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建筑技术 2024年第14期55卷 1767-1771页

作者：杏剑王新伟苑腾飞杜杏段景阳褚钰峰北京建工新型建材科技股份有限公司北京100015

通过对16组不同直径、不同粘结长度的HRB600钢筋与uhpgc(超高性能玻璃砂混凝土)的拉拔试验,研究钢筋直径、粘结长度、加载速率和养护周期等因素对粘结强度的影响规律。通过进一步整理试验数据,对试验中的混凝土抗压强度、钢纤维体积掺... 详细信息

通过对16组不同直径、不同粘结长度的HRB600钢筋与uhpgc(超高性能玻璃砂混凝土)的拉拔试验,研究钢筋直径、粘结长度、加载速率和养护周期等因素对粘结强度的影响规律。通过进一步整理试验数据,对试验中的混凝土抗压强度、钢纤维体积掺量、玻璃砂替换率、钢筋直径、粘结长度以及保层厚度等主要影响因素,与试件的极限粘结强度进行拟合分析,得到uhpgc与HRB600高强钢筋的粘结滑移本构模型,为该类型结构体系的实际应用提供理论参考。

关键词： uhpgc HRB600 影响因素粘结滑移本构模型

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uhpgc切口梁弯曲断裂特性分析及声发射参数表征

UHPGC切口梁弯曲断裂特性分析及声发射参数表征

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作者：韩笑北京工业大学

学位级别：硕士

超高性能混凝土(Ultra High Performance Concrete,UHPC)作为一种具有超高力学性能和超高耐久性的新型复合材料,已成功应用于大跨径桥梁、超高层建筑等结构工程中。而作为UHPC常用骨料之一的石英砂,其制备不但耗时耗力而且会产生大量的... 详细信息

超高性能混凝土(Ultra High Performance Concrete,UHPC)作为一种具有超高力学性能和超高耐久性的新型复合材料,已成功应用于大跨径桥梁、超高层建筑等结构工程中。而作为UHPC常用骨料之一的石英砂,其制备不但耗时耗力而且会产生大量的可吸入石英粉尘,会增加工人肺癌发病率。由废弃玻璃制备的玻璃砂化学稳定性好且方便获取又绿色环保,可作为一种高性价比的掺入材料来替换UHPC中的石英砂。在实际工程应用中,弯曲荷载最容易导致混凝土发生破坏,因此弯曲断裂性能对混凝土结构设计和服役性能意义重大。本文利用废弃玻璃制得的玻璃砂替换UHPC中的石英砂,制备得到新型环保超高性能玻璃砂混凝土(Ultra High Performance Glass Sand Concrete,uhpgc),对其弯曲断裂特性进行研究。并且利用声发射(Acoustic Emission,AE)技术作为辅助手段,实现uhpgc在弯拉应力作用下的断裂过程表征和预警,旨在为新型uhpgc材料在实际工程应用中提供数据支撑。本文开展的具体研究工作如下:(1)选用水胶比、钢纤维体积掺量和玻璃砂替换率作为uhpgc切口梁弯曲性能主要影响因素,利用响应曲面法(Response Surface Methodology,RSM)进行三因素三水平(水胶比(0.17、0.19、0.21)、钢纤维体积掺量(1%、2%、3%)、玻璃砂替换率(0%、50%、100%))的试验方案设计,得到0.17水胶比、3%钢纤维体积掺量、50%玻璃砂替换率为最佳配合比。通过坍落度试验和切口梁四点弯曲试验对其工作性能及弯曲性能进行分析,利用声发射技术重点分析了钢纤维掺量对uhpgc切口梁弯曲断裂特性的影响。结果显示,uhpgc工作性能的提升可以通过提高水胶比或玻璃砂替换率来实现,而抗弯强度主要取决于结构的密实度和纤维的增韧效果,而玻璃砂对切口梁抗弯强度的影响不显著。声发射特征参数(能量、振铃计数)和基于声发射能量的损伤、信息熵值能够对切口梁弯曲断裂过程进行表征,声发射参数RA(Rise Angle)、AF(Average Frequency)能够对切口梁断裂模式进行有效识别,声发射b值能够对裂缝发展过程进行较好地表征,基于声发射b值的离群分析能够对切口梁的弯曲破坏进行断裂预警。(2)预制三种预损伤(跨中、偏离跨中100mm、偏离跨中145mm)的混凝土试件进行四点弯曲试验和声发射测试,利用上述声发射特征参数和基于声发射能量的信息熵值对不同预损伤下uhpgc弯曲断裂特性进行分析,并通过基于声发射b值的离群分析进行断裂预警。结果显示,预损伤位于跨中处的试件由于切口的诱导,应力集中,试件优先迅速发生开裂,而预损伤偏离跨中位置的试件失去了切口的诱导,应力集中程度被削弱,混凝土基体越晚发生开裂。并且随着预损伤偏离跨中越远,实际产生裂缝的位置距离切口位置越远,预损伤的偏离使试件具有剪切损伤效应,裂缝形式复杂分散,裂缝的产生和发展也更缓慢。(3)预制两种预切缝(跨中和加载点处)和不同切口深度(20mm、30mm、40mm、50mm)的混凝土试件,通过断裂力学参数(弯曲韧性、断裂能、残余弯拉强度、断裂韧度)结合声发射技术分析uhpgc的弯曲断裂特性,对断裂参数的尺寸效应进一步研究。结果显示,相较跨中预损伤,预损伤位于加载点处应力更加集中,且受剪应力作用影响,加载点处即为混凝土梁最危险截面所在,混凝土弯曲韧性更差。随着切口深度的增大,混凝土受损程度更大,断裂过程区变小,裂缝无法充分扩展,试件越容易发生破坏。断裂能和失稳韧度表现出明显的尺寸效应。切口深度越大,混凝土实际断裂面积更小从而破坏过程中产生更少的损伤点,声发射累计参数值减小。

关键词： uhpgc 玻璃砂声发射弯曲性能断裂特性

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uhpgc与HRB 600钢筋粘结性能影响因素研究

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建筑技术 2023年第19期54卷 2344-2348页

作者：杏剑陈喜旺张骄滕岩孟繁春胡亚庆北京建工新型建材科技股份有限公司北京102600 北京建工新型建材有限责任公司北京100015

超高性能玻璃砂混凝土(uhpgc)是用玻璃砂替换传统超高性能混凝土(UHPC)中的石英砂骨料制备而成,具有优异的工作性能和力学性能。HRB 600钢筋是一种新型热轧带肋钢筋,具有较高的强度和良好的延性。将两种材料组合综合发挥两者的优势,对... 详细信息

超高性能玻璃砂混凝土(uhpgc)是用玻璃砂替换传统超高性能混凝土(UHPC)中的石英砂骨料制备而成,具有优异的工作性能和力学性能。HRB 600钢筋是一种新型热轧带肋钢筋,具有较高的强度和良好的延性。将两种材料组合综合发挥两者的优势,对于提升钢筋混凝土结构、抵抗复杂荷载作用的能力意义深远。本研究分析了材料组成特征因素(水胶比、钢纤维体积掺量和玻璃砂替换率)对uhpgc和HRB600钢筋的粘结性能影响规律,阐明了各因素的交互影响效应。结果显示,水胶比和钢纤维掺量与粘结强度呈正相关,玻璃砂替换率增大,粘结强度呈现先增加后减小的趋势,同时试验得到抗压强度和粘结强度呈线性关系。

关键词： uhpgc HRB600 粘结性能

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地聚物基超高性能混凝土组成成分设计及抗腐蚀研究

地聚物基超高性能混凝土组成成分设计及抗腐蚀研究

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作者：潘志鹏广州大学

学位级别：硕士

近年来,地聚合物混凝土(GPC)因为具有环保、耐高温和低成本等众多优点备受人们关注。然而与普通混凝土相比较,GPC自身存在凝结硬化时间短、脆性大、强度不稳定以及硬化浆体干缩性大等缺点,不满足施工技术提出的越来越高的要求。为了开... 详细信息

近年来,地聚合物混凝土(GPC)因为具有环保、耐高温和低成本等众多优点备受人们关注。然而与普通混凝土相比较,GPC自身存在凝结硬化时间短、脆性大、强度不稳定以及硬化浆体干缩性大等缺点,不满足施工技术提出的越来越高的要求。为了开发能够满足工程需求的地聚物基超高性能混凝土(uhpgc),本课题使用矿粉、粉煤灰、硅灰以及微硅粉作为uhpgc的胶凝材料,选择三种不同级配的砂子作为骨料,采用水玻璃以及氢氧化钠调配制成复合碱激发剂。通过研究碱激发剂模数、聚羧酸减水剂、前驱体的AlO和Ca O含量、Si O/AlO摩尔比以及Ca/(Si+Al)的组成成分对uhpgc工作性能、力学性能以及耐腐蚀性能的影响,采用微观检测手段进一步分析其反应机制。除此之外利用不同种类的钢纤维克服地聚合物混凝土基体脆性的特点。结果表明:(1)碱激发溶液模数不断增大时,uhpgc的流动性降低,凝结时间延长,当模数为1.32时其强度达到最大值;(2)聚羧酸减水剂掺量的增加能提高uhpgc的流动性但其凝结时间和力学强度变化不明显;(3)前驱体中AlO含量增加能提高流动性和延长凝结时间,在AlO含量为0.14时强度达到峰值;(4)前驱体中Ca O含量增加能降低uhpgc的流动性以及缩短其凝结时间,在Ca O含量为0.3时强度达到峰值;(5)Ca O含量相同时,Si O/AlO比值的增加使流动性降低,凝结时间先缩短后延长,当Si O/AlO比值>3,强度逐渐降低;(6)Ca/(Si+Al)低于0.2时,较高的Si O/AlO可以获得高强度,当Ca/(Si O+AlO)比值高于0.2时,越小的Si O/AlO比值对强度越有利。通过微观检测发现,uhpgc的主要固化产物为沸石类、水化硅酸钙、水化铝硅酸钙以及白云石。AlO含量占前驱体0.14时其聚合反应较为充分,形貌结构整体光滑致密。另外,在低钙体系中出现钠长石,Ca O含量的增加这种铝硅酸盐逐渐转化为水化硅酸钙。当Ca O含量为0.3时,Si O/AlO比值增大,低聚合的Si(OH)单体数量增多,说明聚合反应不充分。在硫酸钠溶液腐蚀的情况下,高钙体系以及高铝体系的uhpgc强度损失较大,高钙体系主要发生严重的脱钙反应,生成石膏从基体中析出。而高铝体系也发生脱钙反应,生成类似钙矾石的膨胀物质,在膨胀应力的作用下导致基体出现离散几何体块状。Ca O含量0.3,Si O/AlO比值为3的基体更能发生脱钙反应,从而引起结构化学收缩。通过添加五种不同类型的钢纤维发现对于同等直径的钢纤维其长度越大,对uhpgc的抗折强度越有利,而流动性和抗压强度有所降低。如果增大体积掺量,可以提高其力学性能,但不利于流动性。相同长度的钢纤维,直径越大越流动性越好,而力学性能有所下降。在钢纤维-uhpgc的界面观察到直型钢纤维与uhpgc有很好的粘结性能与协调性能,很好的改善其脆性,提高抗裂性能。

关键词： uhpgc 组成成分钢纤维硫酸钠腐蚀微观结构

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