活性粉末混凝土早期收缩规律及其控制方法

使用振弦式应变计测量蒸汽养护活性粉末混凝土材料7d内的收缩值变形情况,研究活性粉末混凝土早期各阶段的收缩规律及其控制方法。研究表明:高温蒸养活性粉末混凝土7d内的总收缩应变高达1 800×10-6;收缩发展过程分为5个阶段:蒸养前以塑性收缩为主,应变为1 000×10-6~1 200×10-6;蒸养初期升温阶段以升温和吸湿膨胀为主,应变为550×10-6~650×10-6;蒸养期间以自收缩和化学收缩为主,应变为600×10-6~700×10-6;蒸养降温阶段以降温收缩和干燥收缩为主,应变为300×10-6~400×10-6;蒸养结束后3d内的收缩应变小于30×10-6,主要是干燥收缩。用粉煤灰和矿粉替代部分硅粉对活性粉末混凝土早期收缩有显著的抑制作用,矿粉主要抑制活性粉末混凝土蒸养过程中的自收缩,在较低掺量下作用效果优于粉煤灰,而粉煤灰主要抑制活性粉末混凝土的干燥收缩,在较高掺量下可以更有效降低蒸养结束时刻温湿度突变造成活性粉末混凝土开裂的风险。减缩剂和膨胀剂均可有效抑制活性粉末混凝土的早期收缩以及收缩开裂的风险,但掺入过高的膨胀剂会造成水泥水化初期的塑性收缩大幅增加,应予以特别注意。     

配筋RPC轴向拉伸试验对中保证措施研究

配筋活性粉末混凝土轴拉试验的难点在于如何确保在试件轴向施加载荷,并且使试件在设计的均匀应力段断裂。为此,对配筋活性粉末混凝土试件进行了对中保证措施研究,提出外夹式哑铃型试件应力集中问题的解决措施,取得较好的试验效果。     

微膨胀钢管混凝土弹塑性变形试验研究

通过试验研究膨胀剂对钢管膨胀混凝土承载力及应变的影响,确认膨胀剂能在一定范围内通过补偿收缩提高钢管混凝土的承载力,进而研究膨胀剂不同掺量对钢管混凝土在加载情况下弹塑性变形的影响规律。试验得出：对于钢管混凝土,膨胀剂掺量有一极值,而并非呈线性关系;掺加膨胀剂后钢管混凝土构件提高了韧性,降低了脆性,起到了“增韧减脆”的作用。     

活性粉末混凝土坍落度和抗压强度的影响因素研究

通过室内试验研究,揭示活性粉末混凝土坍落度和抗压强度的影响因素。结果表明,同普通混凝土一样,水胶比仍然是影响活性粉末混凝土坍落度和抗压强度的主要影响。但是,水胶比的较小变化,却对活性粉末混凝土的坍落度和抗压强度造成较大影响。并且,水泥品种、砂胶比、钢纤维掺量、养护条件等因素对活性粉末混凝土的坍落度和抗压强度的影响程度与普通混凝土也存在差异。     

膨胀剂掺量对钢管混凝土轴压性能影响试验研究

钢管混凝土中由于膨胀剂的加入补偿收缩作用明显,并产生一定的膨胀应力,使核心混凝土与钢管壁紧密结合。在钢管的紧箍力下,核心混凝土处于三向受压状态,能与钢管协同工作,从而提高钢管混凝土构件的极限承载力。本文对膨胀剂掺量分别为0,4%,8%,12%的钢管混凝土试件轴压下环向应力和承载能力进行试验研究。结果表明:膨胀剂掺量的增加会导致钢管壁环向应力增大从而降低轴压下钢管的承载力,并非膨胀剂掺量越多钢管混凝土极限承载力越大,掺量为4%时钢管极限承载力最高;将钢管混凝土极限承载力计算公式应用于掺膨胀剂钢管混凝土计算结果偏小,会造成原材料的浪费。     

RPC130活性粉末混凝土在石武客专铁路工程盖板生产中的应用研究

通过对硅灰掺量、钢纤维掺量、石英砂级配组成、W/B(水胶比)大小及混凝土含气量大小五个主要因素之间的组成进行合理匹配设计研究,配制出了性能指标满足设计要求的活性粉末混凝土,并在石武客专河南段SWZQ-2标桥梁工程盖板的生产中进行了成功应用.生产中提出了将盖板竖向放置在铁架上,铁架外表面覆盖一层塑料薄膜的养护方式有效解决了盖板表面色差不均的问题,同时提出通过严格控制石英砂级配组成及质量波动这一技术措施,很好地解决了盖板表面钢纤维外露的质量问题.     

隧道二次衬砌防水混凝土的配合比设计思路研究

在不同水胶比下,对比了膨胀剂和几种防水剂对隧道二次衬砌混凝土工作性能、强度和抗水渗透性能的影响,研究结果表明:膨胀剂和防水剂的掺入会使混凝土的坍落度和强度略微有所降低;水胶比参数对混凝土抗渗性能的影响程度远远大于膨胀剂和防水剂,在较低水胶比下,各个防水剂对混凝土抗渗性的影响不大,混凝土水压力抗渗性普遍较高。因此,针对隧道二次衬砌混凝土低强度、大流动性、高抗渗性的特点,提出了可以不掺用防水剂,而通过掺加高性能减水剂降低水胶比,掺加大矿物掺合料改善流动性和平衡强度的配合比设计思路。     

钢管活性粉末混凝土界面粘结强度试验研究

参照传统钢管混凝土粘结强度的设计理论与试验方法,设计2组钢管活性粉末混凝土(ReactivePowder Concrete,RPC)柱试件,进行钢管与RPC之间界面粘结强度试验研究.考虑施工条件以及工程造价等因素,对RPC配合比和试件养护条件进行了优化.通过试件的反复推出试验,得到钢管RPC柱的荷载-滑移曲线.试验研究结果表明,钢管RPC试件的第1次轴心推出试验曲线与普通钢管混凝土试件的轴心推出试验曲线有相似的规律,而其反复轴心推出试验曲线与普通钢管混凝土试件的反复轴心推出试验曲线的规律有差异,而且钢管RPC试件的奇数次轴心推出试验曲线与偶数次轴心推回试验曲线没有对称性;采用蔡绍怀提出的粘结强度计算公式计算得到的钢管RPC粘结强度与试验得到的结果相近;自然养护条件下RPC的立方体强度约为蒸汽养护条件下的88%,自然养护条件下钢管RPC的粘结强度低于蒸汽养护条件下钢管RPC的粘结强度.     

复掺外加剂体系对低水胶比混凝土强度及耐久性影响试验研究

对低水胶比(m_W/m_B=0.3)复掺外加剂体系(膨胀剂、减水剂、引气剂)拌制的混凝土进行强度及耐久性正交试验,分析了不同掺量对新拌混凝土工作性、混凝土强度及耐久性的影响规律,基于电通量法和快速氯离子迁移系数法(RCM法)评定混凝土的耐久性,给出各外加剂的最优掺量。结果表明:外加剂复掺体系所引起的电通量及氯离子迁移系数变化趋势相近,耐久性变化均随着外加剂掺量的增加先变好后变差,在此配合比下,JS=1.5%,YQ=0.4%,PZ=8%时混凝土耐久性最好;3种外加剂对混凝土的强度增长均有促进的作用,其中减水剂对混凝土早期强度和后期强度影响最明显;随着引气剂掺量的增加,强度先降低后增加;膨胀剂掺量对混凝土强度影响无固定规律。鉴于试验选用地材及配合比等的局限性,本研究仅为后续类似研究提供参考。     

氧化镁补偿收缩混凝土变形特性研究

在不同的煅烧温度下制备具有不同活性的氧化镁膨胀剂,研究掺氧化镁混凝土在不同养护制度下的变形规律。研究结果表明:氧化镁的活性反应时间随着煅烧温度的增加而提高,其水化活性随之降低;800~900℃煅烧制得的氧化镁适用于常温环境下混凝土干燥收缩补偿;1 000℃煅烧制得的氧化镁适用于混凝土中等水化热引起温度收缩的补偿;1 100℃煅烧制得的氧化镁适用于大体积混凝土高水化热引起的温度收缩补偿。     

活性粉末混凝土简支箱梁模型试验研究

为了研究活性粉末混凝土在铁路箱梁中的结构性能和破坏状态,试验设计了1孔斜腹板薄壁活性粉末混凝土简支箱梁模型。该箱梁模型采用节段拼装制梁成孔,短线法预制,采用胶接缝。本试验完成了跨度24 m活性粉末混凝土简支箱梁的预制和拼装施工,研发了适应活性粉末混凝土箱形梁预制的钢模板系统,探索了合理的拆模、搅拌、浇筑、养护、预应力张拉工艺。通过活性粉末混凝土简支箱梁静载试验,对设计参数的选取和计算方法进行了验证。试验结果表明:梁体刚度和抗裂安全系数满足设计要求;跨中截面和1/4跨截面中性轴高度实测值均与设计值基本一致;胶接缝的抗拉弹性模量满足设计要求。     

活性粉末混凝土空心桥墩恢复力模型试验研究

通过5个大比例尺活性粉末混凝土空心桥墩试件的低周反复荷载试验,对试件的破坏形态、滞回特性进行研究。在对桥墩试件骨架曲线特点进行分析的基础上,考虑影响恢复力模型的主要因素,利用数值回归分析的方法,建立活性粉末混凝土空心桥墩的退化双线性恢复力模型。利用基于平截面假定的条带法程序对空心桥墩试件的骨架曲线进行数值模拟,并与试验结果进行比较,结果表明:数值模拟结果与试验结果吻合较好,研究成果可为活性粉末混凝土空心桥墩的抗震设计提供理论参考。     

纤维与外掺料对锚碇混凝土抗裂及抗渗性能影响研究

针对棋盘洲长江公路大桥北锚碇大体积混凝土的开裂防渗问题,研究了单掺聚丙烯纤维、抗渗剂、膨胀剂及复掺聚丙烯纤维与抗渗剂或膨胀剂对锚碇C30大掺量矿物掺合料混凝土抗裂与抗渗性能的影响。结果表明,掺加聚丙烯纤维显著改善了混凝土的抗早期塑性收缩开裂性能,掺加膨胀剂和聚丙烯纤维均有利于降低其干燥收缩,并提高其抗氯离子和抗压力水渗透性;复合掺加膨胀剂与聚丙烯纤维抑制干燥收缩和改善抗渗性的效果优于复掺抗渗剂与聚丙烯纤维。采用聚丙烯纤维与膨胀剂的复合改性技术是提高锚碇大体积混凝土抗裂防渗性能的理想技术路线。     

通过外包活性粉末混凝土型钢梁抗弯性能试验研究

基于三榀外包活性粉末混凝土型钢简支梁的抗弯性能试验,观察试件的破坏过程、裂缝的分布与开展情况、挠度的变化特点和试件的破坏形态,得到外包活性粉末混凝土型钢梁试件的承载能力、典型荷载-挠度曲线和混凝土及型钢沿梁跨中截面高度的应变值;分析试件的的承载能力特征、荷载-挠度曲线发展的阶段性特点和梁跨中混凝土及型钢应变的分布规律,推导外包活性粉末混凝土型钢梁开裂荷载及正截面抗弯极限承载能力的计算公式。研究结果可为外包活性粉末混凝土型钢梁正截面抗弯的有关进一步理论计算提供试验数据和理论依据,为外包活性粉末混凝土型钢梁构件的进一步精细化研究打下基础。     

碳纤维筋与活性粉末混凝土粘结性能试验研究

通过拉拔试验,对活性粉末混凝土与碳纤维筋的粘结性能进行了试验研究,考察了水胶比、钢纤维掺量及硅灰掺量等材料参数对粘结性能的影响。试验结果表明:粘结滑移曲线的形状主要与碳纤维筋的表面形状有关,与活性粉末混凝土的配比无关;碳纤维筋与活性粉末混凝土的粘结强度随着水胶比的降低而提高,但是提高的幅度并不明显;钢纤维的掺入可以有效地提高粘结强度,是影响粘结强度的一个重要因素;掺入硅灰有利于改善粘结性能,但其掺量有一个最佳范围,在本次试验中,硅灰的最佳掺量为0.25~0.35。     

C55自密实微膨胀钢管混凝土制备研究

采用绝对体积法,以粗骨料体积、砂的体积分数、矿物掺合料比例为因素,利用L_(16)(4~5)正交组合进行自密实混凝土配比计算,经试拌找到较理想的组合即粗骨料体积0.33、砂体积0.45、矿物掺合料配比30%。从提升配比强度、降低黏度,矿物掺合料影响、膨胀剂对配比收缩率影响角度,对该组合进行优化。经具体试验确定粉煤灰掺量15%,取消矿粉,保持胶凝材料总量不变的情况下增加水泥掺量;掺加5%黏度改性材料调整拌合物性能;研究不同膨胀剂及掺量对混凝土强度及自收缩的影响,确定合适的膨胀剂种类及掺量。最终制备出力学及干缩性能满足规范要求的高强、高流态、微膨胀自密实混凝土。     

活性粉末混凝土在海水冻融作用下的耐久性

通过海水冻融循环试验,对不同配合比的活性粉末混凝土进行抗压强度和氯离子渗透性变化规律研究,并在此基础上建立基于冻融破坏和氯离子侵蚀为控制因素的使用寿命预测模型。结果表明:粉煤灰和矿粉替代部分硅粉降低了活性粉末混凝土的28d抗压强度,但提高了抗海水冻融能力;冻融破坏为混凝土材料寿命的控制因素时,在海水冻融循环作用下,掺入粉煤灰或矿粉的活性粉末混凝土的使用寿命均大于单掺硅粉的活性粉末混凝土,且活性粉末混凝土的使用寿命均超过90a,而C50高性能混凝土使用寿命仅为24.4a。基于Monte Carlo随机模拟和Weibull分布理论,建立以氯离子侵蚀破坏为控制因素的混凝土结构使用寿命预测模型,对不同配合比活性粉末混凝土使用寿命的分析表明,保护层厚度的增加能显著提高活性粉末混凝土的使用寿命,粉煤灰和矿粉替代硅粉也可提高使用寿命,粉煤灰存在最佳替代率,而矿粉替代率越高寿命越长。     

不同养护方式的混凝土强度发展规律探讨

在标准养护、沸煮养护和烘制养护3种养护方式下,分别加入粉煤灰和矿渣粉,分析混凝土强度发展规律,从而判断混凝土达到标准养护28 d 强度时的最佳沸煮或烘制养护时间。结果表明：标准养护时,掺粉煤灰混凝土的后期强度增长最大,其次是掺矿渣粉的混凝土,再次是基准混凝土;标准养护3d后,沸煮养护48 h或烘制养护16～24 h与标准养护28 d 强度接近;标准养护7 d 后,沸煮或烘制养护24 h强度超过标准养护28 d强度;沸煮或烘制养护能快速激发水泥、粉煤灰和矿渣粉的潜在活性,使混凝土快速达到标准养护28 d强度;为达到标准养护28 d强度,随着粉煤灰、矿渣粉掺量的增加,所需沸煮或烘制时间减少;烘制养护混凝土的强度略高于沸煮养护混凝土。     

玄武岩纤维在铁路桥梁RPC盖板中的应用研究

玄武岩纤维是一种无机非金属纤维,具有抗拉强度高、耐腐蚀、耐高温的特点。铁路桥梁电缆槽盖板一般采用预制钢筋混凝土或活性粉末混凝土(RPC)盖板,后者厚度小,可有效降低桥梁二期恒载。RPC盖板中主要添加短切钢纤维,若不按规范要求进行养护加工,会降低材料力学性能,在实际人行荷载作用下存在脆断风险。通过在相同尺寸RPC试件中分别加入玄武岩纤维网和玄武岩短切纤维,研究其对铁路桥梁RPC盖板抗折性能的改善效果。根据对比试验的结果可以得出:玄武岩纤维网可以提高RPC盖板承载能力,有效改善脆断问题,但略微降低了开裂荷载;在一定掺量下,玄武岩短切纤维可适当提高RPC盖板抗折性能,但提高效果低于钢纤维。     

膨胀剂对钢管混凝土瞬时变形和徐变的影响

钢管混凝土中掺入膨胀剂可以补偿核心混凝土的收缩,防止钢管和混凝土脱粘,并且产生一定的膨胀初应力,从而改善钢管混凝土的受力性能。为了考察膨胀剂掺量对钢管混凝土轴压变形的影响,本文以膨胀剂掺量分别为0,4%,8%的钢管混凝土短柱为研究对象,对钢管混凝土在轴压下的瞬时变形和徐变进行了试验研究。结果表明:膨胀剂会改善钢管混凝土的力学性能,随着膨胀剂掺量的提高,钢管混凝土在轴压下的瞬时变形和徐变相应减小。