装配式结构接缝微膨胀自密实混凝土收缩和力学性能研究

现浇混凝土接缝的质量控制和补偿收缩是预制装配整体式混凝土结构的关键问题之一.本文选取粉煤灰和石灰石粉作为矿物掺合料,总掺量为胶凝材料总量的30%;选取硫铝酸钙型膨胀剂,按照胶凝材料总量的8%、10%和12%等量取代水泥,制备了拌合物工作性能满足规范要求的自密实混凝土.实验研究了自密实混凝土收缩性能(自收缩、干缩)和基本力学性能(立方体抗压强度、轴心抗压强度、劈裂抗拉强度和弹性模量)的影响规律.结果表明:掺加膨胀剂自密实混凝土的自收缩呈先膨胀后收缩规律;随着膨胀剂掺量增加,自收缩和干燥收缩均持续减小,立方体和轴心抗压强度以及劈裂抗拉强度降低,但弹性模量没有明显变化.从控制自密实混凝土早期收缩防止早期开裂考虑,膨胀剂掺量不宜低于10%;从控制自密实混凝土长期收缩防止后期裂缝考虑,可选取膨胀剂掺量不低于8%.     

预拌干料贮存期对补偿收缩混凝土抗拉强度的影响

预拌干料是一种将混凝土的原材料——水泥、砂子、石子在不加水的情况下按设计配合比拌合均匀、贮存的混合料,使用时掺加膨胀剂和水制成预拌补偿收缩混凝土。对预拌干料贮存不同时间、不同膨胀剂掺量的预拌补偿收缩混凝土进行劈裂抗拉试验,研究结果表明,膨胀剂掺量为6%时,预拌补偿收缩混凝土抗拉强度较大;随着贮存期延长,预拌补偿收缩混凝土抗拉强度不断降低,近似呈指数函数下降趋势,在贮存期10 d内降低程度较大;相同贮存期条件下,膨胀剂为6%的预拌补偿收缩混凝土抗拉强度损失率低于普通混凝土的,掺入适量的膨胀剂能够起到密实混凝土以及减少混凝土抗拉强度损失的作用。     

膨胀剂对免振捣自密实混凝土性能的影响

研究了膨胀剂掺量对自密实混凝土工作性、力学性能及体积稳定性能的影响;研究了养护制度,不同约束条件对膨胀剂在自密实混凝土中作用效果的影响。研究结果表明,无约束条件下所得到的掺膨胀剂的标养混凝土试块不能正确指导有钢筋约束的实际构件混凝土强度;无论是在干燥环境下,还是在潮湿环境下使用膨胀剂,都应通过试验慎重选择合适掺量。掺量过低,起不到补偿收缩作用,掺量过大,反而会产生负面效应。     

基于车桥耦合振动的空心板桥铰缝损伤评价指标分析

铰缝损伤是装配式混凝土空心板桥的典型常见病害,研究基于交通荷载下结构动力响应的铰缝损伤判别方法,将大幅降低检测耗时和费用。以典型桥例,应用自编的车桥耦合振动分析程序,针对多种典型的铰缝损伤工况,采用数值方法系统地分析了铰缝损伤对车载下桥梁动力响应的影响。结果表明铰缝损伤对桥梁跨中动力响应峰值及其横向分布有明显影响。通过对损伤前后桥梁动力响应变化特征的量化分析,提出了铰缝刚度和加速度幅值比两个铰缝损伤的评价指标,并通过算例进行了初步分析验证。研究结果可为空心板桥铰缝损伤检测与评价提供一种新的技术思路。     

补偿收缩混凝土研究进展

在水泥混凝土中掺入膨胀剂制得的补偿收缩混凝土具有有效减少混凝土早期自收缩、降低混凝土结构开裂风险的良好性能.本文总结了各类膨胀剂的膨胀机理,结合国内外学者对膨胀剂的研究成果,概述了各类膨胀变形测试方法的优缺点,阐述了影响膨胀剂发挥效能的因素,为工程实践中膨胀剂的使用提供参考.     

基于相对转角与位移的空心板桥铰缝损伤识别

在考虑剪切传递和侧向力基础上,建立弹簧铰缝的铰缝力学模型,推出铰缝损伤程度计算公式,代入相对挠度、剪力和相对转角,计算出铰缝损伤程度,定位损伤位置。研究发现,铰缝真实力是复杂的,因此若只考虑剪切传递并不完整,铰缝的侧向力也十分重要。依据既有铰接板理论,考虑铰缝的侧向力、损伤和变形,提出相应假设,绘制铰缝机械性模型和空心板桥计算模型。基于侧向力和剪切力产生的板梁相对转角和相对位移,建立提出了弹簧铰缝的力学模型,推出铰缝损伤程度的计算公式,并结合数值比较分析验证了计算理论的有效性,将相对挠度、剪力和相对转角代入公式,计算损伤程度,可有效发现铰缝损伤部位和计算损伤程度。结果表明,加载区域越接近损伤位置,损伤定位的精确性越显著,损伤程度识别结果的准确性越高。     

混凝土板梁桥合理构造数值分析

为研究不同桥面板厚度和铰缝深度对混凝土板梁桥的刚度及受力性能的影响,建立了30组简支板梁ANSYS有限元数值模型,通过施加中载和边载,取有代表性的板厚和铰缝深度进行分析。分析结果表明,随着桥面板厚度的增加,板梁挠度及板梁底横向拉应力逐渐减小,铰缝内的横向拉应力和竖向剪应力逐渐减小;随着铰缝深度的加大,各板梁挠度差逐渐减小,板梁底横向拉应力逐渐增大,铰缝内的横向拉应力和竖向剪应力逐渐减小;并且随着桥面板厚度的增加,铰缝深度对板梁桥的刚度及受力性能的影响效果逐渐降低。最后,建议板梁桥设计采用薄板梁厚桥面板的结构形式,以提高结构的整体刚度和改善受力性能。     

空心板铰缝结构耐用性能的试验研究

针对铰缝结构的经时耐用性能缺少有效的定量评价方法,造成铰缝部位成为桥梁结构设计和桥梁服役管理的盲区这一问题,基于试验研究定义了空心板铰缝协同工作系数,用空心板铰缝协同工作系数来评价铰缝结构对相邻空心板协同工作程度．在此基础上,建立了相应的回归计算模型,通过引入铰缝钢筋锈蚀率随时间变化的计算公式,建立了空心板铰缝协同工作系数随时间变化的计算公式．对常用的深、中、浅3种空心板铰缝形式的经时耐用性能进行了评价．结果表明：深、中、浅的排序逐渐恶化;浅、中2种铰缝结构的服役寿命相近,除冰盐环境下不同跨度的空心板梁桥的使用年限大致在3～6a波动;深铰缝结构的抗蚀能力较强,不同跨度的空心板梁桥的使用年限大致在6～29a波动．     

混凝土自收缩的测定及若干因素对自收缩影响规律的研究

采用非接触式电涡流位移传感器设计了自密实混凝土自收缩试验方法,进行自密实混凝土自收缩试验,考察粉煤灰单掺、粉煤灰与矿渣复掺、胶结料用量、水胶比对自密实混凝土自收缩的影响规律,并在试验的基础上提出自密实混凝土的自收缩计算模型.研究表明,该模型能够准确地对自密实混凝土的自收缩进行有效预测,可供相关研究人员进行参考.     

空心板梁桥铰缝病害分析和维修方法研究

通过对上海市绕城高速南段42座空心板梁桥铰缝典型病害的分析,总结了简支空心板铰缝破坏的病害特征,并结合病害特征综合分析铰缝损坏的原因。进一步对铰缝破坏的维修工艺进行研究,提出一种合理的铰缝维修方法,并通过维修前后板梁外观特征的检查和相邻板梁挠度差的定量测试对铰缝的维修效果进行评定,证明了该方法的有效性。从而为高速公路的简支空心板梁铰缝维修提供参考和建议。     

钢管混凝土的体积形变研究及其膨胀模式的改善

分析了钢管混凝土的收缩与膨胀特性,认为冷缩和徐变收缩是造成膨胀钢管混凝土收缩的主要原因,混凝土是按照弹性回伸机理进行补偿收缩的。针对膨胀钢管混凝土的特点,开发出储能延迟膨胀剂,采用该种膨胀剂改变了钢管混凝土传统补偿收缩模式,使钢管混凝土按照延迟膨胀模式进行,减少了自应力的损失,有效利用了膨胀能,大大提高了钢管混凝土的承载力。     

新型销接钢筋铰缝弯剪复合作用下传力性能

为了研究铺装层厚度和销接钢筋铰缝对空心板桥铰缝传力性能的影响规律,通过改变桥面铺装层厚度和铰缝的配筋形式,设计了2组共4个梁式铰缝试件。进行了弯剪复合作用下结构开裂荷载、通缝荷载和极限荷载测试,与不带铺装层铰缝结构相比,传统结构加铺装层后分别提高了7.7%、114.3%和25.9%,新型销接钢筋铰缝结构加铺装层后分别提高了9.8%、61.3%和58%;与传统铰缝结构相比,新型销接钢筋与铺装层组合使用分别提高了28.6%、66.7%和88.2%,单独使用新型销接钢筋铰缝结构分别提高了26.2%、121.4%和50%。弯剪荷载作用下,加载侧与铰缝间荷载传递,在铰缝界面开裂前依靠界面黏结力,界面开裂后依靠界面黏结力和抗拉钢筋,界面裂缝贯通后,依靠抗拉钢筋传递荷载;铰缝与非加载侧自始至终通过界面黏结力实现荷载传递,新型销接钢筋铰缝多重横向受力钢筋自下而上依次破坏,破坏过程呈现出一定的延性。     

钢管膨胀混凝土收缩应变计算模型

在室内自然环境下对3个混凝土圆柱体进行长期收缩变形试验研究,并采用最小二乘法对试验数据进行非线性拟合分析,研究钢管混凝土收缩机理。在钢管混凝土收缩机理研究基础上提出钢管膨胀混凝土收缩应变计算模型。研究结果表明:掺合膨胀剂对素混凝土初期(1 0 0 d内)收缩应变抑制较大,对后期收缩应变影响较小;对钢管混凝土收缩应变初期(3 0 0 d内)影响较大,初期收缩应变几乎不变;钢管混凝土收缩应变主要是核心混凝土自发收缩产生的,自发收缩应变约为1×1 0-4;计算模型考虑了膨胀剂含量、混凝土强度等级、水泥品种和养护方法对核心混凝土收缩影响,该计算模型可预估钢管膨胀混凝土收缩变形规律。     

膨胀剂掺量对自密实混凝土抗渗性的影响

通过实验研究了不同膨胀剂掺量对自密实混凝土抗渗性能的影响,同时以混凝土180天内的干缩值及变形＂落差＂作为辅助指标,确定了膨胀剂的最佳掺量。     

氧化镁复合膨胀剂对高性能混凝土变形特性的影响

从氧化镁复合膨胀剂对高性能混凝土安定性能和力学性能的影响规律出发,系统研究了该新型氧化镁复合膨胀剂在不同养护方式下对高性能混凝土变形特性的影响规律.结果表明:在确保安定性的前提下,氧化镁复合膨胀剂在高性能混凝土适宜掺量为不超过8%.内掺8%的氧化镁复合膨胀剂对高性能混凝土力学性能影响不大,但对高性能混凝土的变形特性有显著影响.在饱水养护条件下,氧化镁复合膨胀剂既具有较大的早期膨胀性能,又具有一定的持续微膨胀性能;在密封养护条件下,氧化镁复合膨胀剂的掺入能完全消除高性能混凝土的早期自收缩,产生自膨胀;在干燥养护条件下,氧化镁复合膨胀剂的掺入对高性能混凝土的干燥收缩也表现出明显的抑制效果,至120 d测试龄期时干燥收缩的减缩率仍然高达50.2%.     

管廊混凝土中镁质膨胀剂的水化与膨胀特性研究

地下管廊混凝土易产生收缩变形和渗漏开裂等病害,严重影响管廊结构安全和服役寿命。在管廊混凝土中掺加膨胀剂,可补偿其收缩变形,降低开裂。该文使用镁质膨胀剂,通过差热/热重分析仪对比不同温度对镁质膨胀剂的水化程度的影响,采用X射线衍射分析和扫描电镜研究不同龄期和水泥掺量下镁质膨胀剂的水化程度和水化产物形貌,分析其对混凝土收缩补偿效果。结果表明:镁质膨胀剂随养护温度升高水化加快,在50℃养护条件下的反应速率约是20℃养护条件下的2倍,水化产物特性无改变;镁质膨胀剂在大量水泥中水化呈六方板状,晶体尺寸小于0.1μm,易聚集在水泥水化产物周围,产生局部膨胀开裂。掺镁质膨胀剂管廊混凝土由收缩转变成微膨胀,随掺量和养护龄期增加,混凝土试件膨胀率会逐渐增加,养护到90 d后,膨胀速率逐渐变缓,可避免混凝土管廊胀裂风险。     

内养护剂、膨胀剂、减缩剂对高强混凝土早期收缩的影响

文章采用非接触式混凝土收缩变形测定仪研究了内养护剂、膨胀剂、减缩剂及内养护剂与膨胀剂双掺、内养护剂与减缩剂双掺、膨胀剂与减缩剂双掺对高强混凝土早期收缩性能的影响。研究结果表明:内养护剂、膨胀剂、减缩剂的掺入均能明显降低高强混凝土的早期收缩值;单掺条件下,减缩剂的效果最好;双掺条件下均能产生叠加效应,其中0.20%内养护剂与2%减缩剂、10%膨胀剂与2%减缩剂双掺减缩效果最好,48h早期收缩值分别降低了70%和76%,且内养护剂与膨胀剂、内养护剂与减缩剂双掺中内养护剂与膨胀剂、减缩剂之间存在一定的比例关系,不同的掺入比例对收缩有显著影响。     

受腐蚀的铰缝结构的受力性能分析

对受腐蚀的铰缝结构的受力性能进行试验研究和有限元分析。通过考虑材料弹塑性、非线性以及界面接触等的影响,揭示后浇铰缝与预制板之间纵向抗剪黏结力对结构整体性的影响规律。研究结果表明:腐蚀作用造成的后浇铰缝与预制板之间黏结力下降,由此导致铰缝传递水平剪力的能力大大降低,预制板结构体系的受力形式有可能由整体受力向水平面内组合板受力形式转变。     

克服典型病害的新型预应力混凝土空心板梁设计

提出了一种新型预应力混凝土空心板梁结构形式。采用匹配预制,界面设置剪力键的方法解决铰缝问题;采用双向预应力筋布置,保证桥梁纵向受力的同时,也防止了梁体纵向裂缝的出现,并保证匹配界面存在压应力。同时,采用底板开孔的方法,减少预应力混凝土空心板梁内外的温差,采用顶板切槽式拉毛,保证顶面桥面铺装与预应力混凝土空心板梁的粘结作用。设计算例的有限元分析表明,匹配预制双向预应力开孔混凝土板梁的底板,纵桥向和横桥向压应力储备分别大于2.58 MPa和0.16 MPa,有效的防止了底板纵向裂缝和铰缝病害的产生。     

高铁站房主体超长结构无缝混凝土施工技术

对超长钢筋混凝土结构施工采用了一种新方法,即用膨胀加强带＋施工缝施工方法来代替后浇带,用掺膨胀剂的补偿收缩混凝土作为结构材料,采用间歇式无缝施工的方法,实现了超长钢筋混凝土结构的无缝施工。