超高性能混凝土UHPC研究综述课件
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概述超高性能混凝土(UHPC)比传统的混凝土提供更高的抗压强度和抗拉强度。
由于UHPC较高的强度、刚度,耐久性,使其便于在桥梁上使用。
然而,一个缺点是,面板和梁的连接区域一般要有一个较厚的截面来确保适当的剪切连接,这使得甲板上的UHPC不能更薄,更轻。
此外,抗剪栓钉剪力连接件嵌入在UHPC板中对强度的影响与传统的混凝土板并不相同。
我们通过15个推测试探讨论一个栓钉剪切连接键嵌入在UHPC面板的情况。
我们测试了相对栓钉的极限强度极其相对滑移,并选择这些测试参数,以证明一个更薄的板的可行性。
我们研究栓钉的长细比,纵横比以及栓钉顶部的覆盖厚度以证实eurocode-4 AASHTO LRFD设计规范中提到的UHPC面板的几何约束的存在。
由试验得出,在不用损失栓钉的剪切强度情况下,其纵横比由4减少到3.1。
覆盖厚度可以50毫米减少到25毫米而不引起在UHPC裂缝厚板.然而,在所有情况下,都没有达到6毫米的延展性需求。
因此,在UHPC板中栓钉剪力连接件设计应按照弹性设计规范。
1.介绍超高性能混凝土(UHPC)是一种先进的由高强度基体和纤维组成的复合材料。
与传统的混凝土相比,它提供了优越的抗压强度(>150 MPa)和拉伸强度(>5 MPa)以及更高的弹性模量(>40 GPA)。
它通常是由波特兰水泥,硅灰,填料,细集料,高效减水剂,水和钢纤维组成。
UHPC正在越来越广泛地应用到各种民用基础设施。
特别是,许多调查发现,由于其较高的强度,刚度和耐久性,它确实适用于桥梁组件,如梁,板和连接节点。
有研究调查了UHPC作为一个面板组件的作用。
saleem等,开发了一个较薄的UHPC板系统以替代一个网格式钢面板。
coreslab 结构公司开发的华夫饼形状的UHPC面板,安装在雪松溪、瓦佩洛县,爱荷华的桥上。
我们研究了结构的表现,并提出了一个设计这个面板系统的包括连接部分的指南。
通过努力,我们开发了由FRP梁顶加上一层UHPC材料进行组合的组合梁。
0引言超高性能混凝土(UHPC )是具有高强度、高韧性和高耐久性能的水泥基复合材料[1],广泛应用于大跨径桥梁、超高层建筑等领域[2-3]。
相较于常规混凝土结构,UHPC 在同等承载力条件下的重量仅为普通混凝土的1/3或1/2,因此特别适用于恶劣条件下的桥梁建设。
对于高交通量地区的桥梁建设,UHPC 是理想的选择,因为它可以提供更长的跨度、更强的承载力,并且具有较低的修复需求[4]。
此外在实际生产中,UHPC 可以制造更多的细长结构,增加高层建筑的可用楼层空间,从而降低总体成本[5-6]。
尽管UHPC 具有卓越的力学性能和耐久性,但其收缩率显著大于普通混凝土,导致UHPC 开裂风险更高[4,6]。
UHPC 试件普遍存在高收缩现象,增大了开裂和劣化的风险,也影响了UHPC 的适用性、耐久性和美观性。
在收缩发展过程中,试样的早期收缩显著。
早期收缩不仅会对UHPC 构件尺寸稳定性造成影响,而且可能导致微裂缝的产生。
随着混凝土老化,这些微裂缝可能会增大UHPC 结构对物质渗透的脆弱性,从而导致其进一步劣化。
混凝土收缩是一个长期发生的过程,会对建筑结构的安全性和耐久性产生严重影响[2]。
研究UHPC 收缩特性,降低收缩是促进UHPC 应用的关键工作之一,也是研究热点。
本文对UHPC 收缩性能研究进行综述,从收缩机理和发展规律出发,分析材料组分与养护制度对收缩的影响,并介绍降低收缩的措施,以期为UHPC 的发展提供参考。
1UHPC 收缩特性1.1收缩机理混凝土的收缩主要是由自收缩和干燥收缩2个部分组成。
其中,自收缩是混凝土自身引起的体积变化,与外界因素无关,主要包括化学收缩和自干燥收缩。
化学收缩是水泥发生水化反应引起的体积减小,自干燥收缩是由于混凝土进行水化反应后,UHPC 内部的自由水含量减少导致孔隙毛细管负压增大,进而使体积减小[1-2]。
干燥收缩是当外部相对湿度低于UHPC 内部相对湿度时,UHPC 内部的自由水迁移到外部,从而产生毛细管负压,导致体积减小[2,7]。
桥梁用超高性能混凝土研究第一部分超高性能混凝土定义 (2)第二部分桥梁工程应用背景 (5)第三部分材料组成与制备工艺 (7)第四部分力学性能测试分析 (10)第五部分耐久性评估方法 (14)第六部分施工技术难点探讨 (17)第七部分经济性与环境影响 (20)第八部分未来发展趋势展望 (23)第一部分超高性能混凝土定义超高性能混凝土(UHPC)是一种具有极高强度、优异耐久性和良好工作性的新型水泥基复合材料。
它通过优化传统混凝土的微观结构,采用特殊的外加剂和纤维增强材料,显著提高了材料的综合性能。
一、超高性能混凝土的定义超高性能混凝土(UHPC)通常被定义为一种具有超高密实度和超高强度的混凝土,其抗压强度通常在 120MPa 以上,抗弯拉强度超过15MPa。
这种混凝土不仅具有极高的力学性能,还表现出卓越的耐久性,如抗渗性、抗冻融循环能力以及抵抗化学侵蚀的能力。
此外,UHPC 还具有较好的韧性,能够在受到冲击或裂缝扩展时吸收较大的能量。
二、超高性能混凝土的特点1.高强度:UHPC 的抗压强度通常在 120MPa 以上,远高于普通混凝土的抗压强度(约40MPa)。
这使得 UHPC 能够承受更大的荷载,适用于承载力要求较高的结构。
2.高韧性:UHPC 具有良好的韧性,能够在受到冲击或裂缝扩展时吸收较大的能量。
这使得 UHPC 在遭受意外冲击时具有更好的安全性。
3.优异的耐久性:UHPC 具有很高的密实度,能够有效抵抗水分和其他有害物质的侵入。
此外,UHPC 对化学侵蚀、冻融循环等环境因素也有很好的抵抗力。
4.良好的工作性:UHPC 具有良好的工作性,可以在现场轻松浇筑和成型。
这使得 UHPC 在施工过程中更加方便,降低了施工难度。
三、超高性能混凝土的应用由于 UHPC 具有高强度、高韧性和优异的耐久性,它在许多领域都有广泛的应用。
例如,UHPC 可以用于桥梁、隧道、高层建筑等承重结构的建造;也可以用于道路、铁路等基础设施的建设;还可以用于制作预制构件,如预制梁、预制板等。