活性粉末混凝土抗裂性能试验研究

采用自制带隔板的环形约束收缩试验装置,通过正交试验,研究砂胶比、水胶比、钢纤维掺量对活性粉末混凝土(RPC)抗裂性能的影响.研究表明:钢纤维掺量对RPC抗裂性能影响最显著,而砂胶比、水胶比对RPC抗裂性能影响不明显;随着钢纤维掺量的增加,RPC抗裂性能提高;钢纤维掺量为3%时,RPC抗裂性能最好;但当钢纤维掺量达到4%...     

密闭条件下UHPC的收缩性能试验研究

进行4组对比试验,研究密闭与非密闭条件下超高性能混凝土(Ultra-high performance concrete,UHPC)的收缩性能差异,分析不同钢纤维掺量、水胶比及粉煤灰掺量对密闭条件下UHPC自收缩和抗压强度的影响.研究结果表明,UHPC的自收缩和干燥收缩在早龄期阶段发展迅速,14d的自收缩值为114d自收缩值的80%~90%,6d后干燥收缩值不再增长;密闭条件下自收缩值占非密闭条件下总收缩值的82.8%,远大于干燥收缩值;随钢纤维掺量的增加,自收缩值随龄期的变化规律无显著变化,早龄期的自收缩值略微减小,抗压强度呈现先增大后减小的现象;增加粉煤灰掺量或水胶比可以减小自收缩值,但对抗压强度会产生削弱作用;粉煤灰的掺入改变了自收缩值随龄期的变化规律,并产生"滞后效应";基于试验结果对现有的UHPC自收缩预测模型进行了修正,修正后的预测模型可为工程设计提供参考.     

纤维再生微粉水泥基复合材料断裂性能分析

基于三点弯曲试验,研究水胶比、再生微粉取代率、纤维种类对纤维再生微粉水泥基复合材料(FRPCC)断裂性能的影响.根据双K断裂参数分析各因素对FRPCC的增韧效果,并结合微观形貌分析各因素对FRPCC韧性的改善机制.结果表明：水胶比增大使纤维再生微粉水泥基复合材料失稳韧度先升高后降低;断裂韧度随着再生微粉取代率提升呈现先增后减的趋势;单掺玄武岩纤维(BF)会使FRPCC脆性增加,聚乙烯醇纤维(PVA纤维)占比增大能够明显提升FRPCC的断裂韧度;当水胶比为0.28、再生微粉取代率为45%、复掺0.2%玄武岩纤维和1.7%PVA纤维时,微观结构紧密,断裂韧度最优.     

矿渣—粉煤灰基高性能混凝土专用胶凝材料

通过优化配比组分、粒级设计和使用外加剂,制备出一种高掺量矿渣、粉煤灰且使用水泥熟料较少的矿渣--粉煤灰基高性能混凝土专用胶凝材料.研究了物料粉磨方式、石膏掺量、矿渣与粉煤灰的掺量及比例对复合高性能胶凝材料体系强度的影响,并通过X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)微观分析手段观察其微观结构和水化产物,阐明了复合胶凝材料活性与级配协同优化效应.复合胶凝材料胶砂水胶比为0.36时具有较好的流动度,胶砂试块养护28d抗压强度可以达到58.9MPa,抗折强度达到14.2MPa,并具有良好的抗硫酸盐侵蚀性能,配制的混凝土具有良好的抗碳化性能.     

再生微粉基本性能及对胶砂性能的影响

为了研究再生微粉的基本理化性能及其对胶砂抗压、抗折强度和微观结构的影响,本试验测试了再生微粉的基本物理性能指标,采用X射线衍射及荧光衍射法(XRD,XRF)分析了再生微粉的主要化学组成;将再生微粉作为矿物掺合料以不同掺量取代水泥,研究了再生微粉取代率对砂浆抗压、抗折强度及微观结构的影响规律。结果表明:(1)再生微粉粒径较大且质地疏松,其主要化学成分与普通硅酸盐水泥相近;(2)胶砂抗压、抗折强度随再生微粉掺量的增大而降低;(3)再生微粉掺量越大,砂浆微观结构越疏松多孔。再生微粉掺量在10%以内时,可以作为矿物掺合料替代水泥制备胶砂。     

再生微粉与矿渣对水泥性能影响的对比分析

为研究再生微粉与矿渣对水泥性能的影响,进行了再生微粉与矿渣对水泥性能的影响试验,并对比分析了实验数据。实验结果显示:随着再生微粉和矿渣掺量的增加各龄期水泥胶砂强度降低,当掺量大于50%时,胶砂强度和强度比均降低较大,且流动度呈现逐渐减小;当掺量大于30%时,胶砂流动度降低较大,此时再生微粉的标准稠度用水量增加速度相对加快,而矿渣标准稠度用水量增加速度则相对变慢;再生微粉和矿渣粉的加入使净浆的初凝时间缩短,当掺量大于10%时,初凝时间随着掺量的增大而缓慢减小,终凝时间却没有规律。得出的结论对工程选用水泥有一定的参考价值。     

超高性能海水海砂混凝土性能的影响因素试验研究

本研究分析了制备超高性能海水海砂混凝土（Ultra-high Performance SeawaterSea-sand Concrete,UHPSSC）的影响因素及其性能优化. 首先采用正交试验,探究了水胶比、砂胶率、硅灰掺量及粉煤灰掺量对UHPSSC力学性能及流动度的影响,并得到了最优配比. 基于最优配比,分别研究了...     

钢纤维增强自密实橡胶混凝土力学性能研究

采用正交试验设计的方法,研究了钢纤维掺量、橡胶粉掺量、水胶比和砂率对钢纤维自密实橡胶混凝土力学性能的影响。研究结果表明,钢纤维自密实橡胶混凝土表观密度随着钢纤维掺量的增加而逐渐增加,随着橡胶粉掺量、水胶比与砂率的增加而逐渐减小;抗压强度随着钢纤维掺量、橡胶粉掺量、水胶比与砂率的增加有逐渐减小的趋势;劈裂抗拉强度随着钢纤维掺量的增加而增加,随着橡胶粉掺量增加而减小;拉压比随着钢纤维、橡胶粉掺量的增加逐渐增加,但随着水胶比与砂率的增加,出现了波动。最终得出:钢纤维自密实橡胶混凝土的韧性优于基准自密实混凝土。     

纤维协同效应下超高性能混凝土的弯曲性能

为研究钢-聚丙烯粗纤维对超高性能混凝土（UHPC）的弯拉性能影响，采用四点弯曲试验，得到不同掺量（钢纤维与聚丙烯粗纤维掺入体积分数分别为0、0.5%、1.0%、1.5%）组合下的荷载-挠度曲线，从试件破坏形态、抗弯强度、弯曲韧性等方面进行阐述，并且利用单掺纤维拟合公式引出一个可行性较高的评价模型，并利用该模型对混杂纤维的协同效应进行分析，最后结合扫描电子显微镜（SEM）对混杂纤维UHPC微观结构进行观测。试验结果表明：钢-聚丙烯粗纤维的掺入显著提高了UHPC的抗弯强度，提高幅度为17.8%～101.2%；同时利用提出的模型发现混杂纤维的协同效应在总纤维掺入体积分数为1.5%～2.0%时呈现正协同效应，并在钢纤维与聚丙烯粗纤维掺入体积分数为1.0%时取得最好的正协同效应；另外，与不掺纤维的试件相比，钢纤维与聚丙烯粗纤维的加入分别使基体试件的初裂韧度提升了51.8%～98.2%与33.9%～48.2%，同时在钢纤维掺入体积分数为1.0%和聚丙烯粗纤维掺入体积分数为1.0%的搭配比例下，对UHPC弯曲韧性的改善效果最优，进一步验证了纤维协同效应评价模型；最后在微观层面揭示了纤维混杂产生的协同...     

无配筋机制砂UHPC井盖受力性能试验研究

采用机制砂替代石英砂,可制备低碳环保、成本相对低廉的UHPC.将机制砂UHPC应用于A级井盖结构中,具有高强高韧、高抗冲磨与高耐久性等特征,无需配筋工序及后期维养、施工效率高,具有良好的工程应用前景.为此,开展机制砂UHPC配合比设计与基本力学性能研究,并进行无配筋机制砂UHPC井盖模型试验、数值模拟计算与经济效益分析.结果表明,随着水胶比的增加,机制砂UHPC抗压强度和弹性模量逐渐减小,抗拉强度呈先增大后减小的趋势;当石粉含量逐渐提高时,抗压/拉强度及弹性模量呈先提高后降低的变化;随着细度模数和钢纤维掺量的增加,抗压/拉强度及弹性模量均有所提高,但提升的幅度均逐渐趋缓;未添加钢纤维时,井盖呈脆性破坏,当添加钢纤维后,由于钢纤维具有显著阻裂效应,导致井盖的结构整体刚度和延性均有所提升,表现出明显的弹塑性破坏特征;随着钢纤维掺量的增加,井盖的裂缝荷载与破坏荷载逐渐增大,但增大幅度逐渐趋缓;与传统UHPC井盖、球墨铸铁井盖、普通钢纤维混凝土井盖相比,无配筋机制砂UHPC井盖成本可节省11%～66%;无配筋机制砂UHPC井盖可采用厚度20 mm、直径400 mm～600 mm、钢纤维掺量2%...     

粉煤灰基地聚合物砂浆组成设计与性能研究

以粉煤灰为主要原材料,矿粉为添加剂,水玻璃和氢氧化钠为复合激发剂,标准砂为细集料,制备地聚合物砂浆。运用三维图与等值线作图分析的方法,探究水胶比与胶砂比这两个组成设计参数对粉煤灰基地聚合物砂浆的流动度、抗压强度、抗折强度的影响规律。试验结果表明水胶比与胶砂比均对粉煤灰基地聚合物砂浆流动度与力学强度影响较大。水胶比在0.4~0.42,胶砂比在0.45~0.5时,制备出的地聚合物砂浆工作性能和力学性能较优。基于地聚合物砂浆脆性较大的特点,应用长度为8 mm与12 mm的PVA纤维进行增韧改性。结果表明,掺量为0.5%的PVA纤维对地聚合物砂浆抗压强度影响不大,但是抗折强度显著提高,延性增强,因此压折比下降,弯曲韧性增强。     

含粗骨料超高性能混凝土力学性能研究

针对超高性能混凝土(UHPC)胶凝材料用量大,前期成本高等问题,通过在UHPC体系中掺入粗骨料,用河砂代替石英砂,成功制备了具有优异力学性能的含粗骨料UHPC,并通过试验研究了粗骨料掺量以及钢纤维几何参数对含粗骨料UHPC力学性能的影响.结果表明:随着粗骨料掺量的增加(0~800kg/m3),UHPC抗压强度先增加后下降,静力受压弹性模量几乎呈线性增加;粗骨料掺量为0~400kg/m3时,UHPC抗弯拉强度和初裂强度变化较小,粗骨料掺量为400~800kg/m3时,UHPC抗弯拉强度和初裂强度明显下降;随着粗骨料掺量的增加(0~800kg/m3),UHPC弯拉荷载-挠度曲线变化明显,弯曲韧性明显下降,但均存在应变硬化过程;随着钢纤维长度增加,UHPC的抗压强度、抗弯拉强度以及弯曲韧性均增加,但是静力受压弹性模量和初裂强度变化较小.     

饱和面干处理方式对再生细骨料UHPC自收缩性能的影响

饱和面干再生细骨料具有内养护效应,可以提高超高性能混凝土（UHPC）的抗裂性能。采用预湿饱和面干和外加水饱和面干处理再生细骨料（RFA）,将再生细骨料替代50%河砂,制备UHPC。研究不同处理方式获得的饱和面干再生细骨料对UHPC抗压强度、内部相对湿度及自收缩的影响,并利用MIP进行机理解释。研究结果表明,总水胶比为0.24时,与采用预湿饱和面干RFA的UHPC相比,采用外加水饱和面干RFA的UHPC,其大于50nm孔体积增多,抗压强度降低;内部相对湿度减少,自收缩增大;但其28d的抗压强度只降低了3.2%,且7d的自收缩只提高10.5%。考虑到施工的方便性,仍建议在UHPC中采用外加水饱和面干RFA。研究成果为再生细骨料UHPC的应用提供依据。     

钢纤维橡胶自密实混凝土静态力学性能研究

钢纤维的桥联作用及其与橡胶颗粒的协同作用可显著改善混凝土性能,而针对钢纤维橡胶自密实混凝土的静态力学性能及其本构关系的研究较少。通过在10%、20%、30%橡胶颗粒掺量的橡胶自密实混凝土中分别外掺体积掺量为0.5%、1.0%、1.5%的钢纤维,制备出钢纤维橡胶自密实混凝土试件,进行棱柱体轴心抗压试验,探讨钢纤维掺量、橡胶颗粒掺量对试件的典型力学特征量的影响,建立钢纤维橡胶自密实混凝土轴心抗压强度的本构关系。结果表明：钢纤维橡胶自密实混凝土试件呈现延性破坏的同时,其完整性也较好;随着橡胶颗粒掺量的提高,试件轴心抗压强度逐渐降低;当钢纤维橡胶自密实混凝土中的橡胶颗粒掺量较高时(20%、30%),钢纤维对橡胶自密实混凝土轴心抗压强度无明显的增强效果;橡胶颗粒的掺入提高了试件的峰值应变,当橡胶颗粒掺量为10%时,达到最大值,增长幅度为10%;不同的钢纤维掺入量对钢纤维橡胶混凝土的峰值应变普遍有增强效果,但没有呈现出明显的规律性;轴心抗压本构关系能反映钢纤维橡胶自密实混凝土力学性能。     

集束PBO纤维增强UHPC性能的研究

钢纤维和PVA纤维是UHPC常用的增强纤维。但是,钢纤维易腐蚀,且容易扎伤人。PVA纤维力学强度不高,限制了其应用。采用集束PBO纤维增强UHPC,考察其流动度、力学强度和收缩性能,并与钢纤维-UHPC、PVA纤维-UHPC进行比较。结果显示集束PBO纤维增强UHPC的综合性能优于PVA纤维增强UHPC,且掺量为2%(体积百分比)时,集束PBO纤维增强UHPC的抗弯性能和收缩性能与钢纤维增强UHPC相当,抗压强度则低20%。     

钢渣粉/聚酯纤维沥青混合料水稳定性研究

为了实现钢渣粉在沥青路面中的可持续利用,同时结合河南省冬季冰雪天气下路面的除冰情况,本文研究掺有聚酯纤维与钢渣粉沥青混合料的水稳定性。制备4种聚酯纤维掺量(0%、0.3%、0.4%、0.5%)AC-13沥青混合料开展复盐(掺量配比为NaCl：CaCl2：CH2COONa=1：1：2)冻融循环劈裂试验,结果表明聚酯纤维掺量为0.4%时,沥青混合料水稳定最好;在最佳纤维掺量下制备5种替代率(0%、25%、50%、75%、100%)钢渣粉沥青混合料,采用冻融劈裂抗拉强度比(TSR)确定最佳钢渣粉替代率为75%,混合料水稳定性最佳;通过冻融腐蚀因子K评价沥青混合料的抗侵蚀性能,结果表明：聚酯纤维/钢渣粉沥青混合料的抗侵蚀性能最强,聚酯纤维沥青混合料次之,普通石灰岩沥青混合料最弱。通过电镜扫描(SEM)、X射线衍射(XRD)技术探索钢渣粉/聚酯纤维沥青混合料界面粘附作用的改性机理。微观分析表明：掺量为0.4%的聚酯纤维形成的纤维网状结构以及沥青、钢渣粉(75%的替代率)和矿粉三者存在界面能量作用可以很好地改善沥青混合料的水稳定性。     

砂胶比、水胶比和钢纤维掺量对RPC性能的影响

在确定了胶凝材料各组分间的最佳比例和各级别砂的最佳比例后,采用正交试验,研究了不同砂胶比、水胶比、钢纤维掺量对RPC流动度、强度以及氯离子扩散系数的影响.结果表明,随砂胶比的增大,RPC的流动度减小,抗折、抗压强度减小,氯离子扩散系数减小.随水胶比的增大,RPC的流动度增大,抗折强度增大,氯离子扩散系数增大,但抗压强度...