水灰比对热环境中混凝土早期水化物相组成与强度发展的影响

大体积混凝土内部水化热以及制品的外部热源养护使得胶凝材料早期水化反应处在一定的温度场中,其物相组成与强度发展不同于常温养护。通过试验研究不同水灰比混凝土在不同环境温度下的早期水化物相组成和强度发展历程,采用劈裂抗拉强度与抗压强度的比值评价其脆性。试验结果表明,随着环境温度的提高,不同水灰比混凝土抗压强度呈现增长趋势。不同水灰比混凝土的劈裂抗拉强度在50℃环境温度下最高,温度继续升高,劈裂抗拉强度呈现降低趋势,且低水灰比混凝土劈裂抗拉强度降低明显。在较低温环境下,水灰比对水泥石物相组成几乎没有影响;而在较高温环境中,水灰比不同,水泥石物相组成也不相同。     

不同养护条件下钢纤维掺量对RPC强度的影响

为了研究钢纤维含量和养护条件对活性粉末混凝土强度的影响规律,进行了五种钢纤维体积掺量和标准、高温、自然三种养护条件下的活性粉末混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度试验。试验结果表明,随着钢纤维体积含量的增加,混凝土的抗压强度有一定的增强,当钢纤维体积含量大于3.5%时,其抗压强度不再增加;随着钢纤维体积含量的增加,劈裂抗拉强度在钢纤维含量小于2%情况下,增长较明显,其中标准养护下的劈裂抗拉强度的增幅为12.5%,高温养护下的劈裂抗拉强度增加了1.14倍,而自然养护下的劈裂抗拉强度的增幅为22.7%。当钢纤维体积含量超过2%,其劈裂强度几乎保持不变,强度值为10.8MPa。高温养护条件有利于活性粉末混凝土的抗压强度的增强,但对劈裂抗拉强度影响不大。     

纤维及二次养护对C60 HPC高温后强度的影响

为研究纤维及二次养护对C60高性能混凝土(high performance concrete, HPC)高温后强度的影响,对掺加聚丙烯纤维、钢纤维及混杂纤维(聚丙烯纤维和钢纤维混掺)的C60 HPC进行模拟火灾试验;待试件冷却至常温(20℃)后,分别设计2组试验(一组为直接加载,另一组为继续标准养护14 d后进行加载),测定其抗压强度和劈裂抗拉强度。试验结果表明:随受火温度升高,各纤维掺量C60 HPC抗压强度和劈裂抗拉强度均下降;与不掺或单掺纤维相比,混掺纤维可显著降低高温对混凝土的损伤;对高温后C60 HPC进行二次养护可使其抗压强度和劈裂抗拉强度得到一定程度回升。     

超高性能混凝土高温后残余力学性能试验研究

测定了抗压强度高于140MPa的含粗骨料超高性能混凝土和活性粉末混凝土遭受高温作用后的残余抗压强度、残余劈裂抗拉强度和残余断裂能。结果显示,两种超高性能混凝土的残余强度均随着目标温度的升高而呈现先增大再降低的趋势,而残余断裂能均随着目标温度的升高逐渐降低。各目标温度下,含粗骨料超高性能混凝土的残余抗压强度均高于活性粉末混凝土,但其残余劈裂抗拉强度和断裂能低于后者。活性粉末混凝土在300℃临界温度下的峰值残余抗压强度和峰值残余劈裂抗拉强度分别比常温时提高了26.8%和19.3%,800℃高温后的强度损失率分别为72.3%和81.4%。含粗骨料超高性能混凝土在400℃临界温度下的峰值残余抗压强度和在300℃目标温度下的峰值劈裂抗拉强度分别比常温时提高了34.0%和6.8%,800℃高温后的强度损失率分别为70.2%和84.9%。所以,对于有抗火灾高温要求的工程结构,含粗骨料超高性能混凝土适合用于受压构件,而活性粉末混凝土适宜于抗弯构件。     

高温后沙漠砂混凝土抗压强度恢复试验研究

采用不同替代率沙漠砂制备沙漠砂混凝土,研究其高温后经二次养护抗压性能。通过高温后沙漠砂混凝土抗压强度试验,分析试件质量损失变化及温度、沙漠砂替代率对抗压强度影响;通过二次养护后抗压强度及SEM试验,分析二次养护龄期和方式对沙漠砂混凝土抗压强度和微观结构影响。试验结果表明：随温度升高,沙漠砂混凝土质量损失率逐渐增大,抗压强度逐渐减小;随沙漠砂替代率增加,抗压强度呈先增大后减小趋势;高温后沙漠砂混凝土内部孔洞、微裂缝数量增多,微观结构劣化严重。高温后沙漠砂混凝土经过二次养护,随养护龄期增加,抗压强度恢复率呈先增大,到达峰值后呈下降或持平趋势。     

商品混凝土早期强度随龄期增长规律的试验研究

对五种不同强度等级(C20,C30,C40,C50和C60)的183个混凝土试件分别进行了五个龄期(3 d,7 d,14 d,28 d和60 d)的立方体抗压强度、劈裂抗拉强度试验研究,分别得出了标准养护条件下不同强度等级混凝土在不同龄期的抗压强度统一计算公式和劈裂抗拉强度随龄期增长的经验公式;并给出60 d龄期内各个龄期混凝土劈裂抗拉强度与立方体抗压强度之间的换算公式。对三种不同强度等级(C20,C40,和C60)的45个混凝土构件(100 mm×100 mm×375 mm)分别进行了五个龄期(3 d,7 d,14 d,28 d和60 d)的轴心抗拉强度试验研究,得出了轴心抗拉强度随龄期增长的经验公式,给出了60 d龄期内各个龄期混凝土轴心抗拉强度与劈裂抗拉强度之间的换算公式。上述公式为今后修订现行《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)中有关耐久性的条目提供了重要的试验数据和背景材料。     

隧道二衬结构纤维混凝土高温后基本性能

研究了不同种类纤维、不同温度和不同保温时间下,混凝土试件高温作用后的质量损失率、相对动弹性模量,进行了抗压强度和劈裂抗拉强度试验,测试其残余强度,讨论了温度、保温时间和纤维种类对其高温后基本物理力学性能的影响,并分析了有机纤维改善混凝土高温后性能的机理。研究表明,高温作用后,基准混凝土性能下降较快,且温度达到700~800℃时,发生爆裂;掺入两种有机纤维都能有效降低混凝土高温作用下的爆裂。掺入有机纤维可以减少高温作用下混凝土的水分蒸发量,降低混凝土的质量损失。高温作用下,混凝土试件的劈裂抗拉强度比抗压强度下降更快。随着保温时间的延长,混凝土的强度损失明显增大。不同纤维均可以降低混凝土高温作用下的强度损失,缓解高温作用下混凝土内应力可能引起的破坏,降低爆裂的可能性。     

早龄期混凝土高温性能试验研究

针对目前施工工地频繁发生火灾,如何处理现场上经历火灾后的混凝土构件的问题,提出了研究早龄期混凝土高温性能的思路。对强度等级为C30的早龄期混凝土进行了高温试验,探讨了受高温时的龄期、高温目标温度和冷却方式对试件经历高温后可恢复的残余强度的影响。研究发现：这3个因素对早龄期混凝土高温后残余抗压强度影响较大。养护龄期3d时的混凝土试件高温后可恢复的残余强度最大;龄期为7～28d的混凝土经受高温后,在两种冷却条件下,随着所经受的高温温度增大,其可恢复的残余强度变化趋势类似;小于28d龄期的试件喷水冷却后,其可恢复的残余强度比自然冷却的明显提高,与28d龄期混凝土受热后残余强度的规律相反。     

玄武岩纤维增强纳米二氧化硅混凝土高温后力学性能的试验研究

对高温作用下的素混凝土、纳米SiO₂混凝土、玄武岩纤维增强纳米SiO₂混凝土进行抗压、劈裂抗拉和抗折试验,建立了混凝土强度预测模型。结果表明：各组混凝土抗压强度均在400℃时达到峰值,此时各组混凝土较常温时提高范围为3.5%～6.8%,随后逐渐降低;劈裂抗拉强度和抗折强度均随着温度的升高而逐渐降低,800℃时,素混凝土的劈裂抗拉强度残余率和抗折强度残余率分别为27.6%、36.2%。纳米SiO₂的掺入提高了素混凝土的抗压、劈裂抗拉和抗折强度。掺入玄武岩纤维后的纳米SiO₂混凝土在800℃高温后的抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度最大分别提高了33.7%、15.6%、17.2%。建立的高温作用后混凝土强度预测模型的精确度较高。     

镍铁渣混凝土的力学性能、干缩行为及其与浆体孔结构的关系

制备了不同掺量的镍铁渣混凝土,对其抗压强度、劈裂抗拉强度、弹性模量和干燥收缩进行了测试,并使用压汞法对同配比净浆的孔结构进行了表征。结果表明,镍铁渣混凝土的抗压强度随镍铁渣掺量的提高出现先提高后下降的现象,这与孔结构变化有显著关系。当镍铁渣掺量在20%以上时,混凝土早期强度增长较为缓慢,经90 d龄期养护后基本可以弥补早期形成的强度差。镍铁渣的掺入降低了混凝土的劈裂抗拉强度,但混凝土的弹性模量提高。蒸汽养护可以一定程度激发镍铁渣的活性,但并不能弥补其取代水泥造成的强度损失。20%掺量以内的镍铁渣混凝土具有比纯水泥混凝土较小的干燥收缩,这与镍铁渣掺入后混凝土孔隙率降低、弹性模量提高等相关。     

Experimental study of mechanical properties of normal-strength concrete exposed to high temperatures at an early age

In China, accidental fires are known to occur during construction, causing concrete to be exposed to high temperatures when it is at an early age (i.e. “young”). In this paper, compressive and splitting tensile strengths of concretes cured for different periods and exposed to high temperatures were obtained. The effects of the duration of curing, maximum temperature and the type of cooling on the strengths of concrete were investigated. Experimental results indicate that after exposure to high temperatures up to 800 °C, early-age concrete that has been cured for a certain period can regain 80% of the compressive strength of the control sample of concrete. The 3-day-cured early-age concrete was observed to recover the most strength. The type of cooling also affects the level of recovery of compressive and splitting tensile strength. For early-age concrete, the relative recovered strengths of specimens cooled by sprayed water are higher than those of specimens cooled in air when exposed to temperatures below 800 °C, while the changes for 28-day concrete are the converse. When the maximum temperature exceeds 800 °C, the relative strength values of all specimens cooled by water spray are lower than those of specimens cooled in air.     

轻骨料预湿程度对混合骨料混凝土力学性能的影响

研究了用不同预湿程度的页岩陶粒与碎石以体积比1：1混合配制的混合骨料混凝土拌合物性能和力学性能.结果表明,随着陶粒预湿时间的延长,混合骨料混凝土拌合物坍落度经时损失逐渐减小,7d抗压强度逐渐降低,劈拉强度与抗折强度在轻骨料预湿时间小于1h时略有增加.28d抗压强度、劈拉强度、抗折强度和弹性模量都逐渐增加.用预湿1h的陶粒配制的混合骨料混凝土7d与28d的拉压比和折压比与轻骨料混凝土相比几乎没有降低,其弹性模量比同条件的轻骨料混凝土高32.9%,比强度高10.5%.     

混杂纤维增强高性能混凝土(HFHPC)高温力学性能及微观分析

研究了混杂纤维增强高性能混凝土(HFHPC)与普通混凝土(NC)的高温力学性能,测试了两种混凝土试件在承受常温及200、400、600、800℃高温后的抗压、劈裂抗拉和抗折强度及试件烧失量,采用SEM观察高温后的混凝土微观组织变化。结果表明:混杂纤维可显著提高混凝土的常温及高温力学性能。在所试验温度下的HFHPC混凝土的抗压、劈裂抗拉和抗折强度均高于NC混凝土,且在400℃时,达到最大值。400℃以后,HFHPC混凝土的力学性能随着温度升高而降低,但仍显著高于同温度时NC混凝土的强度值,特别是劈裂抗拉强度的提高尤为明显,至800℃时HFHPC混凝土的抗压、劈裂抗拉、抗折强度分别为同温度时NC混凝土的1.24、4.5和1.61倍。     

影响混凝土断裂性能若干因素的试验研究

采用RILEM推荐的双参数：临界应力强度因子(KIC^S)和临界裂缝尖端张开位移(CTODC)，同时还采用了特征长度lch研究了不同粗骨料粒径、不同硅灰掺量以及不同养护条件下这3个因素对混凝土断裂特性的影响。试验结果表明，粗骨料粒径增大，高强混凝土的抗压强度、弹性模量、劈拉强度和临界应力强度因子增大，脆性减小；标准养护时间越长，高强混凝土的抗压强度、弹性模量、劈拉强度以及临界应力强度因子的值越大，混凝土的脆性越小；掺加硅灰提高了混凝土的抗压强度、弹性模量、劈拉强度和临界应力强度因子，但却增大了混凝土的脆性。     

粉煤灰混凝土高温后力学性能与龄期的关系

粉煤灰混凝土硬化过程中,由于粉煤灰的水化速度慢导致混凝土的早期强度偏低,但能显著提高混凝土后期强度(28 d以后),并且可改善混凝土的耐热性。以三种养护龄期28,56,90 d的粉煤灰混凝土试块为研究对象,高温作用后自然冷却,分析养护龄期对残余立方体抗压强度、残余劈拉强度、超声声速值、回弹值的影响。     

再生粗骨料自密实混凝土基本力学性能

通过再生粗骨料自密实混凝土(RCASCC)的工作性能、立方体抗压强度、劈裂抗拉强度、轴心抗压强度测试和应力应变试验,分析了不同再生粗骨料取代率(R)下RCASCC的工作性能和基本力学性能的变化规律,并提出了RCASCC的应力应变本构方程.结果表明：随着R的增加,RCASCC的工作性能变差,但仍能满足现行规范要求;随着R的增加,RCASCC的立方体抗压强度、轴心抗压强度、劈裂抗拉强度总体呈现下降趋势,但R=50%时的立方体抗压强度和轴心抗压强度要高于R=25%之时;随着龄期的增长,RCASCC的抗压强度呈现非线性增长的趋势;经验证,所得出的RCASCC轴心抗压强度、劈裂抗拉强度与立方体抗压强度之间的换算关系与普通混凝土换算关系基本一致,RCASCC的应力应变本构方程与普通混凝土的单轴受压本构方程相近.     

养护温度对水泥沥青砂浆强度发展的影响

试验研究了0,25,60℃这3种养护温度下不同沥青含量的水泥沥青砂浆(CAM)在3～120d龄期内的力学强度发展规律.结果表明:高温养护不利于低沥青含量CAM的力学强度发展,但有利于高沥青含量CAM的抗压强度发展;低温养护不利于任何类型CAM的强度发展;养护环境温度主要影响水泥的水化反应和沥青的破乳成膜过程,且对前者的影响大于后者.对不同类型CAM中后期现场养护方法提出了一些建议.     

纤维再生砖骨料混凝土力学性能及计算方法

通过聚烯烃合成纤维及钢纤维再生砖骨料混凝土的抗压和劈拉试验以及微观分析,研究了龄期和纤维类型对再生砖骨料混凝土抗压强度和劈拉强度的影响.结果表明:纤维提高了再生砖骨料混凝土不同龄期时的抗压强度和劈拉强度;与波浪型和连续刻痕型聚烯烃合成纤维相比,端钩型钢纤维对再生砖骨料混凝土抗压强度及劈拉强度的提高作用更加明显.最后,提出了考虑再生砖骨料压碎指标、再生砖骨料取代率、纤维类型和龄期等影响因素的纤维再生砖骨料混凝土抗压强度及劈拉强度计算方法.     

不同养护条件下混凝土断裂性能的试验研究

应用RILEM推荐的双参数模型，确定两种不同配合比混凝土NSC，HSC在不同养护条件下的临界应力强度因子KIC^S和临界裂缝尖端张开位移CTOD。标准养护的时间分别为0天，2天，6天和27天，试验龄期均为28天。文章同时给出相应的抗压强度、弹性模量以及抗拉强度。试验结果表明，抗压强度、弹性模量、抗拉强度以及临界应力强度因子随标准养护时问的增长而增大，弹性模量对养护条件的敏感性最大。无论是NSC还是HSC，标准养护6天的力学参数都能达到标准养护27天的90％左右。试验结果还表明虚拟裂缝模型中定义的特征长度1ch可以作为混凝土脆性大小的判断依据。     

珊瑚混凝土骨料净浆界面区强度

采用纳米压痕和劈裂试验方法,研究了珊瑚骨料与水泥净浆界面试件在不同养护龄期的纳米压痕弹性模量、纳米压痕硬度、界面黏结劈拉强度、水泥净浆抗压强度和劈拉强度,以及它们之间的相关性.结果 表明:与普通混凝土类似,珊瑚混凝土存在薄弱的界面过渡区(ITZ),内掺10％珊瑚微粉能够强化珊瑚骨料-水泥净浆界面的宏观和纳米力学性能,界面黏结劈拉强度不仅与水泥净浆抗压强度、劈拉强度间存在显著线性关系,还与ITZ、水泥净浆基体的纳米力学性能有显著相关性.