为研究粉煤灰部分取代硅灰、石英粉部分取代石英砂对超高性能混凝土(UHPC)性能的影响,进行了UHPC抗压强度、抗折强度、抗拉强度和流动性试验。结果表明:随着粉煤灰取代硅灰比例的增加,UHPC的抗折强度和抗拉强度提高,流动性降低,但当粉煤灰取代率超过10%时,UHPC的抗压强度降低;UHPC的抗折强度和抗拉强度随着石英粉取代石英砂比例的增加而提高,当石英粉取代率为10%时,UHPC的抗压强度最大;当石英粉取代率为30%时,抗折强度和抗拉强度分别提高了56.5%和24.4%;UHPC的流动性随着石英粉取代率的增加而降低;当粉煤灰取代率为30%、石英粉取代率为15%、水胶比为0.18时,UHPC的力学性能和工作性最佳。

提出了一种适用于预制装配式混凝土梁的UHPC-钢筋错位连接节点形式,试制了1根现浇混凝土梁和2根预制混凝土梁试件,通过抗弯性能对比试验,研究了钢筋错位搭接长度(10d、15d)对试件抗弯性能的影响,并采用ABAQUS有限元软件对试件进行了抗弯性能分析。结果表明:UHPC-错位钢筋节点未出现开裂,破坏过程与现浇混凝土梁相似,均为适筋破坏,错位钢筋未发生屈服和黏结滑移;当搭接长度为10d时,预制混凝土梁的极限承载力和延性基本等同现浇结构;增大搭接长度(15d)对开裂弯矩影响不明显,极限弯矩提高较明显;根据相关规范,建议实际工程中错位钢筋搭接长度取10d;ABAQUS有限元数值模拟结果与试验结果吻合程度较高。

基于某高速公路40 m跨线桥工程,从内、外模具设计、UHPC搅拌工艺、振捣工艺、养护工艺等方面介绍了大跨径UHPC预制U形梁的生产工艺关键技术。现场静载试验结果表明,采用该工艺生产的UHPC预制U形梁满足设计使用要求,可为相关桥梁工程用UHPC预制构件的生产提供参考。

研究了水胶比、粉煤灰和硅灰掺量、钢纤维对新拌超高性能混凝土(UHPC)工作性的影响,并对UHPC流变性进行了研究。结果表明:UHPC的流动性与流变性呈反比;增大水胶比和粉煤灰掺量,UHPC的流动性增大、黏度系数减小,而硅灰掺量对UHPC流动性的影响较小;掺入钢纤维会降低UHPC的流动性,而较短、较细的钢纤维对UHPC流动性的影响较大;UHPC的工作性随着成型后静置时间的延长而不断降低,每静置约1 h,其黏度系数增大约12.0~17.3 Pa·s。

结合近几年超高性能混凝土(UHPC)项目的前期试验研究成果和现场施工技术要求,分析了UHPC施工配合比的影响因素,指出了UHPC施工质量通病,并提出了相应的防治措施,总结了UHPC低温和高温现场施工的关键技术要点,并对UHPC现场检测方法进行了展望,可为UHPC现场施工提供参考。

分别设计了普通混凝土和超高性能混凝土(UHPC)的配合比,研究了振动搅拌和普通搅拌对混凝土性能的影响。结果表明:对于C30和C40普通混凝土,振动搅拌可以明显提高其工作性,而对于C50普通混凝土,振动搅拌对工作性的提高有限;振动搅拌能稳定提高普通混凝土的匀质性和抗压强度;振动搅拌能明显提高UHPC的工作性,改善纤维团聚现象,但不能保证纤维的乱向分布;振动搅拌可以提高UHPC的抗压强度,降低其抗折强度。

研究了矿渣粉掺量、硅灰掺量、钢纤维掺量和水胶比对超高性能混凝土(UHPC)工作性和力学性能的影响,并通过显著性分析探讨了各因素对UHPC性能的影响程度。结果表明:随着矿渣粉掺量的增加,UHPC的扩展度和28 d抗压、抗折强度均先增大后减小;随着硅灰掺量的增加,UHPC的扩展度和28 d抗压、抗折强度基本呈先增大后减小的趋势;随着钢纤维掺量的增加,UHPC的扩展度降低,28 d抗压、抗折强度增大;随着水胶比的增加,UHPC的扩展度增大,28 d抗压、抗折强度先增大后减小;钢纤维掺量对UHPC力学性能的影响程度最大,水胶比对UHPC工作性的影响程度最大;综合考虑工作性和力学性能,自密实UHPC的最佳配合比为矿渣粉掺量20%、硅灰掺量12%、钢纤维掺量2.0%、水胶比0.18。

为改善简支T梁损伤累积导致的抗弯、抗剪承载能力不足等问题,提出了采用超高性能混凝土(UHPC)U形三面包裹T梁底板和腹板的加固方案,建立了T梁加固前和采用加固后的非线性有限元模型,进行了四点弯曲试验及抗剪试验数值模拟,通过对比加固前后荷载-位移曲线,分析了加固前后的抗弯、抗剪性能。结果表明:基于ABAQUS软件模拟T梁抗弯剪试验的准确性较高,可用于后续桥梁的加固分析;采用C120、C150强度等级UHPC加固后的T梁在极限抗弯承载能力上较加固前分别提升了69%、77%;在相同剪跨比下,加固后T梁的抗剪承载力和抗变形性能显著提升;加固后有效地抑制了损伤的发展,为T梁提供了较大安全储备。

以超高性能混凝土(UHPC)组成原材料中的水泥、矿粉、硅灰、钢纤维、减水剂、消泡剂和水的用量为特征,28 d抗压强度为标签建立了数据集,并采用随机森林回归(RFR)、支持向量机回归(SVR)和多层感知机回归(MLPR)3种机器学习回归模型对数据集进行了训练和预测。结果表明:MLPR模型的拟合优度最高;RFR模型中对UHPC的28 d抗压强度影响相对较大的3个因素为硅灰、水泥和水的用量;SVR模型和MLPR模型的预测值均落在5%置信区间内,回归效果均较理想。

针对超高性能混凝土(UHPC)因胶凝材料用量大、水胶比小导致的体积稳定性问题,采用0、5%、10%、15%、20%陶粒等体积取代细骨料,制备了一种陶粒内养护UHPC,研究了陶粒取代率对UHPC工作性、力学性能、体积稳定性的影响,并运用压汞法、XPS、SEM微观测试方法分析了陶粒对UHPC微观结构的影响。结果表明:陶粒在胶凝材料水化过程中因内部相对湿度差释放水分,促进了水化反应,提高了水化产物的数量,增加了结构的致密性,改善了UHPC的力学性能、体积稳定性和孔结构;但当陶粒超过一定掺量时,也会带来不利影响。