考察了3种配合比的钢纤维增强超高性能混凝土/超高性能混凝土(UHPSFRC/UHPC)抗压强度的尺寸效应,分析了试件尺寸、试件形状、养护制度、龄期等因素对抗压强度的影响,探讨了以小尺寸试件替代标准试件测试UHPSFRC/UHPC抗压强度的可行性。研究结果表明:不同尺寸和形状试件的抗压强度存在线性相关性,且强度修正系数宜根据强度等级予以分段考虑;圆柱体试件的抗压强度普遍低于立方体试件;掺与不掺钢纤维对抗压强度尺寸效应影响较大。

研究了高钛重矿渣砂的冷却方式、粒径、细度模数和颗粒级配、渣粉含量、预湿时间对超高性能混凝土(UHPC)工作性和力学性能的影响,采用SEM观察了UHPC的微观结构。结果表明:与慢冷高钛重矿渣砂相比,掺快冷高钛重矿渣砂UHPC的工作性略差,但力学性能较好;随着快冷高钛重矿渣砂粒径的增大,UHPC的工作性和力学性能均先提升后下降,推荐粒径为0.60~2.36 mm;采用细度模数为2.6且位于Ⅱ区中值的快冷高钛重矿渣砂制备的UHPC工作性和力学性能优异;随着渣粉含量的增加,UHPC的工作性和力学性能先提升后下降,快冷高钛重矿渣砂中的渣粉含量应控制在6%以下;随着快冷高钛重矿渣砂预湿时间的增加,UHPC的工作性和力学性能先提升后基本不变,最佳预湿时间为12 h。

开展了2根超高性能混凝土(UHPC)梁和1根钢筋混凝土(RC)梁的对比试验研究,得到了3根构件的承载力-挠度曲线、裂缝开展图和跨中截面应变图。结果表明:UHPC梁的受力过程可分为弹性阶段、裂缝开展阶段、屈服阶段和完全破坏阶段;钢纤维可以防止构件发生斜拉破坏;UHPC梁具有刚度大和延性大的特点;UHPC梁的开裂荷载高于RC梁,正截面承载力计算时不能忽略UHPC的抗拉强度。

为了探究改善超高性能混凝土(UHPC)高温性能的措施,从力学性能、质量损失、超声检测等方面研究了纤维(不掺纤维、单掺钢纤维、混掺钢纤维与合成纤维)对UHPC高温性能的影响。结果表明:当纤维掺量增加时,UHPC的工作性与抗压强度均随之下降,抗折强度则先升后降;随着目标温度的升高,UHPC的残余抗压强度先升后降,损伤逐步加重;纤维的加入可以延缓裂缝的发展,混掺钢纤维与合成纤维可以有效改善UHPC高温爆裂行为。

研究了水胶比和矿物掺合料掺量对超高性能混凝土(UHPC)工作性的影响,分析了砂种类对UHPC力学性能的影响。结果表明:增大水胶比、矿渣粉掺量、粉煤灰掺量均可改善UHPC的工作性,而增大硅灰掺量会降低UHPC的工作性;掺入1%的钢纤维可显著提高UHPC的力学性能;海砂、江砂取代石英砂会使UHPC的抗压强度和抗折强度均有不同程度的降低,机制砂取代石英砂会使UHPC的抗压强度增加、抗折强度降低。

研究了不同规格及掺量的钢棉对超高性能混凝土(UHPC)工作性和力学性能的影响。结果表明:钢棉的掺入降低了UHPC的流动性和抗拉性能,但合适规格及掺量的钢棉可显著提升UHPC的抗压强度和抗折强度。

利用物理、化学、高温方式对再生砖粉进行了活性激发,测试其活性指数,并研究了活性最高再生砖粉的取代率对超高性能混凝土(UHPC)抗压性能、抗折性能和劈裂抗拉性能的影响。结果表明:物理、化学、高温方式均有助于激发再生砖粉的活性,其中,球磨45 min再生砖粉的活性最高,为71.4%;再生砖粉UHPC的力学性能与再生砖粉取代率呈负相关;当再生砖粉取代率为10%时,再生砖粉UHPC的力学性能接近基准组。

依托实际工程,分析了超高性能混凝土(UHPC)材料特性,研究了UHPC预制桥面板模板制作、UHPC拌合、钢纤维分散、蒸汽养护等生产工艺,并进行了工程应用,结果表明,采用上述生产工艺生产的UHPC预制桥面板的外观质量、尺寸偏差、力学强度均满足设计要求。

研究了钢渣粉替代部分水泥对超高性能混凝土(UHPC)性能的影响,验证了利用钢渣粉部分替代水泥制备生态型UHPC的可行性。结果表明:随着钢渣粉替代量的增加,UHPC的工作性得到改善;当钢渣粉替代量为200 kg/m3时,UHPC的密实度达到最大,且此时UHPC的抗压强度和抗氯离子渗透性能仍保持较好水平;随着钢渣粉替代量的增加,UHPC对生态环境的负面影响逐渐变小。

超高性能混凝土(UHPC)在拥有超高力学性能的同时普遍存在流动性较差的问题。为了寻求二者之间的平衡,首先通过单因素试验分析了石英砂掺量、粉煤灰掺量、减水剂掺量和钢纤维掺量对UHPC流动性及抗压强度的影响,其次利用正交试验得出了各因素对UHPC流动性及抗压强度影响的主次顺序,确定了最优配合比。结果表明:当石英砂掺量为32%(机制砂掺量为68%)、粉煤灰掺量为15%、减水剂掺量为0.39%、钢纤维掺量为2%时,配制出的UHPC工作性和力学性能良好,并成功应用于某高架桥维修加固工程中。