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.     

高性能再生骨料混凝土力学性能研究

对高性能再生骨料混凝土的力学性能进行了研究。试验结果表明高性能再生骨料混凝土的立方体抗压强度稍低于同强度等级的高性能天然骨料混凝土,而其弹性模量明显低于高性能天然骨料混凝土。随着强度的提高,高性能再生骨料混凝土的弹性模量也提高。     

含粗骨料超高性能混凝土高温性能的研究进展

与高性能混凝土类似,含粗骨料超高性能混凝土(Ultra High Performance Concrete with Coarse Aggregate,UHPC-CA)经历高温后残余力学性能会发生变化,甚至出现高温爆裂行为.为了推进UHPC-CA的实际应用进程,结合现有文献分析了含湿量、纤维、加热速率、骨料、加载应力和...     

石墨尾矿对再生粗骨料混凝土力学性能影响的研究

研究了石墨尾矿对再生粗骨料混凝土工作性能、破坏形态及力学性能的影响.结果表明,再生粗骨料混凝土坍落度随石墨尾矿掺量的增加而降低,而且石墨尾矿再生粗骨料混凝土的破坏形态与再生粗骨料混凝土相似.同时,再生粗骨料混凝土抗压强度随着石墨尾矿掺量的增加呈现先上升后下降的趋势.当石墨尾矿替代率为20％、再生粗骨料替代率为30％时混...     

3D打印粗骨料混凝土力学性能

研发了一种可以连续、稳定的打印最大粒径10 mm的粗骨料混凝土3D打印系统。对比测试了3D打印粗骨料混凝土与浇筑混凝土的力学性能,发现3D打印粗骨料混凝土抗压强度呈现细微的各向异性特征(差异在5%以内),而抗折强度呈现显著的各向异性特征(差异在20%～25%之间);与浇筑混凝土相比其抗压强度降低10%～15%,垂直于打印方向的抗折强度(F_y与F_z)降低10%～15%,平行于打印方向的抗折强度(F_x)降低30%～35%。通过微观结构分析发现,3D打印粗骨料混凝土的总孔隙率与浇筑混凝土总孔隙率相近,但3D打印粗骨料混凝土存在明显的层间薄弱区,其灰度值比平均灰度值低25%,说明在层间薄弱区的孔隙分布更加密集,3D打印混凝土中体积在10 mm³以上的大孔隙率较浇筑混凝土高出10.6%。特有的层间结构和较高的大孔隙率导致3D打印混凝土力学性能的各向异性特征和强度的降低。对比发现,3D打印粗骨料混凝土的水泥用量比以往研究中3D打印砂浆的水泥用量减少17.8%～49.6%。     

钢纤维再生粗骨料混凝土的力学性能试验研究

基于再生混凝土本身存在一些特性缺陷,试验设计从钢纤维体积率、再生粗骨料置换率以及混凝土的水灰比对钢纤维再生混凝土试块进行力学试验.结果表明:掺入钢纤维的再生混凝土强度值均有所增加;再生骨料置换率和水灰比与钢纤维混凝土的力学强度呈负相关;通过对再生骨料置换率影响下钢纤维再生混凝土劈裂抗拉强度与抗压强度之间的关系,做出拟合曲线,并得出数据模型.     

细骨料种类对高温后高性能混凝土力学性能的影响

通过对分别含有河砂和机制砂两种细骨料的C40高性能混凝土试件在高温烧透作用后的力学性能试验研究,分析讨论了细骨料种类对不同高温烧透后的高性能混凝土力学性能的影响,探讨了混凝土力学性能随温度变化的规律.试验研究表明,高温后对高性能混凝土的力学性能影响最大的因素是作用的最高温度,在相同的烧透条件下,C40高性能混凝土的力学性能随着经历温度的升高总体呈下降趋势;河砂混凝土和机制砂混凝土的力学性能在300℃、500℃和700℃高温后的的变化趋势基本一致;虽然机制砂混凝土的力学性能不如河砂混凝土的力学性能,但机制砂混凝土依然具有非常广阔的应用前景.     

矿物掺和料对高性能再生混凝土力学性能的影响

采用公路拆除后废弃混凝土生产再生粗骨料并测试其性能指标,用70%再生粗骨料取代率和净浆裹石法配制高性能再生混凝土.以矿物掺和料品种、掺量为影响因素,开展高性能再生混凝土力学性能试验研究.试验结果表明,高性能再生混凝土的流动性能随着单掺粉煤灰或复掺粉煤灰与矿渣掺量的增大而变好,但其弹性模量、抗压强度降低.结合试验成果和课题组此前试验数据,拟合出适用于高性能再生混凝土弹性模量的计算模型.     

再生骨料透水混凝土力学性能和耐久性研究

从优化水泥基体角度出发,搭配使用不同掺量的再生细骨料,旨在全面提升再生骨料透水混凝土力学性能、渗透性和耐久性. 首先,采用单纯形重心设计法对水泥（C）、粉煤灰（FA）和硅灰（SF）组成的三元胶凝体系进行优化设计,获得高性能水泥基体. 然后,分析了高性能水泥基体和再生骨料质量分数（0%、30%和50%）对透水混凝土力学性能和耐久性的影响. 试验发现,使用高性能胶凝材料,可以显著提升再生骨料透水混凝土的抗压强度和冻融耐久性,且可满足渗透性要求. 当再生骨料质量分数为0%、30%和50%时,28 d抗压强度分别提升72.4%、100%和44.2%;50次冻融循环质量损失分别为1.5%、2.2%和2.5%. 此外,研究发现再生骨料透水混凝土的破坏模式与胶凝材料性能和再生骨料质量分数相关,可为再生骨料透水混凝土设计和应用提供参考.     

骨料粒径对混凝土力学性能影响研究

为研究粗骨料平均粒径对混凝土力学性能的影响,利用MTS试验机进行了M40、M80和M110砂浆及对应不同粗骨料粒径混凝土的准静态压缩与劈裂试验,获得了各试件的准静态压缩应力-应变曲线和劈裂应力-时间曲线,分析了粗骨料粒径对不同等级混凝土的影响程度,并借助双因素方差分析方法研究了砂浆抗压强度和骨料粒径对混凝土抗压强度的影响程度.结果表明:随着粗骨料粒径的增加,混凝土的抗压强度、杨氏模量和抗拉强度具有相似的变化趋势,即呈现出先增大后减小的趋势,粗骨料粒径对混凝土抗压强度的影响随着砂浆强度的增加而变大,对杨氏模量的影响却随着砂浆强度增大而减小;砂浆抗压强度对混凝土压缩强度的影响程度要大于骨料粒径.      

颗粒整形后粗骨料特征及其对混凝土性能的影响

以小型球磨机为模拟整形动力来源,研究了颗粒整形后粗骨料基本特征参数的变化规律,并与其应用性能进行关联分析.结果表明:整形过程根据粗骨料颗粒变化情况分为三个阶段:针片状颗粒转换阶段,棱角消除阶段以及颗粒破碎阶段;适当的颗粒整形使粗骨料配制混凝土的流动度有较大提升同时不降低强度,但是过度整形会对流动度和强度产生不利影响;在整形前期,针片状转换造成的堆积密度增加是影响混凝土流动性的关键参数,整形后期,粗骨料颗粒形貌的圆形化是影响混凝土流动性的主要因素;堆积休止角作为综合评价粗骨料颗粒间内摩擦力的参数对于整形后粗骨料与流动性的关联性最为紧密.     

再生粗集料对混凝土性能的影响

为了研究再生粗集料的强度和砂浆附着率对混凝土性能的影响,采用对比试验,以再生粗集料的强度和砂浆附着率为变量配制C50强度等级混凝土,并对C50混凝土的工作性、强度和耐久性进行研究．结果表明,再生粗集料砂浆的附着率对再生粗集料的基本性质影响比较显著．再生粗集料的砂浆附着率对混凝土强度的影响变化不大,而对混凝土的塌落度、碳化深度和电通量影响比较显著．     

二级配骨料随机分布混凝土动态特性数值模拟

混凝土是民用、工业、安全防护等建筑中最常用的材料之一,具有抗压强度高、工艺简单、抗腐蚀性好、抗耐性优良等特点。在使用过程中,不仅要承受准静态荷载作用,还需考虑爆炸、冲击等动载荷的作用,因此有必要进行混凝土动态特性研究。利用ANSYS/LS-DYNA软件,对粗骨料粒径和体积含量不同二级配混凝土动态特性进行模拟,分析粗骨料粒径和体积含量对二级配混凝土动态特性影响规律。研究表明:随着粗骨料最大粒径的增加,二级配混凝土峰值应力呈下降趋势;随着粗骨料中间粒径和体积含量增大,二级配混凝土峰值应力均呈现先增大后减少趋势。     

轻骨料混凝土配合比设计的试验研究

为研究轻骨料混凝土的抗压性能,以奎屯生产的陶粒为轻粗骨料,采用松散体积法设计了6种轻骨料混凝土的配合比,测定了混凝土拌和物的和易性及混凝土的立方体和轴心的抗压强度,轻骨料混凝土的和易性较相同水灰比的普通混凝土差,立方体抗压强度与轴压强度的比值约为0.72。探讨了水灰比和砂率对轻骨料混凝土的强度及密度的影响程度,水灰比与砂率对轻骨料混凝土抗压强度的影响显著,正交分析其极差≥4;水灰比的影响较砂率大,二者极差比为1.68。     

应变率效应对再生混凝土动态力学性能的影响

通过约束再生混凝土单轴受压动态力学试验,研究了应变率效应对约束再生混凝土力学参数的影响.分析不同应变率下再生混凝土动态破坏特征以及受压应力-应变关系全曲线,可以发现:在不同应变率、再生粗骨料取代率或体积配箍率下,再生混凝土单轴应力-应变关系曲线的上升段基本一致,而下降段差异较为明显;随着应变率的提高或再生粗骨料取代率的增加,下降段曲线随之变陡,而随着箍筋配箍率的提高,下降段曲线明显随之趋于平缓.通过试验数据回归分析,提出约束再生混凝土受压峰值应力和峰值应变动态放大系数函数模型;随着应变率的提高,约束再生混凝土受压峰值应力和峰值应变均随之增大;而约束再生混凝土受压峰值应变动态放大系数增加幅值低于受压峰值应力动态放大系数的增加幅值;进一步分析了应变率效应对约束再生混凝土初始弹性模量的影响规律,确定了初始弹性模量和应变率的函数关系,并给出了初始弹性模量动态放大系数函数模型.随着应变率的提高,约束再生混凝土初始弹性模量动态放大系数随之增大,但其增长幅度要比受压峰值应力和峰值应变动态放大系数的增长幅度小.     

Different Curing Systems on Mechanical Properties of Ultra-High Performance Concrete with Coarse Aggregate

High durability and high tensile strength makes ultra-high performance concrete( UHPC) an ideal material for bridges,while its early shrinkage in the construction of cast-in-situ mass concrete leads structure crack-easily,which restricts the application of UHPC in deck system. Whether reasonable amount of coarse aggregate can influence the strength of UHPC and improve the shrinkage performance or reduce the cost is still in doubt. Besides,in order to improve its constructability and workability, whether autoclaved curing system of UHPC can be changed remains to be further researched. In response to these circumstances, a systematic experimental study on the strength of UHPC mixed with coarse aggregate in different ratios has been presented in this paper. The three curing systems,namely standard curing,180-200 ℃/1. 1 MPa autoclaved curing,and hot water curing were tested to reveal the relationship between UHPC's properties and curing systems,and the UHPC ' s microstructure was also preliminarily studied by scanning electron microscope( SEM). The experimental research can draw the following conclusions. Under the condition of the same mix ratio, autoclaved curing guarantees the highest compressive strength,followed by hot water curing and standard curing. The compressive strength of concrete increases with the temperature in the range of 25 to 90 ℃ hot water curing,and high temperature in precuring period can speed up the strength development of UHPC,but the sequence of precuring period does not obviously affect the results. In 90 ℃ hot water and autoclaved curing,the strength is over 150 MPa,and it has little relation with gravel ratio. While the value increases first and then decreases in a lower temperature curing with the increasing of gravel amount,even only about 80 MPa at room temperature. The strength increases moderately along with the increase of the curing age by standard curing,especially in the initial stage.     

集料对高强混凝土力学性能影响的试验研究

通过试验研究了集料的品种、最大粒径与级配、粒形及砂率对高强高性能混凝土的抗压强度、抗拉强度和弹性模量等的影响，为配制高强高性能混凝土提供了理论支持。     

露石水泥混凝土表面特性分析

露石水泥混凝土路面是一种新型路面结构形式。由于粗集料的外露,表现出良好的抗滑,降噪及防眩等表面特性。本文介绍了露石水泥混凝土路面的原理,分析了路用性能与粗集料外露的关系及施工工艺要点,为露石水泥混凝土路面的推广应用提供借鉴。