高温后掺纳米CaCO_3混凝土劈裂抗拉性能研究

为研究不同高温后掺纳米碳酸钙(NC)混凝土的劈裂抗拉性能,进行了不同NC掺量(0%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%和3.0%)混凝土的高温试验,对分别采用自然冷却和喷水冷却方式后的NC混凝土进行了加载试验.分析了温度、NC掺量及冷却方式等对混凝土劈裂抗拉强度的影响.结果表明:随着受热温度的增加,NC混凝土的劈裂抗拉强度逐渐降低.在混凝土中添加适量的NC可以改善混凝土高温后的劈裂抗拉性能.不同的冷却方式对NC混凝土劈裂抗拉强度有不同的影响:高温(尤其是400℃以上)后采用喷水冷却的混凝土静置两周后,其劈裂抗拉强度均高于采用自然冷却后的劈裂抗拉强度.同时,800℃后,自然冷却的NC混凝土试块在室内放置两周后多数发生自行坍塌情况,几乎完全丧失强度.研究结果可为进一步开展纳米混凝土高温后的其它力学性能和耐久性能提供参考.     

火灾高温后混凝土残余强度的试验研究

为研究冷却方式对不同类型水泥混凝土高温后残余强度的影响,设置了温度为500℃、600℃、700℃、800℃、900℃的梯度,分别对采用复合硅酸盐水泥和矿渣硅酸盐水泥的立方体标准试块进行高温后力学试验。通过试验考察不同冷却方式下试块高温后的破坏形态、残余强度,并进行XRD分析,解释了冷却方式、水泥种类、受火时间等因素对高温后混凝土残余强度的影响。试验表明:高温后混凝土的破坏形态与其采用水泥种类及受火时间有关;冷却方式对不同水泥混凝土高温后的残余强度影响不同。     

受火温度和时间对喷水冷却后混凝土剩余抗压强度的影响

通过对不同受火温度和时间喷水冷却后混凝土试块剩余抗压强度的试验研究,得到高温后混凝土试块的受压破坏特征和混凝土剩余抗压强度与受火温度和受火时间的耦合关系.研究结果表明:随着受火温度的升高和受火时间的增加,喷水冷却后混凝土剩余抗压强度整体上呈逐步降低的趋势;但在受火温度较低(θ≤500℃)或受火时间t较短(t≤100 min)时,混凝土剩余抗压强度反而有所上升,分析其原因为在较低受火温度或较短受火时间作用时,适当的高温促进了混凝土内部未水化的水泥熟料进一步水化完全,此时高温对混凝土强度的有利作用大于其分解、变形不协调等不利作用.试验建立高温后混凝土剩余抗压强度与受火温度和受火时间的计算公式,并根据抗压强度的损失比例大小对火灾的大小进行评价,将火灾分为大火((θ-20)·t·(φ)＞ 110 000)、中火(90 000＜(θ20)·t·(φ)≤110 000)和小火((θ-20)·t·φ≤90 000) 3种类型.     

高性能混凝土高温后劈裂抗拉强度试验研究

在不同温度相同恒温时间以及相同温度不同恒温时间两种情况下对C40高性能混凝土立方体试件的劈裂抗拉强度进行试验研究,分析讨论了不同高温作用后混凝土材料劣化的机理以及对劈裂抗拉强度的影响,探讨了劈裂抗拉强度随温度变化的规律。结果表明,高温后对混凝土的劈裂抗拉强度影响最大的因素是作用的最高温度,在相同的恒温时间条件下,C40高性能混凝土的劈裂抗拉强度随着经历温度的升高总体呈下降趋势;在相同的试验温度条件下,混凝土的劈裂抗拉强度随着试验时间的延长会出现反弹现象。     

高温后纳米SiO_2混凝土力学性能试验研究

火灾高温是引起混凝土损伤的重要原因之一,纳米混凝土常温下的力学性能与普通混凝土有较大差异,为研究纳米(纳米二氧化硅,以下简称NS)混凝土高温后的力学性能,采用高温电炉对不同NS掺量的混凝土试块进行了加热并选取不同冷却方式至室温,然后采用电液伺服机对其进行了抗压、劈裂抗拉加载试验.结果表明:随着温度的升高,混凝土的质量损失逐渐增加,抗压和劈裂抗拉强度不断降低.将NS加入混凝土中能增强混凝土的耐高温力学性能,相对于普通混凝土,相同受热温度下,NS混凝土的抗压和劈裂抗拉强度均有所提高,综合来看,NS掺量为1.0%～1.5%时最为适宜.冷却方式对混凝土的力学性能产生不同的影响,相同情况下,喷水冷却后混凝土的强度低于自然冷却后的强度,且400℃以上时,两者之间的差异更为明显.     

高温中纤维纳米改性橡胶混凝土力学性能试验研究

纤维纳米改性橡胶混凝土(SFNS-CRC)是一种新型环保高性能混凝土,通过对其标准立方体试件高温中力学性能试验,探究温度、钢纤维体积率和纳米二氧化硅掺量对该种新型改性橡胶混凝土抗压和劈裂抗拉强度的影响.选用橡胶体积掺量为10%,的橡胶混凝土,在此基础上考虑了4种不同钢纤维体积率(0,、0.5%,、1.0%,、1.5%,),3种不同纳米二氧化硅掺量(0、1%,、2%,)和4种不同温度(20,℃(室温)、200,℃、400,℃和600,℃).抗压和劈拉性能试验在实验室自行研制的混凝土材料高温中力学性能抗压和劈拉试验机上进行.试验分析了试件的破坏形态、高温中质量损失、试件抗压和劈裂抗拉强度的变化及破坏机理.研究结果表明:钢纤维和纳米二氧化硅对橡胶混凝土高温中力学性能改性效果较为理想,同时使橡胶混凝土高温中的破坏形态得到极大改善,试块完整性更好,趋于延性破坏;高温中SFNS-CRC抗压和劈裂抗拉强度提高显著,且后者提高更加明显;随钢纤维掺量增加,高温中试件强度逐渐提高;纳米二氧化硅最佳掺量为1%,.     

高温下与高温后Q550D高强钢材料力学性能试验

高强钢具有强度高、韧性好、可焊性优良等优点,其在土木工程中的应用越来越广泛.高强钢在火灾下的力学性能是钢结构抗火设计的重要影响因素.为获取高温下与高温后Q550D高强钢材料的力学性能,基于稳态试验方法,对Q550D高强钢开展了拉伸试验,考察了不同冷却方式(自然冷却与浸水冷却)与过火温度对Q550D高强钢力学性能的影响,获取了不同温度工况下Q550D高强钢的应力-应变曲线和高温下与高温后各项力学性能参数指标(弹性模量、屈服强度、抗拉强度和极限伸长率)的折减系数,并将试验结果与已有规范和文献结果进行了对比分析.结果表明:高温下Q550D高强钢的弹性模量、屈服强度、抗拉强度随着试验温度的升高而逐渐下降,其折减系数均低于各国规范的取值;当温度超过400℃时,高温下Q550D高强钢的弹性模量、屈服强度和抗拉强度下降明显,当温度超过700℃时,3个力学性能指标均接近于零;不同冷却方式与过火温度对Q550D高强钢的弹性模量影响不大;当温度低于600℃时,高温冷却后Q550D高强钢的屈服强度和抗拉强度的折减并不明显,当温度超过600℃时,屈服强度和抗拉强度显著下降,且自然冷却方式下的下降程度更大;高强钢与普通钢高温冷却后的屈服强度与抗拉强度存在较大差别.     

高温下钢筋与混凝土的黏结性能试验与分析

为研究钢筋混凝土构件在高温下的黏结性能,制作了25个中心拉拔试件及8个温度场试件,同时制作了标准立方体试块.对钢筋、标准立方体试块及中心拉拔试件分别进行室温(20℃)、100℃、200℃、400℃和600℃加温,完成了高温后钢筋抗拉强度试验、高温下标准立方体试块劈裂抗拉强度试验、温度场试验及中心拉拔试验.根据温度场试验研究结果,提出一种简易的高温下中心拉拔试验的方法,阐述不同温度下钢筋强度、混凝土抗拉劈裂强度及钢筋与混凝土黏结性能的退化规律,并从混凝土的力学性能退化角度分析了高温环境对黏结强度的影响,并以割线刚度的方法定量地研究了高温对黏结刚度的影响.试验结果表明:高温后钢筋强度在低于400℃时变化不大,高温下混凝土劈裂抗拉强度基本呈线性下降,且高温下钢筋与混凝土的黏结强度变化趋势与混凝土抗拉强度衰减趋势相近.以滑移量0.015mm为临界点,黏结刚度与温度的关系曲线呈现两种不同变化形式.     

高温养护和粉煤灰掺量对外掺氧化镁混凝土膨胀和劈裂抗拉强度的影响

主要研究了不同温度加速养护条件下,掺入不同量MgO膨胀剂和粉煤灰的混凝土试件的膨胀性能和劈裂抗拉强度,明确高温养护对外掺MgO混凝土膨胀与劈拉强度的影响规律。结果表明,随着养护温度的升高,混凝土的膨胀将加快,膨胀曲线趋于平缓的时间就越短;MgO掺量的增加不仅使混凝土的膨胀值增大,而且对其劈拉强度造成影响。适当掺量的MgO可能使混凝土劈拉强度有所增加,当MgO掺量过大时,则对混凝土劈拉强度没有贡献,甚至可能使其强度降低;粉煤灰对MgO的膨胀有明显的抑制作用,提高了高掺量MgO混凝土的劈裂抗拉强度。     

钢-混组合梁的火灾试验及剩余承载力

完成了3根试验梁的火灾试验,测试了钢-混组合梁受火时的温度场、挠度变形和裂缝分布情况,并对受火后的3根试验梁分别展开静载试验,实测了其剩余承载力和破坏形态.基于高温后混凝土强度表达式和温度场分布函数,推导出高温后的混凝土受压区高度计算公式.结果表明,恒载作用下,3根试验梁的竖向挠度随受火时间的增长而明显增加.简支T梁和箱梁的顶板混凝土未见明显裂缝,连续箱梁负弯矩区的顶板混凝土出现数条横向贯通裂缝,裂缝宽度随构件受火时间的增长而增大.箱梁的混凝土顶板温度上升较慢,其耐火性能优于T梁.所提的剩余承载力计算方法具有良好的精度.     

行车荷载引起桥梁振动对修复混凝土性能影响

为了确定混凝土材料在早龄期时受到振动对混凝土抗拉性能的影响,采用对处于初凝与终凝之间的混凝土材料进行不同振动参数的振动,比较受到振动混凝土和未受到振动混凝土抗拉性能的变化.在混凝土初凝到终凝过程中,分别在6个不同时间点,采用4种不同的频率和振幅的组合,对成型的混凝土试块持续振动30min;将受到振动的混凝土试块与未振的混凝土试块一起养护到指定龄期后进行劈裂抗拉强度试验.根据获得的76组抗劈裂强度结果分析,处于初凝与终凝之间混凝土材料在频率较低情况下,对振动的振幅大小比较敏感,当受到较大振幅(5mm以上)的振动时,混凝土材料的抗拉强度会有所下降.     

纳米SiO_2-超细粉煤灰混凝土力学性能的试验研究

为研究混凝土的绿色化和高性能化,进行了不同纳米SiO_2掺量下超细粉煤灰混凝土的静态压拉试验,分析了纳米SiO_2掺量对超细粉煤灰混凝土压拉强度的影响和最优掺量下对超细粉煤灰混凝土的破坏形态影响。试验结果表明:普通混凝土和超细粉煤灰混凝土试件的抗压和劈裂抗拉强度均随纳米SiO_2加入量的增大显示先上升后下降的趋势,当纳米SiO_2加入量为0.8%时,普通混凝土试件的抗压和劈裂抗拉强度增幅效果最好;当纳米SiO_2加入量为1.0%时,超细粉煤灰混凝土试件的抗压和劈裂抗拉强度增幅效果最好;试件的抗压和劈裂抗拉破坏形态均为脆性破坏,但超细粉煤灰混凝土掺入1.0%纳米SiO_2后抗压和劈裂抗拉破坏程度明显得到改善。     

高温后方钢管全再生混凝土短柱轴压试验研究

为了研究不同冷却方式下高温后方钢管全再生混凝土短柱的轴压力学性能,设计制作9根短柱试件依次进行高温试验和轴心受压试验,探讨历经温度(20℃、200℃、400℃、600℃、800℃)和冷却方式(自然冷却、喷水冷却)对轴压破坏形态、极限承载力、初始刚度、刚度退化及延性的影响。试验结果表明:试件最终破坏形态为钢管撕裂和钢管鼓曲斜压破坏;高温作用后试件极限承载力降低较为显著,但受自然冷却和喷水冷却的影响不明显;试件初始刚度随温度的升高而不断降低,喷水冷却作用对试件初始刚度有二次削弱;试件刚度退化曲线经历了平台段、快速下降段、平缓下降段、平稳段,冷却方式对试件刚度退化的影响不大;试件的延性随温度的升高呈先降低后升高的趋势,喷水冷却作用会降低试件的延性。     

低掺量下钢纤维混凝土抗拉和抗折性能试验研究

为研究低掺量下钢纤维对混凝土劈裂抗拉强度以及抗折强度的影响,以钢纤维体积掺量、钢纤维类型、混凝土基体强度等级为主要参数,进行了钢纤维混凝土立方体劈裂抗拉标准试验以及小梁抗折标准试验研究.结果表明:钢纤维的掺入对混凝土劈裂抗拉强度以及抗折强度有显著提高,钢纤维体积掺量为0.9%时,劈裂抗拉强度提高37%,抗折强度提高18%;钢纤维的掺入显著改善了混凝土抗拉及抗折破坏形态,试件破坏后整体性较好;波纹型钢纤维和端钩型钢纤维的劈裂抗拉性能及抗折性能要优于螺纹型钢纤维.     

高强度螺栓高温后材料性能试验研究

为考察高强度螺栓高温后材料力学性能，对10.9级M22大六角头高强度螺栓高温冷却后试样进行拉伸试验，研究了不同加热温度、不同冷却方式下高强度螺栓材料的屈服强度、抗拉强度和弹性模量的变化规律.结果表明，两种冷却方式下，高强度螺栓材料力学性能的变化规律基本一致，当加热温度不超过400℃时，高强度螺栓材料的屈服强度、抗拉强度基本不受加热温度的影响；当温度不超过300℃时，弹性模量基本不变.随着温度升高，高强度螺栓材料的屈服强度、抗拉强度、弹性模量迅速下降，当温度达到600℃时，高强度螺栓材料的屈服强度、抗拉强度、弹性模量下降到常温的70%～78%.根据试验结果，拟合得到高强度螺栓高温后材料的屈服强度、抗拉强度和弹性模量的折减系数计算公式.屈服强度、抗拉强度的折减系数结果与部分文献的结果一致，但弹性模量折减系数相差较大，有待进一步研究.     

带粉刷层混凝土试块高温后抗压性能试验及数值模拟

以过火温度和粉刷层厚度等参数为主要研究对象,通过27个带混合砂浆粉刷层的混凝土立方体试块高温作用后的抗压性能试验,并与其热-结构耦合数值计算分析的结果进行对比.研究结果表明:高温作用后混凝土的损伤程度与过火温度、粉刷条件、恒温持时和静置时间等有关;过火温度越高,损伤越严重,抗压强度越低;粉刷层对遭受火灾作用的混凝土结构有较好的保护作用,能有效减少外部能量输入结构;四面受火混凝土试块的温度分布呈环形分布由表面向内部温度逐渐降低,且试块截面4个角部温度最高.     

粉煤灰混凝土的单轴与劈裂抗拉强度研究

采用混凝土与螺纹钢筋组成的单轴抗拉试验装置及传统的劈裂抗拉试验装置,实施以早龄期为中心粉煤灰混凝土的单轴抗拉及劈裂抗拉强度试验,并与普通混凝土的试验结果作比较.试验结果表明,粉煤灰混凝土的抗拉强度随龄期的发展规律与普通混凝土存在较大差异,虽然粉煤灰在中长龄期抗拉强度有大幅增长,但其最终抗拉强度仍明显低于普通混凝土.另外,单轴抗拉强度明显高于劈裂抗拉强度,而劈裂抗拉强度与规范公式的计算结果基本接近.在对试验结果进行回归分析的基础上,分别建立劈裂、单轴抗拉强度与抗压强度的关系公式,以及劈裂-单轴抗拉强度关系式.     

骨料含量对混凝土拉伸徐变等性能影响的试验研究

通过试验研究骨料含量对混凝土抗压强度、劈裂抗拉强度和自收缩的影响,结果表明:混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度在1d龄期时,受骨料含量的影响较小;骨料含量在55%~70%的范围内,混凝土3,7,14,28d龄期时的抗压强度和劈裂抗拉在随着骨料含量的增加而逐渐增加,骨料含量在70%增加到75%时,混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度随着骨料含量的增加而逐渐减小;混凝土的拉伸徐变的变形随骨料含量的增加而增大;混凝土的自收缩随着骨料含量的增加而逐渐减小。     

聚丙烯-玄武岩混杂纤维再生混凝土高温性能试验研究

通过对聚丙烯-玄武岩混杂纤维再生混凝土(recycled aggregate concrete,RAC)立方体试件进行高温后力学性能试验研究,分析了不同纤维掺量及不同目标温度对混杂纤维RAC抗压强度及劈裂抗拉强度的影响,还探讨了不同高温下混杂纤维RAC试件的表观形态和质量损失。结果表明:同样高温作用下,与素RAC相比,混杂纤维RAC试件的表面损伤程度有所降低,质量损失率略有增大,而且除200℃外,随着玄武岩纤维掺量的增加其质量损失率逐渐增大。混杂纤维RAC试件的抗压强度和劈裂抗拉强度随所受温度的升高先增大后减小,200℃温度下强度均略有增大。在相同温度条件下,掺入混杂纤维的RAC的抗压强度和劈裂抗拉强度均大于素RAC,其中聚丙烯和玄武岩纤维掺量均为0.1%时试件强度为同温度条件下最高。通过对试验数据的统计分析,建立了不同纤维掺量下混杂纤维RAC的相对抗压强度和相对劈裂抗拉强度随温度变化的关系式,为RAC在工程实际中的应用提供了一定的参考价值。     

低坍落度聚丙烯纤维混凝土的高温后性能研究

为探索聚丙烯纤维(polypropylene fiber,PPF)长度和掺量对低坍落度混凝土的影响,设计了171组基准混凝土和PPF混凝土标准立方体试块,尺寸为150 mm×150 mm×150 mm,并开展了常温下和高温后低坍落度混凝土的抗压强度试验和劈裂抗拉强度试验.基于试验结果给出PPF对低坍落度混凝土抗压强度和劈裂抗拉强度的影响规律,并结合电镜扫描结果分析低坍落度PPF混凝土的微观结构和破坏机理.结果表明:在适宜的长度和掺量范围下,PPF的掺入较明显改善高温前后的力学性能;同时在一定掺量下,发现PPF高温气化有助于混凝土的应力释放,提高了残余抗压强度.