能混凝土配合比设计时,需通过试验选择合理的原材料品种和掺量,并在工程应用中进一步优化配合比;推荐配合比使用的外加剂性能稳定,混凝土主要性能指标的重现性好,力学性、稳定性和耐久性均有大幅度的改善与提高。工程应用表明:新拌混凝土满足泵送工艺的要求,施工中无堵管或爆管现象,现场抽检的坍落度和强度测定值均合格,形成的混凝土结构外观质量良好。

超高性能混凝土在桥梁工程中的应用

超高性能混凝土(UHPC)是一种新型高性能水泥基复合材料,具有超高的耐久性和力学性能。UH-PC在桥梁工程中的应用,可优化桥梁结构尺寸、增大跨径,在增加承载力、耐久性和寿命周期的同时保持较小的变形。但由于原材料质量和配比的差异及大型搅拌设备不成熟等因素,连续制备性能较好的UHPC难度较大,同时相关桥梁设计规范较不完善和实践指导设计的经验较少,另外严格的养护制度制约了桥梁施工方法的灵活选择,导致目前UHPC不能在桥梁中广泛应用。为了促进UHPC大规模应用,简要介绍加拿大和美国2座UHPC桥梁应用情况。随着UHPC制备技术的进步、设计理论的完善,其必将在桥梁中得到广泛应用。