LC50轻质高强混凝土研发及工程应用

轻骨料混凝土密度小,可减小结构自重,降低桥梁恒载,能有效解决桥梁改扩建工程中新旧桥高程不一致的问题。针对轻骨料混凝土和易性差、泵送性差、强度低,轻骨料易上浮等问题,采用高强陶粒及空心玻璃微珠,研发出工作性能、力学性能及泵送性均良好的LC50轻质高强混凝土,并基于试验提出轻质高强混凝土材料设计的基本方法。通过LC50轻质高强混凝土在邳苍分洪道特大桥中的成功应用,对轻骨料混凝土在桥面铺装中的施工技术及工艺要点进行总结,为轻骨料混凝土在桥梁改扩建工程中的应用提供参考。     

LC40 轻质混凝土桥面铺装在维修加固中的应用

针对有一定使用年限的桥梁的常见病害问题,包括跨中挠度较大、桥面开裂、关键位置应力过大等问题,采用性能良好的 LC40轻质高强混凝土能有效的解决桥梁的病害。本文基于西宁湟水河大桥考虑不同铺装结构进行研究。研究结果表明,轻骨料混凝土相较于C40混凝土减少了20％自重,能有效减少结构自重;跨中位移减少了12.5％;跨中纵桥向界面拉应力减少了12.2％。为轻骨料混凝土在桥梁维修加固工程中的应用提供参考。     

轻骨料混凝土及其在公路桥梁中的应用

轻骨料混凝土是一种自重轻、保温性能好、、抗震能力强的新型建筑材料。早在廿年代,国外已有所研究和应用,最初应用于造船工业,随后广泛应用于建筑工程。近20～30年来,国外结构轻骨料混凝土的研究和应用有了迅速的发展,除了在高层建筑和桥梁工程中大量采用外,目前正逐步向海洋工程发展。在我国,虽然起步较晚,但自五十年代起,在轻骨料混凝土的研究和应用方面也取得了相当进展。本文对国内外轻骨料混凝土的发展作一简要综述,并着重介绍它的主要力学特性及其在公路桥梁中的应用。     

高性能轻骨料混凝土在桥梁工程中应用的研究进展

阐述了高性能轻骨料混凝土在桥梁工程中应用的研究现状,总结高性能轻骨料混凝土在桥梁工程中应用的优点。分析高性能轻骨料混凝土面临的主要问题,针对这些问题,提出一些解决方法。并对高性能轻骨料混凝土在桥梁工程中应用的经济性做简单分析。最后展望以后的研究重点。     

轻骨料喷射混凝土在公路隧道漏水治理中的应用研究

轻骨料混凝土与普通混凝土相比其单位体积的重度轻,在公路隧道渗漏水治理中有其独特的优势。从轻骨料混凝土的力学特性和施工工艺出发,通过实验的方法研究了轻骨料混凝土和普通混凝土不同龄期的抗压强度和抗拉强度,通过实验数据可得,与普通混凝土相比轻骨料混凝土的早期抗拉和抗压强度低,但其28d龄期的抗拉和抗压强度均大于普通混凝土,因此轻骨料混凝土在力学特性方面优于普通混凝土材料。对于隧道漏水病害而言混凝土的抗渗性能是决定其工程应用的重要指标,通过实验的方法研究了不同配合比下轻骨料混凝土的电通量,并得出当水灰比为0.47,粉煤灰含量为15%,硅灰含量为5%时其电通量最小,抗渗性能最佳。最后以某公路隧道为工程背景,研究了轻骨料喷射混凝土在隧道漏水病害治理中的应用。     

基于强度试验分析的公路工程轻骨料混凝土配合比设计及其性能研究

轻骨料混凝土干密度不大于1 950 kg/m~3,大多数试件强度不小于40 MPa可被定义为高强度混凝土。除此之外,在7 d和28 d的抗压强度方面,轻骨料混凝土也比普通混凝土略高;轻骨料混凝土的轴压比、劈裂抗拉强度、抗折强度均高于同等级的普通混凝土。结合试验,对公路工程轻骨料混凝土配合比进行设计,在此基础之上对其性能进行了研究。研究表明:砂率、水灰比、陶粒、筒压强度、是否预吸水是影响轻骨料混凝土强度的主要因素,适当降低水灰比能提高混凝土强度;适当提高体积砂率可将轻骨料混凝土强度提高;对陶粒进行预吸水处理后,在一定配合比下轻骨料混凝土强度将被提高;混凝土的抗压强度对于等级相同的陶粒来说,最大粒径越大,其抗压强度越小。     

复掺矿物掺合料对轻骨料混凝土性能的影响

为了研究复掺矿物掺合料对轻骨料混凝土物理力学性能的影响,该文先用不同比例的粉煤灰替代轻骨料混凝土中的部分水泥,通过试验分析了粉煤灰掺量对轻骨料混凝土抗压强度、抗折强度、水化热等物理力学指标的影响;然后用不同比例的石灰石粉替代轻骨料混凝土中的部分细集料,分析了石灰石粉掺量对轻骨料混凝土坍落度、抗压强度和抗折强度等物理力学性能的影响。试验结果表明:加入适量的粉煤灰能够增大轻骨料混凝土不同龄期的抗压强度和冻融后的抗压强度,降低水化热,但粉煤灰的加入会使抗折强度降低,综合考虑当粉煤灰掺量为25%时各指标都达到最佳值;坍落度、抗压强度和抗折强度都随石灰石粉掺量的增大呈先增大后减小的趋势,石灰石粉的加入使轻骨料混凝土冻融后的抗压强度明显提升,当石灰石粉替代量为24%时轻骨料混凝土的物理力学性能最好。     

陶砂对轻骨料超高性能混凝土的影响研究

随着建筑结构向着更大跨度、超高层方向的发展,如何在保持超高性能混凝土超高密度的同时,进一步降低其自重和收缩是目前亟须解决的问题。文中基于最紧密堆积理论,采用不同等级陶砂制备了轻骨料超高性能混凝土,并对比了陶砂预处理工艺对轻骨料超高性能混凝土工作性能、力学性能、体积稳定性能和耐久性能的影响。结果表明,陶砂会显著影响超高性能混凝土的工作性能和力学性能,但同时也可以明显降低混凝土的干燥收缩,掺入800级陶砂的轻骨料超高性能混凝土的28 d抗压强度大于90 MPa。此外,预湿处理陶砂可显著提高混凝土的力学性能,降低混凝土的干燥收缩;陶砂等级越高,预湿处理工艺对轻骨料超高性能混凝土性能的影响越小。说明采用预湿陶砂制备满足施工要求的轻骨料超高性能混凝土是可行的,在改善轻骨料超高性能混凝土的同时,又节约施工成本。     

预湿轻细骨料内养护混凝土微观结构与渗透性能

为研究预湿轻细骨料对于内养护混凝土的渗透性能的影响,分别对预湿轻细骨料内养护混凝土和普通混凝土的电通量和氯离子渗透深度进行试验研究,并采用扫描电子显微镜观察对比轻细骨料和普通砂周围的微观结构。试验结果表明,内养护混凝土的电通量和氯离子扩散系数均略高于普通混凝土,但是相差在5%以内,说明预湿轻细骨料的掺入对混凝土渗透性的影响较小。酸性环境影响混凝土的氯离子渗透性能,在氯离子浓度几乎相同的单一氯化钠盐溶液和酸性复合溶液(p H=2和4)试验条件下,后者测得的混凝土渗透动力学系数明显增大,但渗透深度与浸泡时间平方根仍然具有较好的线性关系。此外,通过扫描电镜观察微观结构的BSE图像结果显示,由于内养护效应,轻细骨料附近的界面过渡区相比于普通骨料更加致密均匀,这有助于改善内养护混凝土的抗渗透性能。轻细骨料内部存在较多的开放性大孔隙,是有害离子潜在的扩散通道,并且电测试验和氯离子扩散试验中的真空饱水、饱盐操作增大了这种可能性。但实际内养护混凝土体系中的轻细骨料在释水后不会反向吸湿,失水大孔不再提供传输路径。     

钢-轻骨料混凝土简支组合梁承载及变形能力研究

为了确定轻骨料混凝土组合梁的性能,以对称集中荷载为加载方式,同时考虑栓钉间距、钢梁尺寸等影响组合梁承载及变形能力的因素,研究了钢-轻骨料混凝土组合梁结构的承载及变形能力。根据剪切滑移的挠曲线方程,提出组合梁在集中荷载作用下跨中挠度的简化计算公式,并选用ANSYS软件进行了有限元对比模拟分析,计算结果吻合良好。算例表明,轻骨料混凝土组合梁相比于相同尺寸的普通混凝土组合梁,应力值偏小5%左右,跨中挠度偏大10%左右,钢-轻骨料混凝土组合梁承载力及变形能力可满足实际应用,同时验证了计算公式应用的可行性。     

改性轻骨料混凝土微观作用机理与抗折强度试验研究

为探索改性轻骨料混凝土抗折强度微观机理与力学效果,向混凝土中添加玄武岩纤维等添加剂进行改性,基于法国FUARY密实理论新制轻骨料混凝土,研究微观结构并进行抗折强度试验。研究发现,改性轻骨料混凝土相体形成致密的网络骨架结构,此外,其抗折强度随添加剂含量提高而提高,达到最佳掺量时抗折强度达峰值,过多的添加材料会造成混凝土抗折强度的降低。     

LC40轻骨料混凝土强度性能影响因素的试验研究

文章通过试验研究陶粒类型、陶粒预湿时间、砂率、粉煤灰和矿粉复掺比例及一些纤维类型掺入等因素对轻骨料混凝土强度性能的影响,结果表明轻骨料混凝土强度对于陶粒类型、陶粒预湿程度、砂率、粉煤灰与矿粉取代率等,均存在一个最优的类型、陶粒预湿时间、砂率和矿物掺和料复掺比例,从而使轻骨料混凝土强度发挥到最优。     

轻质混凝土在桥梁中的应用

含有轻骨料的混凝土既能用于桥梁结构的主要部件,又能用于直接承受车辆荷载的桥面结构。这两点已被美国土木工程建筑实践所证明。最初,这些工程项目主要用于洪水控制、通航和水力发电,但它也就包括了用于桥梁建筑的可能性。跨越科德角运河,架有两座几乎等高度的桥梁,通过这两座桥梁,车辆可通向马萨诸塞州的科德角。每座桥均为4车道的固结钢桁拱。     

轻骨料喷射混凝土用于喀斯特地区渗水隧道处治的探讨分析

受益于喷射混凝土技术的成熟,它的使用范围越来越大,但是受限于喷射混凝土抗渗性能,在隧道渗水处治的方面还未能广泛的推广。在此背景下,在对喷射混凝土以及混凝土防水技术调研的基础上,结合轻骨料喷射混凝土力学和耐久性试验的成果,研制出一种新型轻骨料喷射混凝土,与普通喷射混凝土相比综合提升了力学性能和耐久性能,并讨论将之用于喀斯特地区渗水隧道处治工程的可行性。     

上海地区骨料缺陷致混凝土裂缝实例分析

引起混凝土桥梁构件开裂的原因有多种,其中材料是主要的影响因素之一。通过上海地区两处混凝土桥梁开裂的实例分析,介绍了针对骨料缺陷引起混凝土构件开裂的检测方法和流程,并对该类病害的性状和发展机理作分析。     

介绍国外一些高性能混凝土的开发与应用(续三)

7智能混凝土高强混凝土在硬化早期阶段具有明显的自主收缩、孔隙率较高、易于开裂等缺点。解决这些问题的方法是用掺量为25%的预湿轻骨料来替换骨料,从而在混凝土内部形成一个“蓄水器”,使混凝土得到持续的潮湿养护。这种加入“预湿骨料”的方法,可使混凝土的自身收缩大为降低     

基于椭球形骨料的预制装配式桥梁混凝土构件端壁效应研究

受到边界约束的影响,混凝土构件表层的骨料含量低于构件内部,这一现象被成为端壁效应。在细观尺度上,开展了针对端壁效应影响区域范围以及骨料含量变化趋势的研究。首先,建立了基于椭球形骨料的混凝土细观模型生成方法;其次,提出了端壁效应的计算方法;最后,分析了骨料形状、级配和体积分数对端壁效应的影响。研究成果可为预制装配式桥梁混凝土构件节点处的耐久性能设计和维护提供参考。     

预制钢-混组合桥面板组装式连接静力及疲劳性能试验

桥梁建造由装配化向组装化的转换是未来桥梁工程发展的方向,钢-混组合桥梁是一种与工业化、组装化高度契合的结构形式;活性粉末混凝土等超高性能水泥基材料的应用为钢-混组合结构桥梁的轻型化和组装化提供了新的契机与挑战。提出基于高弹模和高韧性混凝土-粗骨料活性粉末混凝土的预制桥面板及板间组装式连接结构（CSL）,从而减轻结构自重、改善预制桥面板间的连接性能,实现桥梁结构的组装化作业,提升桥梁的建造质量和速度。通过四点弯曲试验考察预制粗骨料活性粉末混凝土桥面板及其干式连接结构的结构行为,分析加载全过程挠度的发展特点,探明极限承载能力及疲劳性能。静力试验结果表明：通过CSL连接而成的桥面板具有优异的变形能力和弯曲韧性,破坏均发生在粗骨料活性粉末混凝土板内,CSL的抗弯极限承载力高于粗骨料活性粉末混凝土桥面板;CSL的钢混连接面处弯曲初裂应力值不小于9.0 MPa,接近粗骨料活性粉末混凝土的弯曲初裂应力,并具有良好的裂缝约束能力。疲劳试验结果表明：CSL中的钢结构应力幅较小,经过800万次疲劳加载后,CSL连接桥面板未发生疲劳破坏,桥面板间连接焊缝应力幅仅26.8 MPa,不会出现疲劳破坏;CSL中的预加力对连接结构的静动力性能具有重要影响。     

提高高寒地区桥梁混凝土结构耐久性的设计技术探讨

从混凝土原材料如水泥、骨料、掺合料等的选择,耐久性混凝土配合比设计方法的提出和讨论,桥梁构造设计要求和合理的保护层厚度等方面深入探讨了提高高寒地区混凝土耐久性的设计关键技术。     

高强轻质混凝土工作性能和强度影响因素研究

采用高强页岩陶粒,加入I级粉煤灰和高效减水剂,配制出了LC40轻质高强轻集料混凝土。同时研究了砂率、粉煤灰掺量和陶粒不同预湿时间对轻集料混凝土工作性能以及抗压强度的影响。研究结果表明,适当提高砂率、掺入适量的粉煤灰以及对轻骨料预湿,均能有效改善混凝土的工作性能,但对抗压强度的影响却各不相同。