以水胶比为0.2的活性粉末混凝土(RPC)为基体,研究了不同养护条件下掺不同硅灰粒径RPC试件的水化规律。分析了养护条件及硅灰粒径对RPC力学性能的影响,通过SEM及XRD分析了RPC基体物相和形貌变化。结果表明:不同养护条件下,掺不同硅灰粒径的RPC强度变化趋势不同;与标养相比,蒸养对RPC强度提升较大;与掺较大硅灰粒径相比,掺较小粒径硅灰的RPC在养护过程中存在两段强度上升期,强度提升潜力较大;标养28 d后的RPC存在较多片状Ca(OH)2,蒸养7 d的RPC中纤维状C-S-H相互搭接形成网状结构;粒径较小的硅灰虽“活性效应、微集料效应”较优,但不利于内部水化,受压破坏爆裂面均有未水化成分,养护过程中可适当延长养护时间以保证水化充分。

选择三种养护方式(标准养护、80℃热水养护、洒水养护)、设置5种碳纳米管掺量(0、0.05%、0.10%、0.15%、0.20%),研究了碳纳米管的分散性和掺量、养护方式对碳纳米管活性粉末混凝土力学性能的影响,并基于SEM测试结果对基体进行了微观分析。结果表明:经分散处理后的MWCNTs溶液的分散性和稳定性提高;相较于未分散处理的MWCNTs,MWCNTs分散液对活性粉末混凝土抗压、抗折强度的提高幅度更大;80℃热水养护下,当经分散处理后的MWCNTs掺量为0.10%时,MWCNTs活性粉末混凝土的抗压和抗折强度最大;标准养护和洒水养护下,当经分散处理后的MWCNTs掺量为0.15%时,MWCNTs活性粉末混凝土的抗压和抗折强度最大;SEM结果显示,胶凝材料二次水化生成了大量水化硅酸钙,减少了孔隙;碳纳米管能与基体紧密连接,阻止微裂缝的生成和扩展,起到了桥接和填充作用。

为了探究主要原材料对适用于预应力预制道面板的活性粉末混凝土(RPC)强度的影响,针对适用于预应力预制道面板的RPC配合比,以水胶比、钢纤维掺量、减水剂掺量为变量,在标准养护和70℃水中养护的条件下,制作了不同配合比RPC试件,进行了抗压强度和抗折强度试验研究。研究结果表明:在一定范围内,RPC试件的强度随着水胶比的增大而降低,随着钢纤维掺量的增加而提高,当减水剂掺量为1.7%~1.9%时存在最大值;综合考虑和易性和强度的要求,建议预应力预制道面板用RPC的最佳配合比为水胶比0.19、钢纤维掺量6%、减水剂掺量1.8%。

研究了电解锰渣取代石英粉或矿渣微粉对活性粉末混凝土(RPC)强度、收缩率和重金属浸出毒性的影响。结果表明:电解锰渣部分取代石英粉或矿渣微粉,RPC的抗压强度总体上有所提高,而抗折强度稍有下降;干缩率与湿胀率均降低;重金属浸出浓度均低于Ⅴ类地表水限值。

通过劈裂抗拉强度试验研究了普通混凝土(NC)强度等级和界面处理方式对混杂纤维活性粉末混凝土(HFRPC)与NC界面黏结性能的影响。结果表明:与凿毛、露骨料、切槽界面处理方式相比,植筋HFRPC-NC试件的劈裂抗拉强度最高,为NC试件破坏强度的1.15~1.22倍,且破坏模式为延性破坏;对于界面粗糙度不同的凿毛、露骨料、切槽三种界面处理方式,HFRPC-NC试件的劈裂抗拉强度可达NC试件破坏强度的70%~92%,且劈裂抗拉强度随界面粗糙度的增大而增大;HFRPC-NC试件的劈裂抗拉强度随NC强度等级的提高而增大。

通过制备不同水胶比的RPC120级活性粉末混凝土,研究了不同水胶比的RPC试件在200~1000℃内抗高温爆裂性能及强度和质量损失率随温度的变化规律。对高温后试件进行了断面结构观察,并结合热重分析(TG)及差示扫描量热分析(DSC),研究了RPC高温作用后的性能变化机理。结果表明,水胶比在0.18~0.21范围内,0.18组的RPC抗高温爆裂能力及力学性能是最优的;不同水胶比的RPC强度随着受热温度的升高,都呈现出先增大再减小的趋势,抗压强度的临界温度为300℃,抗折强度的临界温度为200℃。在20~300℃,RPC高温性能的变化是由水化产物中自由水和结合水的失去所致,300~1000℃是水化产物的分解和钢纤维的氧化造成的。

为了研究玄武岩纤维对活性粉末混凝土耐久性的影响,进行了9组玄武岩纤维活性粉末混凝土(RPC)和3组素RPC的氯离子渗透试验以及1组玄武岩纤维RPC的碳化性能试验。试验结果表明,素RPC的电通量为104~120 C,氯离子渗透性极低,玄武岩纤维RPC的电通量均小于100 C,氯离子渗透性可以忽略。当水胶比为0.22、玄武岩纤维体积掺量为0.10%时,试件的抗氯离子渗透性能最好。玄武岩纤维RPC试件具有良好的抗碳化性能,其28 d碳化深度为0。

从骨料、矿物掺合料、纤维等组成材料以及制备方式等对活性粉末混凝土(RPC)性能的影响进行了分析研究。针对RPC目前存在的主要问题,提出了制备性价比优良的RPC原材料选择方面的建议和今后的主要研究及应用方向;研究认为,合理选择价格低廉的原材料甚至固体废弃物、简化制备方式可以制备出性能优良的RPC,提高RPC的性价比有利于促进其推广应用。

结合北京四惠桥挂檐板更换工程要求以及活性粉末混凝土性能特点,设计、研制了一种新型挂檐板,并首次在四惠立交东向北匝道桥挂檐板更换中成功应用。

以钢管直径、CFRP层数为试验变量,探究了CFRP钢管-RPC的破坏形态、荷载-位移曲线以及试验变量对CFRP钢管-RPC极限承载力的影响。结果表明,CFRP钢管-RPC短柱的破坏形态分为鼓曲破坏和剪切破坏两种,当CFRP钢管-RPC套箍系数较小时,多数构件呈剪切破坏;当CFRP钢管-RPC套箍系数较大时,多数构件呈鼓曲形破坏。当CFRP钢管-RPC套箍系数较小时,构件达到极限荷载后承载力快速下降,反之,构件承载力下降陡峭并有上升的趋势,类似于“屈服平台”。CFRP钢管-RPC短柱的极限承载力随着钢管直径增大和碳纤维布层数增多而增加,CFRP钢管-RPC短柱的荷载-位移全曲线可大致分为:弹性阶段、弹塑性阶段、荷载下降段以及强化阶段,部分构件存在着承载力持平阶段。