硫酸钙晶须混凝土力学性能发展试验研究

研究目的:硫酸钙晶须是一种亚纳米纤维材料,强度和弹性模量很高,能够明显改善混凝土力学性能。本文对不同掺量的硫酸钙晶须混凝土在不同养护龄期下的轴心抗压强度和弹性模量进行试验研究,讨论不同硫酸钙晶须掺量对混凝土轴心抗压强度与弹性模量随龄期发展的影响规律,利用电子扫描显微镜对硫酸钙晶须混凝土进行微观形貌观察和能谱检测,分析硫酸钙晶须在混凝土中的最佳掺量问题,从微观角度解释硫酸钙晶须对混凝土力学性能的增强作用。研究结论:(1)硫酸钙晶须的掺入对混凝土基本力学性能有较为明显的提高作用,这种作用在早龄期非常显著,并随着龄期的增长趋于稳定;(2)存在最优硫酸钙晶须掺量值,掺量过低或过高都不利于混凝土力学性能的提高;(3)硫酸钙晶须对混凝土力学性能提高的微观机理是由于水泥浆体包裹硫酸钙晶须,形成空间骨架结构,部分晶须填充混凝土孔隙;(4)本研究成果可为高性能混凝土设计提供指导。     

聚丙烯纤维增强泡沫轻质混凝土力学性能试验研究

针对浇筑密度700 kg/m3的泡沫轻质混凝土掺加6种长度(3,6,9,12,15,19 mm)、不同掺量的聚丙烯纤维,开展抗压强度试验、劈裂抗拉强度试验和抗折强度试验,研究聚丙烯纤维对泡沫轻质混凝土力学性能的影响。结果表明:当纤维长度为3,6,9,12 mm时,泡沫轻质混凝土的抗压强度、弹性模量、劈裂抗拉强度、抗折强度均随着纤维掺量的增加先增大后减小;当纤维长度为15,19 mm,掺量≤0.2%时,其抗压强度、弹性模量、劈裂抗拉强度、抗折强度与基准值相比稍微增加,掺量0.2%时,各参数随着纤维掺量的增加而减小;纤维长度6 mm、掺量为0.6%时泡沫轻质混凝土的无侧限抗压强度、劈裂抗拉强度与抗折强度达到最大值。     

钢-聚丙烯纤维混凝土力学性能试验研究

为研究钢纤维类型、钢纤维掺量、聚丙烯纤维掺量三种因素对钢-聚丙烯纤维混凝土(Steel-Polypropylene Fiber Reinforced Concrete,简称SPFRC)力学性能的影响,设计三因素三水平正交试验。通过对SPFRC立方体抗压强度、抗折强度进行极差分析和方差分析,得到了三种因素对SPFRC的力学性能的影响程度和显著影响因素。结果表明:钢纤维掺量是影响SPFRC力学性能的主要因素,当钢纤维掺量从0增加到1%时,SPFRC立方体抗压强度降低了9.6%,抗折强度提高了14.7%。     

纳米碳酸钙对钢纤维混凝土物理力学性能的影响

试验研究了不同掺量纳米CaCO3对钢纤维混凝土物理力学性能的影响,并采用XRD和SEM微观手段对其改善机理进行了分析.试验结果表明,适量的纳米碳酸钙可以改善钢纤维混凝土的和易性,提高混凝土各个龄期的抗折和抗压强度.在掺有1.5%体积掺量的螺旋状的钢纤维混凝土中,纳米碳酸钙的最佳掺量为水泥质量的2%.     

活性粉末混凝土动静弹性模量试验研究

为获得活性粉末混凝土(RPC)的弹性模量随强度等级和钢纤维掺量的变化规律,并确定超声脉冲法和冲击回波法所测动弹性模量与其静弹性模量之间的定量关系,制作RPC试件24组,分别采用超声脉冲法、冲击回波法和静力法测定了各组试件的强度或弹性模量。基于试验结果,建立了RPC静弹性模量与立方体抗压强度及动弹性模量间的统计关系。结果表明:RPC钢纤维掺量对其抗压强度、弹性模量以及波速的影响较小,相应影响可以忽略;RPC静弹性模量随抗压强度等级的提高而增大;超声脉冲法表观波速约为冲击回波法的1.06倍,但两种方法所确定的动弹性模量相近,静弹性模量约为动弹性模量的0.9,呈现良好的线性关系;抗压强度相近时,RPC的弹性模量介于普通钢纤维混凝土和高强混凝土之间。     

CCM复合掺合料高性能混凝土试验研究

CCM复合掺合料具有物理填充作用,能够明显提高浆体硬化后的密实度和强度。通过掺加水泥用量15%、20%的CCM复合掺合料配制高性能混凝土来进行试验研究,结果表明,掺加CCM复合掺合料后混凝土强度发展对温度不敏感,混凝土水化温度降低。通过在京沪高铁悬灌梁中应用,证明20%掺量的CCM复合掺合料高性能混凝土能够提高3 d龄期的弹性模量和抗压强度,缩短张拉龄期,应用效果较好。     

不锈钢纤维对超高性能混凝土的 性能影响研究

通过抗压强度、抗折强度、弹性模量和荷载挠度曲线试验,研究不锈钢纤维对UHPC力学性能的影响;通过氯盐浸泡干湿循环试验,研究不锈钢纤维和镀铜钢纤维对UHPC耐锈蚀性能的影响。实验结果表明:不锈钢纤维对UHPC的抗压强度、抗折强度和弯曲韧性有显著的改善作用;当不锈钢纤维掺量为2%时,UHPC的抗压强度最高;在满足工作性能的前提下,不锈钢纤维的掺量和长径比越大,UHPC的抗压强度、抗折强度越高,弯曲韧性越好;不锈钢纤维的掺入,可提高UHPC的弹性模量;在氯盐浸泡干湿循环条件下,掺不锈钢纤维的UHPC几乎不会发生锈蚀现象,而掺镀铜钢纤维的UHPC经过1次干湿循环后表面会出现锈渍,并随着干湿循环次数的增加,掺镀铜钢纤维的UHPC表面会发生严重的锈蚀现象。     

聚丙烯纤维加筋水泥搅拌土拉压性能试验研究

为研究纤维掺量、水泥掺量及养护龄期对聚丙烯纤维加筋水泥搅拌土无侧限抗压强度及劈裂抗拉强度影响,进行纤维掺量为0~5%,增量0.5%,水泥掺量为10%,15%,20%和25%,养护龄期为7,14,28,60和90 d的抗压性能试验。研究结果表明:聚丙烯纤维加筋水泥搅拌土的无侧限抗压强度、劈裂抗拉强度及拉压比随着纤维掺量的增大而增大,延性随之增强。与未掺纤维的水泥搅拌土相比,纤维掺量5%,水泥掺量15%和养护龄期28 d的纤维水泥搅拌土的无侧限抗压强度提高了0.29倍,对应的峰值应变增大0.71倍;劈裂抗拉强度提高1.58倍,对应的峰值应变增大1.7倍,拉压比提高1.1倍。聚丙烯纤维对水泥搅拌土劈裂抗拉强度影响更显著。聚丙烯纤维加筋水泥搅拌土的无侧限抗压强度与劈裂抗拉强度随着水泥掺量和养护龄期的增大而增大,而峰值应变及延性则随之降低。研究结果对基坑工程纤维水泥搅拌桩设计、施工具有参考价值。     

硫酸钙晶须混凝土三重球弹性模量模型研究

研究目的:硫酸钙晶须作为无机纤维的一种,掺入混凝土后使混凝土力学性能获得了明显的提高。本文基于混凝土弹性模量三重球(Triple-sphere)模型,考虑硫酸钙晶须对混凝土弹性模量的贡献,采用Weibull分布,建立硫酸钙晶须混凝土弹性模量随龄期发展模型;对模型参数进行拟合,并分析不同硫酸钙晶须掺量对混凝土弹性模量的影响。研究结论:(1)基于Triple-sphere模型与Weibull分布建立了适用于硫酸钙晶须混凝土的弹性模量随时间发展模型,并通过试验数据确定了模型的关键参数,模型计算结果与试验值吻合良好;(2)不同硫酸钙晶须掺量的混凝土弹性模量计算结果表明,5 kg/m3硫酸钙晶须掺量对弹性模量提高效果最好,与试验结果相吻合;(3)本研究成果可以为高性能混凝土设计提供指导。     

高温对早龄期混凝土力学性能的影响

研究了掺10%粉煤灰和掺10%矿粉的早龄期(标准养护7,14,21,28 d)混凝土经历不同高温作用后质量烧失率和残余抗压强度的变化规律。结果表明:2种混凝土试件不同龄期的质量烧失率均随着温度(300,500,700℃)的升高而增大,并且相同龄期质量烧失率增长趋势相近;500℃高温时,掺粉煤灰混凝土试件14,21,28 d龄期的残余抗压强度分别降至常温时的92%,83%,63%,掺矿粉的混凝土试件分别降至常温时的89%,78%,62%;700℃高温时,2种试件残余抗压强度均降至常温时的30%～40%,基本丧失承载力。基于此给出了经受高温后早龄期混凝土残余抗压强度与温度的关系式,可供实际工程参考。     

液体速凝剂在铁路隧道喷射混凝土中的应用研究

为研究无碱液体速凝剂和碱性液体速凝剂对喷射混凝土抗压强度和耐久性能的影响,对掺加两种速凝剂的喷射混凝土试件进行了抗压强度、体积稳定性和快速冻融试验。试验结果表明:掺加无碱液体速凝剂可大幅度提高喷射混凝土28 d抗压强度,保有率达到106.8%,而掺加碱性液体速凝剂的混凝土28 d抗压强度比仅为57.5%;掺加无碱液体速凝剂的喷射混凝土试件在各龄期的收缩率均小于掺加碱性液体速凝剂的混凝土试件;掺加无碱液体速凝剂可有效提高喷射混凝土的抗冻性能,混凝土试件经受300次冻融循环未破坏,而掺加碱性液体速凝剂的混凝土试件在进行冻融循环125次时已完全破坏。     

水泥砂浆桩无侧限抗压强度试验研究

通过水泥砂浆桩无侧限抗压强度室内配比试验,研究不同水泥掺入比、不同掺砂量及不同龄期条件下水泥砂浆桩的无侧限抗压强度发展规律。试验研究表明:水泥土中掺入一定量的砂,可以明显地提高水泥砂浆桩的无侧限抗压强度。水泥掺入比相同时,28 d龄期的水泥砂浆桩的无侧限抗压强度为水泥土的2.2~3.7倍;水泥砂浆桩的无侧限抗压强度随着掺砂量的增加而增大,当掺砂量达到30%以后,强度随着掺砂量的增大而减小。水泥砂浆桩无侧限抗压强度随着水泥掺入比的增大而增大,随着养护龄期的增长而增大,其中前期的强度增长速率较快,后期较慢。水泥掺入比低、掺砂量低、龄期短的试件试件呈现塑性破坏,水泥掺入比高、掺砂量高、龄期长的呈现脆性破坏。本文的研究成果可为工程应用提供试验数据和理论依据。     

干湿循环条件下复合固化砂土抗压强度试验研究

为探究水泥、石灰以及长安大学4号固化剂和多种纤维复合固化砂土在干湿循环后的力学性能,利用正交设计方案进行无侧限抗压强度试验,并将试样进行扫描电镜(SEM)试验和能谱仪(EDS)检测对其微观机理进行分析。研究结果表明:3种固化剂及纤维均能有效提高复合固化砂土的无侧限抗压强度,其中龄期和固化剂品种对复合固化砂土的抗压强度影响最大,干湿循环次数次之,纤维掺量和固化剂掺量有一定的影响,而纤维品种对无侧限抗压强度的影响最小;纤维掺量0.45%,固化剂掺量8%时效果较好;纤维加筋固化砂土的无侧限抗压强度随着干湿循环次数的增加而显著下降。鉴于良好的抗干缩湿胀耐久性能,建议使用8%水泥与0.45%的改性聚丙烯纤维作为固化砂土的复合固化材料。     

玄武岩纤维、聚丙烯腈纤维和聚乙烯醇纤维对混凝土性能影响的对比研究

为了推进玄武岩纤维在铁路工程中的应用,采用与不同种类有机纤维对比分析的试验研究方法,从混凝土拌和物性能、力学性能、抗裂性能和耐久性能方面进行了研究。结果表明:在一定的掺量下,3种纤维的加入对混凝土拌和物性能影响均不大;玄武岩纤维对混凝土抗压强度和抗折强度影响不大,聚丙烯腈纤维和聚乙烯醇纤维对混凝土抗压强度影响不大,但会降低混凝土28 d龄期的抗折强度;3种纤维均有效抑制混凝土的早期开裂,玄武岩纤维和聚丙烯腈纤维的效果优于聚乙烯醇纤维;玄武岩纤维对混凝土电通量没有明显影响,聚丙烯腈纤维或聚乙烯醇纤维略增大混凝土电通量。3种纤维均可有效提高混凝土抗冻性,玄武岩纤维和聚丙烯腈纤维的效果优于聚乙烯醇纤维。     

桥梁用钢纤维混凝土最优砂率的试验研究

结合厦门至昆明国家重点公路干线的建设,配制了一批C40普通混凝土和钢纤维混凝土,对不同的钢纤维掺量分别采用了四种不同的砂率进行试验。通过对钢纤维混凝土各个龄期的抗压强度和抗拉强度的分析,得到了每一钢纤维掺量对应的最优砂率,为实际工程提供参考依据。     

玄武岩纤维改性碾压混凝土抗裂性能研究

研究目的:碾压混凝土性能优越,但作为路面材料缺乏深入研究,并且我国碾压混凝土基层的工程应用少,缺少明确的施工规范。本文以道路沥青路面玄武岩纤维改性碾压混凝土基层为研究对象,采用正交试验,确定最优的碾压混凝土级配方案,最后基于最优级配研究玄武岩纤维的不同掺量、不同长度对碾压混凝土抗裂性能影响特性。研究结论:(1)碾压混凝土设计级配建议选取为水泥用量240 kg/m3、用水量110～120 kg/m3、级配1、减水剂0. 2%,此级配强度和压实度高、改进的VC值低;(2)适宜长度和掺量的玄武岩纤维可利于抗压强度、抗折强度、劈裂强度、拉压比的增长,弹性模量和弹强比的降低,使得抗裂性能提高,考虑到经济因素,建议选取26 mm玄武岩纤维、掺量为0. 1%的改性碾压混凝土开展设计和施工推广;(3)本研究成果主要应用在道路路面基层工程领域,对今后碾压混凝土基层的设计和施工具有借鉴意义。     

隧道型钢混凝土粘结滑移力学性能研究

隧道初期支护中型钢混凝土其粘结滑移性能对支护协同变形、整体承载能力具有重要影响。本文针对在型钢混凝土组合结构中是否添加钢纤维进行两组推出试验,分析试件破坏特征,并结合有限元软件进行数值模拟,得到粘结滑移曲线,分析试件的粘结滑移性能,并在此基础上分析钢纤维掺量对试件特征荷载的影响规律,通过计算得出特征粘结强度。结果表明：(1)试件破坏模式呈现纵向劈裂破坏;(2)试件混凝土裂缝形态主要有以45°方向向四角延伸和垂直于翼缘中部方向两种;(3)试件粘结滑移曲线大致可分为无滑移段、滑移段、下降段和残余段四个阶段;(4)钢纤维的掺入不能显著提高型钢混凝土推出结构极限荷载和极限强度值,但可以提高型钢混凝土推出结构的残余荷载和残余强度值;(5)数值模拟结果较为理想,误差较小。所得结论可对隧道初期支护结构破坏特征研究、隧道设计与施工工程措施制定提供参考依据。     

超高性能注浆纤维水泥基材料力学性能研究

进行不同纤维率、不同纤维类型和不同纤维长度下注浆纤维水泥基材料(Slurry Infiltrated Fiber Cementitious Composites,SIFCC)的抗弯、抗压强度变化规律以及SIFCC的弯曲韧性研究。研究结果表明:在本文试验范围内,无论是废旧轮胎回收纤维还是端勾纤维,随着纤维率的增加,其对应SIFCC试件的抗压、抗弯强度均逐渐增加;同一纤维率下,掺端钩型纤维的试件的抗压、抗弯强度普遍高于掺回收纤维的试件的抗压、抗弯强度;且该条件下25 mm钢纤维相比13 mm钢纤维无论是在抗弯还是抗压方面的性能都有提高,因此在后续的SIFCC研究当中应尽量采用长纤维;弯曲韧性指数随着纤维率的提高而增大;针对弯曲韧性而言,在6%,8%和10%纤维率的范围内,8%纤维掺量的纤维利用效率最高。     

内养护技术对不同强度等级高性能混凝土性能的影响

使用多孔陶粒作为内养护水的引入媒介,针对铁路桥梁工程中常用的低强C30和高强C60高性能混凝土,对比研究内养护技术对高性能混凝土抗压强度、弹性模量、抗氯离子渗透性、抗早期开裂性能的影响和变化规律。结果表明:随着内养护水用量逐步增加,C30和C60高性能混凝土各龄期的抗压强度和弹性模量略有下降,但降幅不大;当陶粒掺量为20%时,C30混凝土的抗压强度和弹性模量分别下降19.5%和4.4%,而C60混凝土的抗压强度和弹性模量分别仅下降4.9%和3.8%;采用内养护技术后,混凝土的抗氯离子渗透性能明显提高,当陶粒掺量为20%时,C30和C60混凝土电通量的降幅分别达41.0%和58.5%,且C30和C60混凝土均在平板约束早期塑性开裂测试中历经48h未出现开裂,可见选择合理的内养护配合比,可以有效改善不同强度等级高性能混凝土的抗早期开裂性能,陶粒掺量过高或过低均无法达到理想的抗早期开裂效果。     

复合纤维混凝土的力学性能试验研究

研究在相同水灰比条件下,采用不同品种、不同形状的纤维对混凝土的力学性能及破坏形态的影响.结果表明,掺入一定的钢纤维,提高了混凝土力学性能,但力学性能随钢纤维形状的不同而异,随掺量的增加而增大;加入不同品种的聚丙烯纤维,对混凝土的力学性能有一定的影响,力学性能随纤维体积掺量表现出先增加后降低最后又增加的规律;选用钢纤维及聚丙烯进行混合形成复合纤维,得到在钢一聚丙烯复合条件下的最优体积率为1％,在最优体积率下复合纤维混凝土性能随聚丙烯的相对掺量增大而提高.