高温暴露环境高性能混凝土性能退化规律研究

具有致密微观结构的高强混凝土暴露于高温环境下易产生热裂缝,严重降低力学性能以及结构安全性。基于此,现通过改变辅助胶凝材料掺量、种类及组合方式制备了5种高性能混凝土,并研究了不同暴露温度(400℃、600℃、800℃和1 000℃)对高性能混凝土力学性能(残余强度和残余相对强度比)和物理性能(外观状态、质量损失、吸水率和孔隙率)影响,并利用SEM分析高温暴露环境下混凝土内部产物和微观形貌。此外,还建立了高性能混凝土残余抗压强度与物理性能(损失质量、吸水率和孔隙率)之间的关系。结果表明:在1 000℃下,含有25%超细粉煤灰A-5%偏高岭土和5%粉煤灰-20%超细粉煤灰-5%偏高岭土的混凝土的残余抗压强度分别保持18.7MPa和23.9MPa。同时,5%粉煤灰-20%超细粉煤灰-5%偏高岭土的三元组合方式的高性能混凝土试件显示出最低的质量损失(9.2%)、吸水率(10.9%)和孔隙率(28.6%)。在高温暴露环境下,混凝土残余强度与物理性能之间存在密切的相关性。研究对高温暴露后高性能混凝土的设计和使用具有主要的指导意义。     

纳米偏高岭土对混凝土耐久性能的影响

通过将不同替代量下的纳米偏高岭土掺入混凝土,研究其对混凝土经受腐蚀后的力学强度、断裂特征及混凝土的碳化性能、疲劳性能等耐久性能的影响,得到以下结论：纳米偏高岭土能够显著提高混凝土抵抗酸雨腐蚀的能力,降低力学强度损失速率及损失率,并降低断裂韧度损失率及断裂能损失率,80次腐蚀循环后,其改性混凝土抗压强度损失率均较基准组减少15%左右,抗弯拉强度损失率能够降低约10%以上,断裂韧度损失率及断裂能损失率均较基准组减少30%以上。同时纳米偏高岭土能够提高混凝土抗碳化能力,在28 d龄期内,纳米偏高岭土能够明显降低混凝土的碳化深度,并将混凝土的碳化等级提升1级,6种掺量的纳米偏高岭土均可在28 d龄期时降低混凝土20%以上的碳化深度。纳米偏高岭土的掺入同样能够对混凝土的疲劳寿命有显著的提升作用,0.5、0.65、0.8应力水平下,7%及8%掺量的纳米偏高岭土可提升混凝土1倍以上的疲劳寿命。     

偏高岭土对水泥土强度影响的试验研究

为了解偏高岭土对水泥土强度的影响,通过室内无侧限抗压强度试验,对不同偏高岭土掺量、不同龄期条件下的水泥土强度进行了测试。结果表明:当水泥掺量一定时,随着偏高岭土掺量的增加,水泥土抗压强度均有不同程度的增长;当偏高岭土掺量为3%时,水泥土抗压强度增幅达到普通水泥土抗压强度的27%左右。同时,对偏高岭土在水泥土中的作用机理进行了分析。     

纳米偏高岭土对混凝土抗冻性能的影响研究

对不同纳米偏高岭土掺量下混凝土冻融前后的单位面积剥蚀量、相对动弹模量、力学强度及断裂特征等指标进行研究,结果表明:纳米偏高岭土可以显著提高混凝土的抗冻性能,其改性混凝土单位面积剥蚀量及相对动弹模量损失率均较基准组有了明显改善;纳米偏高岭土改性混凝土冻融前后的力学强度及断裂性能均较对照组混凝土更高,且经历冻融循环后力学强度、断裂韧性及断裂能损失率更小,同时随着掺量的增大表现出先增大后减小的趋势,6%掺量下可以提升40%左右的开裂峰值荷载,60次冻融循环后抗压强度、抗弯拉强度分别较对照组提升约68.36%、70.28%,且混凝土断裂失稳期间的承载能力仍然较对照组有较大的提高。     

偏高岭土提升水泥土的强度与抗变形性能试验研究

基于大量室内试验,初步探讨了偏高岭土提升水泥固化土整体性能的可行性。试验结果表明:偏高岭土能够大幅度提高水泥土的抗压强度,从加固效果和工程造价分析,其最佳掺入比例为3%;在提升强度的同时,亦能提高变形模量E50,但对破坏应变几乎没有影响,侧面表明偏高岭土有利于提高水泥土桩体的荷载传递能力,同时还能削弱其脆性,提高其延展性能,使其能够更好地为工程服务。     

橡胶改性混凝土立方体抗压强度尺寸效应试验研究

橡胶混凝土拥有优异的力学性能,为了使其更好地应用于公路、桥梁等工程实践当中,对其抗压强度的尺寸效应进行试验研究。通过对强度等级为C30、C40,边长为70,100,150,200 mm的普通混凝土试件进行无侧限抗压强度试验,对不同强度等级不同橡胶掺量(0,5%,10%,15%)下混凝土立方体抗压强度尺寸效应进行了系统分析。试验结果表明:C40橡胶混凝土在各尺寸的抗压强度都远远大于C30橡胶混凝土的抗压强度,其抗压强度随尺寸增长变化幅度较C30橡胶混凝土大。随着橡胶粉掺入量的增加,抗压强度不断降低。橡胶混凝土在尺寸70～100 mm时,立方体抗压强度迅速增长,在尺寸100 mm时抗压强度达到峰值。     

室内环境下UHPC的收缩徐变试验和预测

为明确室内环境下普通及补偿收缩超高性能混凝土（UHPC）的收缩徐变特征，分别对这2种超高性能混凝土进行持续1 080 d的力学、收缩和徐变性能测试，分析了补偿收缩组分对超高性能混凝土性能的影响规律。基于收缩和徐变的试验结果，分析了国内外3种不同规范公式对室内环境下超高性能混凝土收缩徐变预测的适用性，并引入相应的修正系数对既有收缩徐变模型进行修正，使之适用于补偿收缩超高性能混凝土的收缩徐变预测。结果表明：①补偿收缩组分的加入对超高性能混凝土的力学性能有负面影响，使立方体抗压强度、棱柱体抗压强度和弹性模量分别降低4.3%、5.1%和4.2%。②UHPC棱柱体抗压强度和弹性模量与立方体抗压强度间存在良好的统计关系，且该统计关系受配合比和龄期的影响较小。③补偿收缩组分能有效抑制超高性能混凝土的收缩，使收缩降低28.9%，但对徐变有负面影响，使徐变应变、徐变系数和徐变度分别增加13.3%、9.3%和15.8%。④DBJ43/T325—2017的收缩、徐变模型对室内环境下普通超高性能混凝土的收缩徐变均给予较好的预测，预测误差分别在4%和6%以内；SIA 2052—2016仅有收缩模型的预测结果与实测结果较好地吻合；引入收缩和徐变修正系数后的修正模型能分别对补偿收缩超高性能混凝土的收缩和徐变予以较好地预测，预测误差也分别在4%和6%以内。     

机制砂级配对C50高性能混凝土性能的影响研究

为研究机制砂级配对C50高性能混凝土性能的影响，选取7种不同细度模数以及按分计筛余0%、2%、4%、6%、8%、10%调整石粉含量的片麻岩机制砂，分别配置C50高性能混凝土，测定其工作性能和强度。结果表明：1)机制砂级配参数中细度模数及石粉含量对C50高性能混凝土的影响较大，当机制砂细度模数约为2.9时，可提升混凝土工作性能及抗压强度；2)随着机制砂石粉含量的增加，混凝土工作性能和抗压强度呈先提高后降低的变化趋势，最佳石粉含量为4%左右；3)研究结果可供片麻岩机制砂在C50高性能混凝土中的应用参考。     

外加剂、掺和料对高性能混凝土的影响

随着科技的不断发展,为了满足更多结构的设计需求,不同外加剂、不同掺和料的高性能混凝土被广泛的应用。文章通过立方体混凝土试块抗压强度实验,详细介绍了8种不同外加剂、不同掺和料对混凝土性能的影响。     

坦桑尼亚尼雷尔大桥高性能混凝土试验研究与应用

坦桑尼亚尼雷尔大桥主桥为主跨200 m的双塔单索面斜拉桥,按美国标准设计,主梁、桥塔混凝土按28 d圆柱体抗压强度60 MPa设计,相当于我国28 d立方体抗压强度72 MPa(简称C72高性能混凝土).为制备出满足要求的混凝土,采用超细掺合料技术、优选各类原材料以及掺加超塑化剂的方法,从基准配合比设计、重复性试验、稳...     

基于正交试验的钢渣微粉超高性能混凝土抗压强度影响因素分析

为研究钢渣微粉代替部分矿粉配制超高性能混凝土(UHPC),针对级配设计中的因素影响问题，利用正交试验法对钢渣微粉UHPC的配合比进行优化设计，研究硅灰、钢渣微粉、河砂、钢纤维等4个因素掺量对钢渣微粉UHPC抗压强度的影响。研究表明：钢渣微粉、钢纤维掺量对钢渣微粉UHPC的抗压强度影响较大，河砂、硅灰掺量对其影响较小；UHPC抗压强度随硅灰、河砂、钢纤维掺量的增加先增大后减小，随钢渣微粉掺量增加逐渐降低；在基础配合比的基础上，将硅灰掺量增加10%、钢渣微粉减少10%,河砂增加10%,钢纤维体积掺量增加1.5%后，制备出的钢渣微粉超高性能混凝土效果最佳，强度可达到140 MPa。     

磁铁矿-铜炉渣导电混凝土路面力学性能及导电性能试验研究

为研究磁铁矿和铜炉渣掺量对混凝土力学特性和导电特性的影响变化,对磁铁矿和铜炉渣取代水泥量(质量分数)为0、5％、10％、15％、20％的混凝土试样进行立方体抗压试验、三点弯曲试验和导电性能试验.试验结果表明:磁铁矿单一取代率为5％时,导电混凝土试样的立方体抗压强度优于其他水平,较基准组分别提高了8％,试样的抗弯强度较基...     

掺钢纤维和矿渣的高性能再生混凝土性能研究

为了研究钢纤维和矿渣对高性能再生骨料混凝土性能的影响,首先从抗压强度为40和80 MPa的母体混凝土中提取再生混凝土骨料(RCA),采用50%和100%两种掺量的RCA替代天然粗集料、30%的矿渣(GGBS)替代部分水泥以及通过向再生混凝土中掺加钢纤维的方式,研究其对高性能混凝土性能的影响,主要包括再生混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度、弯拉强度、吸水率、电阻率和收缩性能等。结果表明:在混凝土中采用30%GGBS取代水泥对混凝土的强度影响不大,而GGBS的加入使混凝土的吸水率和收缩率降低,混凝土的电阻率显著提高;在再生骨料混凝土中加入1%钢纤维可使劈裂抗拉强度提高60%,28 d时弯拉强度提高88%;采用高强度RCA可以制备出性能优良的高性能混凝土。     

掺入钢渣与偏高岭土水泥改性土的性能与微观机制

围绕工业废弃钢渣再生利用、高性能地聚合物偏高岭土在改性土中应用以及水泥改性土性能提升这3个问题,设计了掺入钢渣与偏高岭土后水泥改性土的一系列室内试验,从击实特性、抗压强度以及劈裂抗拉强度3个方面阐述改性土的宏观性能;同时开展了SEM,XRD,TGA与MIP等微观试验,明晰水化产物生成以及微观结构与孔隙分布的内在机制,进而为废弃物再生利用与改性土性能提升奠定理论基础。宏观试验结果表明:钢渣对水泥改性土击实特性和力学强度有所改善;引入偏高岭土后,上述性能得到明显改良和提升,改良后力学强度与偏高岭土掺量之间呈现先增加后减小的规律,最优掺入比(偏高岭土与水泥质量比值)为1/3~1/2;劈裂抗拉强度与无侧限抗压强度之间成正比关系,斜率比值为0.83。微观试验结果表明:钢渣和偏高岭土掺入后,不能改变水泥改性土中水化产物的类型,但改变了水化产物的包裹形式和数量,使得试样的微观结构和孔径分布发生改变,这是2种材料提升水泥改性土宏观力学强度,但改良效果有明显区别的内在原因。     

温度对高强混凝土力学性能的影响

为了研究温度对高强混凝土力学性能的劣化规律,测试了3个混凝土梁在不同高温环境下不同位置处温度梯度的变化规律,通过对经历不同高温温度、不同恒温时间的108个混凝土试件进行抗压强度和弹性模量的测试,得到了温度梯度作用后混凝土立方体抗压强度、轴心抗压强度和弹性模量的劣化规律。试验结果表明,不同高温温度和恒温时间作用下混凝土内部存在不同的温度梯度;高温温度一定时,随着恒温时间的延长,混凝土内部温度梯度在逐渐减小;高温温度和温度梯度共同决定了高温对混凝土力学性能的劣化程度;随着高温温度的升高和恒温时间的延长,混凝土立方体抗压强度、轴心抗压强度和弹性模量均呈现显著的降低趋势;高温对混凝土轴心抗压强度和弹性模量的劣化作用显著高于抗压强度的劣化。     

公路隧道高性能湿喷混凝土配合比研究与应用

针对目前公路隧道湿喷混凝土现场喷射回弹量大、强度低、成本高、工作性能不佳等问题，通过在试验材料中添加流变控制剂(RC430),解决了砂率高、石屑含粉量高造成的混凝土粘稠现象，同时考虑水灰比、砂率、石屑占细集料比例和RC430含量4个因素，进行正交试验和现场实测，不断优化喷射混凝土配合比，以得到最佳湿喷混凝土配合比，并研制出一种高性能的湿喷混凝土。试验结果和现场应用表明：1)砂率对喷射混凝土回弹率的影响最为显著，最佳砂率为70%;2)水灰比对喷射混凝土强度影响最大，最佳水灰比为0.47;3)石屑占细集料比例为50%及RC430含量为0.4%时，其喷射混凝土工作性能最佳；4)金林隧道现场试验中，研制的高性能混凝土28 d抗压强度均满足设计要求，回弹率较普通喷射混凝土降低50%,综合经济成本降低。     

振动搅拌对C50混凝土性能的影响

采用五种不同搅拌时间的振动搅拌与单一搅拌时间的普通强制搅拌在相同材料配合比下对普通C50混凝土进行对比试验,分析振动搅拌时间对C50混凝土拌合物工作性能和力学性能的影响以及混凝土的破坏模态。结果表明,相比普通的强制搅拌,振动搅拌在搅拌时间为90s时的立方体抗压强度和轴心抗压强度提升最大,较强制搅拌180s强度分别提高9.6%、13.6%。混凝土抗折强度和劈裂抗拉强度则分别在振动搅拌110s和100s时获得最大提高,较强制搅拌分别提高10.0%、21.9%;采用振动搅拌120s左右制备的混凝土比普通强制搅拌180s制备的混凝土具有更好的和易性。合理控制振动搅拌时间,可有效改善混凝土的综合性能。     

超高性能混凝土原材料优选及配合比设计研究

根据超高性能混凝土材料特点,采用最紧密堆积理论,研究设计了超高性能混凝土配合比,通过抗压强度和抗折强度试验,对超高性能混凝土的原材料进行优选,并优化配合比设计,为制备综合性能优越的超高性能混凝土提供理论依据。结果表明,只掺加粒径1 mm石英砂的UHPC的28 d抗压强度高于掺加河砂对照组的28 d抗压强度值。用粗集料、细集料和粗细集料取代河砂时,UHPC的28 d抗压强度无明显增加。     

水玻璃激发钢渣-偏高岭土胶凝材料效果及强度形成机制

钢渣作为一种活性较低的工业废弃物,在工程实践中利用率较低。本研究拟通过强度激发,提高其复合基材的强度,以明确其在软土地基处理应用的可行性。围绕了将钢渣作为CFG桩替代材料这一目标,研究了水玻璃激发钢渣-偏高岭土胶凝材料的强度性能。试验结果表明:水玻璃激发效果显著,标准养护28d强度可达19.8MPa,能满足软土地基处理CFG桩的设计强度。需要指出的是,水玻璃与偏高岭土比例对强度影响显著,其比例在3∶1左右时强度表现最佳。另外无侧限抗压强度试验测得的弹性模量与抗压强度之间有很好的相关关系。     

煅烧铝钒土粗骨料和养护方式对UHPC性能的影响

超高性能混凝土（UHPC）作为一种兼具超高力学性能和耐久性的特殊纤维增强水泥基复合材料,已成为土木工程领域的研究热点。现以抗压强度高于170MPa的UHPC为研究对象,探讨了不同养护方式和煅烧铝矾土粗骨料（CBA）替换石英砂细骨料(QSA)对UHPC性能的影响。研究表明,相比于标准养护28 d,采用90℃水浴养护2 d,使QSA组和CBA组的抗压强度分别提高了19.34%和23.17%,这主要是因为热水养护提升了胶凝材料的水化程度。CBA完全替代QSA,在标准养护28 d和90℃水浴养护2 d的条件下,使抗压强度分别提高了8.37%和11.85%,这是由于CBA具有多孔性,降低了UHPC的实际水胶比,增强了基体-骨料界面过度区的强度。