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。     

桥塔用内养护高强度抗裂混凝土性能研究

对比了页岩陶砂、粉煤灰黏土复合陶粒、浮石粉3种内养护材料对高强度混凝土的工作性能、力学性能和早期抗裂性能的影响,并结合桥塔混凝土结构进行了抗裂性验算。结果表明:随着内养护材料掺量的增加,不同龄期混凝土的抗压强度有所降低,但降幅不大,水胶比0.24时,每种内养护材料体积掺量控制在20%以内可满足C60混凝土强度要求;掺入3种内养护材料均可显著提高混凝土的早期抗裂性能,其中浮石粉的抗裂效果最好。结合沪通长江大桥主塔(高330 m,壁厚大多超过1.5 m)混凝土结构,针对收缩与温度应力引起的开裂问题进行了有限元抗裂性能分析,结果表明,浮石粉掺量20%的低收缩混凝土拉应力在容许范围内,开裂风险小。     

掺复合功能掺合料快速修补混凝土的试验研究

以优质粉煤灰和硅灰复合粉体为基材外掺少量激发剂配制而成的复合功能掺合料(CUFG)是一种新型水泥混凝土路面快速修补材料。采用42.5级普通硅酸盐水泥,单方水泥用量315~360 kg/m3,掺入20%~30%复合功能掺合料,可配制出24 h抗压强度大于20 MPa,24 h抗折强度大于3.5 MPa;28 d抗压强度大于50 MPa;28 d抗折强度大于7.0 MPa的快硬高早强混凝土,满足24 h开放交通所需的最低强度指标要求,且后期强度也有较大的提高。CUFG的掺入提高了快速修补混凝土(RRC)早期和后期的折压比,降低了混凝土的干缩程度,有利于提高快速修补混凝土的抗裂性能。掺CUFG快速修补混凝土的抗氯离子渗透能力较强,同时具有优异的耐磨性能。     

掺偏高岭土免蒸养衬砌管片混凝土的配制技术

针对蒸汽养护工艺和纯硅酸盐水泥配合比易影响预制混凝土管片的后期强度和耐久性问题,提出采用偏高岭土与粉煤灰复掺配制免蒸养管片。试验结果表明:掺入偏高岭土可显著提高混凝土早期强度,在自然养护条件下达到管片脱模强度要求,实现免蒸养;掺入偏高岭土可改善混凝土的抗渗性能、干缩性能和抗碳化性能;偏高岭土与适量的粉煤灰复掺可弥补单掺偏高岭土抗裂性能不足。     

低水化热纤维增强衬砌混凝土性能研究

针对在建的广州深圳—茂名铁路沿线隧道用衬砌混凝土开展了室内试验,研究不同矿物掺合料对衬砌混凝土水化放热特性的影响,以及不同种类纤维及掺量对衬砌混凝土力学性能、早期抗裂性能和耐久性能的影响规律。研究结果表明:掺入粉煤灰可显著降低衬砌混凝土的水化热,但会影响其早期力学性能;纤维的掺入显著提升了衬砌混凝土的抗裂性能、弯曲韧性及抗盐冻性能,钢纤维的增韧效果优于PVA纤维;端钩型钢纤维的抗裂增韧效果优于镀铜短细钢纤维,但其不易分散,掺量宜取0.7%。     

纤维混杂效应对混凝土轴心抗压强度的影响

以8种单掺和3种混掺的方式掺入纤维素纤维与聚乙烯醇纤维,探究其对C50混凝土轴心抗压强度的影响。结果表明:单掺纤维素纤维能有效提高混凝土轴心抗压强度,掺量为1.5 kg/m3时达到最优,此时轴心抗压强度比不掺时提高12%;单掺聚乙烯醇纤维会降低混凝土轴心抗压强度,掺量为3.5 kg/m3时降低明显。纤维素纤维和聚乙烯醇纤维混掺时,聚乙烯醇纤维掺量在0～2 kg/m3时有正混杂效应;聚乙烯醇纤维掺量为3.5 kg/m3时有负混杂效应。据此提出纤维混杂效应函数,利用MATLAB进行多项式曲面拟合,得出纤维素-聚乙烯醇混杂纤维混凝土轴心抗压强度混杂效应函数,以表征纤维素纤维与聚乙烯醇纤维混杂效应对混凝土轴心抗压强度的影响规律。     

玄武岩纤维改性碾压混凝土抗裂性能研究

研究目的:碾压混凝土性能优越,但作为路面材料缺乏深入研究,并且我国碾压混凝土基层的工程应用少,缺少明确的施工规范。本文以道路沥青路面玄武岩纤维改性碾压混凝土基层为研究对象,采用正交试验,确定最优的碾压混凝土级配方案,最后基于最优级配研究玄武岩纤维的不同掺量、不同长度对碾压混凝土抗裂性能影响特性。研究结论:(1)碾压混凝土设计级配建议选取为水泥用量240 kg/m3、用水量110～120 kg/m3、级配1、减水剂0. 2%,此级配强度和压实度高、改进的VC值低;(2)适宜长度和掺量的玄武岩纤维可利于抗压强度、抗折强度、劈裂强度、拉压比的增长,弹性模量和弹强比的降低,使得抗裂性能提高,考虑到经济因素,建议选取26 mm玄武岩纤维、掺量为0. 1%的改性碾压混凝土开展设计和施工推广;(3)本研究成果主要应用在道路路面基层工程领域,对今后碾压混凝土基层的设计和施工具有借鉴意义。     

纳米微粉SiO2和CaCO3对混凝土性能影响

研究了纳米CaCO3(NC)和纳米SiO2(NS)以及与硅灰(SF)复合后的混凝土的性能。试验表明:随着NS掺量的提高,混凝土拌合物的坍落度将急剧降低;NC对混凝土的和易性基本无影响。二者能够提高混凝土的早期强度,但对后期强度影响不显著。与单掺NC混凝土相比,NS和SF分别与NC复合后能够显著提高混凝土的早期强度,对后期强度有所改善。通过带能谱分析的扫描电镜的观测分析和XRD成分分析,在掺有NC的混凝土中发现有水化碳铝酸钙(CaO.3Al2O3.CaCO3.11H2O),它可能是NC与水泥中C3A水化反应后的产物,这是NC早强作用的原因之一。本文对其他的掺有NS和FS的混凝土性能机理进行了分析。     

玄武岩纤维、聚丙烯腈纤维和聚乙烯醇纤维对混凝土性能影响的对比研究

为了推进玄武岩纤维在铁路工程中的应用,采用与不同种类有机纤维对比分析的试验研究方法,从混凝土拌和物性能、力学性能、抗裂性能和耐久性能方面进行了研究。结果表明:在一定的掺量下,3种纤维的加入对混凝土拌和物性能影响均不大;玄武岩纤维对混凝土抗压强度和抗折强度影响不大,聚丙烯腈纤维和聚乙烯醇纤维对混凝土抗压强度影响不大,但会降低混凝土28 d龄期的抗折强度;3种纤维均有效抑制混凝土的早期开裂,玄武岩纤维和聚丙烯腈纤维的效果优于聚乙烯醇纤维;玄武岩纤维对混凝土电通量没有明显影响,聚丙烯腈纤维或聚乙烯醇纤维略增大混凝土电通量。3种纤维均可有效提高混凝土抗冻性,玄武岩纤维和聚丙烯腈纤维的效果优于聚乙烯醇纤维。     

钢纤维混凝土的增强机理及抗裂性能分析

钢纤维混凝土是一种新型的水泥基复合材料,其抗拉、抗剪、抗弯能力远优于普通混凝土.此文在简述钢纤维混凝土的研究、发展与应用的基础上,阐述钢纤维混凝土的工作机理和增强机理,并对影响其增强效果的因素进行分析.通过分析进一步论述采用钢纤维混凝土可以抑制其收缩裂缝和阻止其微裂缝的扩展,从而提高混凝土的抗裂性能.     

纤维素纤维混凝土性能及在二次衬砌中的应用

对纤维素纤维混凝土工作性能、强度、抗裂性能和耐久性能进行测试,结果表明:纤维素纤维混凝土比普通混凝土有较好工作性能、早期抗裂性能和耐久性能;可提高混凝土劈裂抗拉强度和抗弯强度。因此,可应用于Ⅱ、Ⅲ级围岩条件下隧道二次衬砌结构。纤维素纤维对混凝土增强作用机理可解释为:通过纤维在混凝土中乱向分布,改善混凝土内部微观结构;减少气泡含量和气泡间距;并减小混凝土裂缝萌生和扩展概率;从而改善混凝土性能。将纤维素纤维混凝土应用于某高速铁路隧道二次衬砌结构,可满足工作性能、强度、耐久性能要求,且成型后70、280d混凝土表面没有裂缝产生。     

纤维种类与尺寸对喷射混凝土弯曲韧性的影响

选取不同种类与尺寸的4种型号的纤维,分别以0.7%和1.0%的体积掺量制成混凝土试件进行预切口三点弯曲试验,由混凝土弯曲荷载与跨中挠度的关系曲线计算出纤维喷射混凝土的弯曲韧性指数,进而分析研究纤维种类、几何尺寸及掺量对纤维喷射混凝土弯曲韧性的影响。结果表明:纤维掺量和形状相同时,纤维长度越长混凝土的弯曲韧性提升效果越显著,但纤维长度的确定需考虑对混凝土工作性的影响;对于钢纤维和有机纤维,端部弯钩或表面压痕均可增大纤维与基材之间的黏结力,提高弯曲韧性;与钢纤维相比,有机纤维PP30-55对喷射混凝土弯曲韧性的提升效果更显著,体积掺量1.0%时弯曲韧性指数I5=13.10。     

基于DIC混凝土轨枕和复合轨枕受弯特征分析

轨枕是轨道结构重要组成部分,在上部荷载和下部道砟共同作用下处于受弯状态,常产生裂纹,增加维修费用,影响行车舒适性和安全性。采用数字图像相关技术(Digital Image Correlation),通过三点弯曲试验,分析Ⅲ型预应力混凝土轨枕、FFU复合轨枕受弯特征、裂纹发展过程和裂纹开口位移。研究结果表明:数字图像相关技术在位移和裂纹测试中具有高精确性;混凝土轨枕在加载初期处于弹性阶段,刚度大,随荷载增加,裂纹不断发展,刚度逐渐减小,抵抗变形能力下降,裂纹开口位移增加速率逐渐增大;FFU复合轨枕受弯过程中始终处于弹性状态,裂纹产生原因为层间分离,裂纹开口位移增加速率在裂纹开口完全分离时增加,之后保持不变。     

C55钢纤维微膨胀混凝土的配制及应用

混凝土中掺入钢纤维阻滞了基体混凝土裂缝的产生和发展,与普通混凝土相比,呈现出较好的防裂性能.GNA膨胀剂具有低掺量、低碱含量、分散性能好等优点,掺有适量GNA的混凝土则具有膨胀率稳定、后期收缩小、强度高等显著性能,钢纤维和膨胀剂同时掺加能较好地满足现代建筑防裂、防水等耐久性要求.结合工程实例,对高强度等级混凝土掺钢纤维和膨胀剂在实际配制和应用中进行了总结.     

钢纤维混凝土隧道衬砌破坏模式及承载能力研究

分析归纳了钢纤维混凝土的基本特性,对素混凝土、钢筋混凝土以及钢纤维混凝土衬砌的变形特性进行了比较分析;通过模型试验,研究了钢纤维的阻裂作用,提出了考虑拉力软化关系的钢纤维混凝土衬砌结构的破坏模式和承载能力分析方法。其研究成果可供钢纤维混凝土衬砌设计参考和利用。     

活性粉末混凝土梁斜裂缝宽度影响参数探析

为了分析剪跨比、配箍率、钢纤维体积率和纵筋率等不同参数对试验梁斜裂缝宽度的影响,进行4组11根HRB500级钢筋活性粉末混凝土简支梁的抗剪试验研究,并提出其最大斜裂缝宽度计算的建议公式。研究结果表明:剪跨比、钢纤维体积率、配箍率和纵筋率都对试验梁的斜裂缝宽度有一定的影响,剪跨比越小,试验梁的斜裂缝宽度越小;配箍率、钢纤维含量和纵筋率越大,试验梁的斜裂缝宽度越小;其中钢纤维体积率的影响最为明显。基于普通钢筋混凝土梁斜裂缝宽度计算公式构建的修正公式,可为HRB500级钢筋活性粉末混凝土简支梁的抗剪计算提供些许参考。     

钢纤维混凝土力学性能和弯曲韧性研究

为研究钢纤维混凝土的力学性能、弯曲韧性及最优钢纤维掺量,进行掺量为25、30、35、40 kg/m3的4组(每组15根)钢纤维混凝土切口梁试验。通过对荷载-挠度变化规律曲线分析,发现钢纤维掺入对混凝土开裂后的力学性能、弯曲韧性有显著提高,开裂后荷载二次峰值较初裂荷载最大提高了41.5%;基于CECS 13∶2009标准,分析钢纤维混凝土的能量吸收和弯曲韧性比,获得单位质量钢纤维能量吸收与钢纤维掺量的曲线关系,并推导弯曲韧性比与钢纤维掺量间的关系式,结果认为掺量为36 kg/m3时钢纤维能够最大程度发挥其弯曲韧性作用。     

有砟轨道沥青级配碎石基床复合改性沥青性能研究

沥青级配碎石基床可作为防水层和结构强化层应用于高速铁路有砟轨道中,但常用的SBS改性沥青无法满足其使用要求。本文通过室内老化试验、动态剪切流变(DSR)试验、多重应力蠕变恢复(MSCR)试验、弯曲梁流变(BBR)试验、线性振幅扫描(LAS)试验、傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析等试验与分析手段,对不同增强剂掺量的复合改性沥青性能进行研究。结果表明:添加增强剂后复合改性沥青的高温抗变形、中温抗开裂以及抗老化性能均有明显改善,且随增强剂掺量的增加改善效果越来越好,但低温抗开裂性能基本没有受影响。根据沥青级配碎石基床的使用要求,推荐采用SBS+8%增强剂的复合改性沥青方案。