生态型RPC材料的断裂力学行为研究

以质量分数为50%～60%的超细工业废渣取代水泥,以普通黄砂取代磨细石英砂,制备了2个系列不同配比的生态型RPC材料,并研究了纤维掺量及养护制度对其断裂力学性能的影响规律.结果显示,随着纤维掺量的增加,生态RPC的断裂能及断裂韧度不断提高;在标准养护条件下,生态RPC的延性指数在纤维体积率为2%时最大.随着养护温度的提高,生态RPC的极限断裂强度不断提高,但同时其脆性也在增加,从而表现出断裂能、断裂韧度和延性指数受养护制度影响的变化规律各不相同.     

养护制度对活性粉末混凝土承载力的影响研究

为了研究活性粉末混凝土在不同养护制度条件下对承载能力的影响,制作了30个活性粉末混凝土试块和2根HRB500级钢筋活性粉末混凝土简支梁,进行抗压、抗折和抗弯承载力研究试验,分析试块与试验梁的承载力大小随温度的变化情况,利用扫描电镜研究了在不同养护制度下活性粉末混凝土内部结构变化。研究结果表明：（1）当试件养护温度在[常温 ~ 180 ℃]范围内,活性粉末混凝土（RPC）质量损失很小;（2）当温度低于180 ℃时,随着温度升高,水泥水化反应加剧,RPC微观结构得到改善,抗压强度提高;（3）当温度达到设定值后,继续保持设定温度养护较非恒定温养护的抗压强度高;（4）当养护温度达到180 ℃时,RPC基体中仍存在未水化颗粒,由此可以假定养护温度仍可以提高。     

不同活性掺合料RPC力学性能试验研究

为了研究不同活性掺合料的活性粉末混凝土(RPC)在不同养护温度条件下的基本力学性能,分别对24组不同养护温度、不同活性掺合料的RPC试件,进行抗压强度和抗折强度试验。结果表明:同一种活性掺合料替代硅灰比例相同时,高温养护条件下的RPC试件力学性能优于常温养护条件下的RPC试件;在相同温度下,不同活性掺合料替代硅灰比例为40%~60%时,RPC试件抗压强度大小依次为:粉煤灰微硅粉石英砂;活性掺合料种类和替代硅灰比例的改变对RPC试件抗折强度影响不是很大;钢纤维的掺入对RPC试件的强度有一定的提高作用。     

基于MATLAB模拟的RPC抗氯离子渗透性分析

为研究不同活性掺合料活性粉末混凝土(RPC)在不同养护龄期下的抗氯离子渗透性能,利用MATLAB进行氯离子渗透模拟和线性拟合.对3组不同养护龄期、不同活性掺合料的RPC试件,在NEL试验条件下进行抗氯离子扩散系数试验,测定数据进行验证.结果表明:MATLAB软件可以较好地模拟RPC试件中氯离子二维扩散过程及其发展趋势,并对RPC试件氯离子扩散系数与养护龄期关系进行线性拟合;在相同养护龄期下,不同活性掺合料替代硅灰比例相同时,RPC试件抗氯离子渗透能力的大小依次为粉煤灰>硅粉>石英砂;同一种活性掺合料替代硅灰比例相同时,不同养护龄期RPC试件抗氯离子渗透能力的大小依次为28d>14d>7d.     

RPC构件的宏观裂缝和微观结构关系分析

为了研究活性粉末混凝土(RPC)构件良好的内部结构组织,分别对不同温度下的3根RPC梁进行静载试验,观察其裂缝的开展情况.利用扫描电子显微镜(SEM)对活性粉末混凝土的微观结构进行研究分析.结果表明:高温养护的RPC更具有良好的内部结构组织,在同级荷载下,高温养护的RPC构件比常温养护的裂缝开展宽度相对小些;RPC中的水泥水化产物中主要的是C-S-H凝胶、其次是Ca(OH)2,没有发现钙矾石等其他水化产物;RPC中没有粗骨料,颗粒之间没有明显的界面过渡区,所以抗裂性更好;钢纤维的加入,填充了RPC的内部缺陷,减少了微裂缝数量,提高了RPC的界面强度.     

高温作用下活性粉末混凝土的孔结构研究

为探究活性粉末混凝土孔结构与强度的关系,本文研究了配合比参数对RPC抗压强度的影响,同时,使用X-CT、压汞法和氮气吸附法测试了热水养护与高温养护下RPC的孔结构.试验结果表明,通过优选组分配制出了在热水养护下抗压强度为205.3 MPa和在200℃高温养护下抗压强度达271.6 MPa的RPC;高温养护样品在介孔范围内的孔数远大于热水养护的样品,而微米孔径上的孔体积始终小于热水养护样品,高温养护能有效细化孔径和提高RPC的抗压强度,结合运用3种测试方法能够更详细地描述RPC从介孔到大孔的孔径分布情况.     

基于最紧密堆积理论制备活性粉末混凝土的试验研究

基于水泥基材料的最紧密堆积理论,本试验研究设计了使用本地原材料的活性粉末混凝土(reactive powder concrete,RPC)基础配合比,并通过变换基础配合比参数,系统地研究了养护制度、水胶比、外加剂以及富余系数等对RPC性能的影响.结果表明:热水养护时间以3 d为宜;随着水胶比的增大RPC抗压强度下降,但是流动性增大;消泡剂的掺入可以改善试件内部结构从而使试件内部更加密实充足,但其掺量不宜过大,其最优掺量约为0.8%;配合比计算时富余系数宜取1.4;试验成功制备了抗压强度超过160 MPa的RPC.     

掺短切碳纤维活性粉末混凝土的受压力学性能研究

通过对28组不同尺寸的立方体试件、14组棱柱体试件的受压试验,探讨碳纤维活性粉末混凝土(RPC)在不同养护制度和纤维掺量下的棱柱体抗压强度、弹性模量、峰值应变、泊松比、横向变形系数等参数,并建立了弹性模量和峰值应变的拟合公式和碳纤维活性粉末混凝土应力-应变曲线上升段方程.此外,根据立方体试件受压破坏的现象对碳纤维作用的机理做了初步的探讨;利用环境扫描电镜技术,对碳纤维RPC的微观结构进行了初步研究.     

掺钢纤维活性粉末混凝土的受压力学性能研究

通过掺加钢纤维改善活性粉末混凝土(RPC)脆性性能．进行28组不同尺寸的立方体试件、14组棱柱 体试件的受压试验,探讨钢纤维RPC在不同养护制度和纤维掺量下的立方体抗压强度及其尺寸效应、棱柱 体抗压强度、弹性模量、峰值应变等物理力学性能指标,并根据立方体试件受压破坏的现象对钢纤维作用 的机理做了初步的探讨．     

浅谈活性粉末混凝土

介绍了活性粉末混凝土（RPC）的基本性能、配制原理、制作工艺与养护制度,概述了应用现状及应用中存在的问题与发展趋势。     

大跨活性粉末混凝土连续刚构桥的性能研究

活性粉末混凝土(RPC)在热养护条件下几乎没有收缩,并且在长期荷载作用下的徐变也很小,本文探讨了RPC在大跨梁式桥中应用的可能性.以主梁的应力和结构的刚度为控制目标,拟定了一座主跨为200 m的RPC连续刚构桥,通过与同跨度预应力普通混凝土刚构桥的比较,讨论了不同主梁材料对大跨度连续刚构桥静力性能、稳定性及抗震性能的影响.分析结果表明:由于RPC具有较高的韧性及强度,在不降低结构正常使用性能的前提下,RPC主梁比普通混凝土主梁减轻自重达53%,其主梁截面的几何尺寸往往是由结构的刚度而不是强度控制;同时更轻的结构自重降低了惯性荷载,从而改善了整个结构特别是桥墩的抗震性能;并且桥梁上部结构自重的减轻提高了结构抵抗使用荷载的有效性,增大了桥梁结构的跨径.     

高温对活性粉末混凝土抗压强度和热膨胀性能的影响

研究了不同钢纤维掺量的活性粉末混凝土(RPC)高温后的抗压强度和20~800℃温度段内的线膨胀系数,借助TGDSC测试手段对RPC热膨胀性能变化规律进行机理分析。结果表明:随温度升高,RPC抗压强度呈下降趋势,在200℃内下降缓慢;200℃以上下降较快;钢纤维掺量越高,剩余抗压强度越高;线膨胀系数总体呈现先升高后下降的趋势,钢纤维掺量为1%时较素RPC大,钢纤维掺量大于等于2%时较素RPC小。     

原材料对RPC强度的影响初探

就我国国情下不同性能的原材料对RPC强度的影响进行了初步的探索,试验观察到要配制高强度的RPC混凝土,宜优先采用625号水泥、剔除了粗骨料的石英砂、经浓硫酸表面处理后的硅灰、325目石英粉以及DSF-2型减水剂,此外,还可掺入13mm长的钢纤维来改善RPC的力学性能。     

型钢外包活性粉末混凝土(RPC)界面粘结性能研究

进行了6个试件的型钢外包活性粉末混凝土(RPC)短柱推出试验,分析了活性粉末混凝土(RPC)与型钢界面的破坏过程和粘结机理,得出了沿锚固长度方向粘结应力的分布规律,提出了界面粘结强度的计算方法,探讨了影响粘结性能的主要因素,基于试验结果给出了型钢外包活性粉末混凝土(RPC)界面极限粘结力的计算公式且计算结果与试验结果吻合良好。研究成果为型钢外包活性粉末混凝土(RPC)结构计算理论建立以及有限元分析提供了试验依据。     

高温后活性粉末混凝土微观结构分析

试验分析了高温后活性粉末混凝土（RPC）的外观、质量损失和抗压强度随温度的变化情况;利用扫描电镜（SEM）研究了经历不同高温后的RPC微观结构变化和物相组成.结果表明：经历温度低于400oС时,水泥水化反应和火山灰反应互相促进,RPC微观结构得到改善,抗压强度较常温时有所提高;经历温度为400～800oС时,C-S-H凝胶由连续块状变为尺寸较小的分散相,钢纤维与基体粘结界面处的裂纹逐渐形成并扩展,聚丙烯纤维融化后的孔道加剧了RPC的内部缺陷,RPC微观结构不断恶化,抗压强度逐渐降低.     

二次受力下钢筋RPC外包型钢梁的受弯性能

为探究新型材料对钢结构性能的增强效果,通过外包钢筋活性粉末混凝土（RPC）对受荷状态下的型钢梁进行加固并分析其受弯性能。通过二次受力下的抗弯试验,分析了钢筋RPC外包型钢梁的破坏过程和初始荷载、RPC强度、型钢强度对梁抗弯承载力的影响,并对试验结果进行了有限元模拟验证。结果表明：在不同参数影响下,外包钢筋RPC增强后的型钢梁与纯钢梁相比抗弯承载力提高17~2倍,破坏过程表现出良好的延性;受力过程中型钢与RPC界面未发生黏结破坏,两者能够共同工作;钢筋RPC外包型钢梁的极限承载力随初始荷载的增大而减小,随RPC强度和型钢强度增大而增大。根据试验结果,提出了二次受力下钢筋RPC外包型钢梁受弯承载力计算公式以及RPC强度折减公式,试验值、计算值和模拟值三者吻合良好。     

CFRP配筋活性粉末混凝土梁延性和变形性能

在对不同参数CFRP配筋活性粉末混凝土梁受弯性能试验研究的基础上,对CFRP配筋活性粉末混凝土梁的延性和变形性能进行了研究,并采用数值分析对CFRP配筋活性粉末混凝土梁的延性性能进行了参数分析.试验和分析结果表明:与CFRP配筋普通混凝土梁相比,CFRP配筋活性粉末混凝土梁具有良好的延性和变形能力;提出的荷载-挠度曲线下降段斜率公式能较好地反映出结构实际受力情形,由此计算的基于能量定义的延性指标与试验值吻合较好;采取增大混凝土极限压应变、增加预应力筋无黏结长度、增大受压钢筋的配筋率或降低有效预应力均能有效增大发生混凝土压碎破坏CFRP配筋RPC梁的延性和变形能力.