混凝土研究

海洋侵蚀环境下超高性能混凝土的力学与耐久性能研究

张志豪1，2，陈露一1，2，黄有强1，2，盖珂瑜1

（1.桥梁结构健康与安全国家重点实验室，湖北 武汉430034；2.中铁桥研科技有限公司，湖北武汉430034）

摘要：通过加速劣化试验方法研究了超高性能混凝土（UHPC）在模拟海洋侵蚀环境下的力学和耐久性能。结果表明：海水养护下UHPC的力学性能受开始浸泡时间的影响较小，长期力学性能发展比较稳定；UHPC具有良好的适应性和耐久性能，冻融循环对UHPC性能的影响相对较大，但介质类型对其性能的影响较小；随着硫酸盐干湿循环次数的增加，UHPC的相对动弹性模量和抗压强度耐蚀系数先增加后降低，质量损失增加；硫酸盐干湿循环会导致UHPC表面露出的钢纤维锈蚀，但内部结构无损伤，钢纤维与基体结合紧密。

关键词：超高性能混凝土；海洋环境；力学性能；耐久性能；钢纤维锈蚀

石墨改性EPS颗粒对超轻泡沫混凝土性能的影响

康升荣，程宝军，麻鹏飞，史博元

（中建西部建设建材科学研究院有限公司，四川成都610064）

摘要：采用普通硅酸盐水泥、气凝胶粉、石墨改性EPS颗粒、发泡剂等制备了干密度约为120 kg/m3的石墨改性EPS颗粒超轻泡沫混凝土，研究了石墨改性EPS颗粒对其密度、力学性能、吸水率、导热系数和孔结构的影响。结果表明：当石墨改性EPS颗粒掺量为30%时，超轻泡沫混凝土的各项性能最优，抗压强度为0.25 MPa，吸水率为10.3%，导热系数为0.032 6 W/(m·K)；随着石墨改性EPS颗粒掺量的增加，损泡率明显增大，孔径分布和孔结构参数发生明显改变。

关键词：EPS颗粒；泡沫混凝土；性能研究；微观孔结构

超缓释降黏型外加剂在泵送顶升自密实混凝土中的应用

李继存1，赵少鹏2,3，陆加越2,3，杨晓奇2,3

（1.甘肃长达路业有限责任公司，甘肃 兰州730000；2.江苏苏博特新材料股份有限公司，江苏南京211103；3.江苏省建筑科学研究院有限公司 高性能土木工程材料国家重点实验室，江苏 南京211103）

摘要：对比分析了三种不同聚羧酸减水剂对C55钢管自密实混凝土工作性的影响，并将优选出的聚羧酸减水剂与三种保坍剂进行了复配，研究了该复合型外加剂对泵送顶升自密实混凝土施工性能的影响。结果表明：相比PCA-Ⅳ、PCA-Ⅷ，PCA-Ⅰ型聚羧酸减水剂在混凝土低含气量下的工作性最佳；当PCA-Ⅰ与三种不同保坍剂母液复配，且PCA3A∶PCA3B∶PCA3C的质量比为3∶3∶4时，可以实现泵送顶升自密实混凝土4 h以上的平稳施工性能。

关键词：自密实；泵送顶升法；超缓释；降黏；外加剂

胶砂比对UHPC高温力学性能及微观结构的影响

王宏1,2，王丹丹3，朱 平1,2，何长龙1,2，王桂敏1,2，盖梅香1,2，孙晓光1,2

（1.中建筑港集团有限公司，山东 青岛266032；2.青岛海陆通工程质量检测有限公司，山东 青岛266032；3.青建集团股份公司，山东 青岛266071）

摘要：利用铁尾矿砂制备了超高性能混凝土（UHPC），研究了在高温环境下不同胶砂比（1∶0.8、1∶0.9、1:1.0、1∶1.1）对UHPC试件力学性能的影响，测定了高温下UHPC的孔结构，并用SEM表征了UHPC的微观结构，探讨了胶砂比对UHPC高温性能影响的机理。结果表明，随着温度的不断升高，不同胶砂比的UHPC力学性能出现了不同程度的下降，其中，胶砂比为1∶1.0的UHPC在各个目标温度下均表现出相对较高的力学性能；微观分析表明胶砂比为1∶1.0的UHPC基体比胶砂比为1∶0.8的UHPC基体更加密实，在高温作用下裂缝宽度更小，且基体与钢纤维的结合能力更强，有效降低了钢纤维在高温下的破坏程度。

关键词：胶砂比；超高性能混凝土；高温；力学性能；微观结构；裂缝

纳米材料修复混凝土道面微裂缝的研究

王后裕1，方新宇1，刘海涛2，曹海琳2，任韦波1，吕晓聪3，江志华4，马 腾4

（1.中国人民解放军93204部队，北京100068；2.深圳航天科技创新研究院，广东 深圳518057；3.中部战区空军保障部，北京100005；4.空军后勤部工程质量监督站，北京100009）

摘要：为了修复机场混凝土道面微裂缝，采用液相溶胶-凝胶法合成了一种硅聚集体纳米修复材料，并研究了该纳米修复材料对道面混凝土抗压、抗折、防水、抗渗、抗氯离子渗透、抗冻、耐磨等性能的改善效果，探讨了其修复机理。结果表明：经纳米材料修复后，含微裂缝混凝土的抗压强度提高了1.1倍，抗折强度提高了90%，抗渗性能提高了1.6倍，抗氯离子渗透性能提高了60%，抗冻性能提高了70%，耐磨性能提高了65%，防水性能有显著改善，摩擦系数变化不大。

关键词：道面混凝土；微裂缝；纳米修复材料；修复机理

混凝土弹塑性单轴受压分形损伤本构关系研究

谢明1，汪 鹏1，郑山锁2，刘佳豪1，王 梓1，周静静1

（1.西京学院 土木工程学院，陕西 西安710123；2.西安建筑科技大学，陕西 西安710055）

摘要：考虑混凝土单轴受压破坏机理，在混凝土静力损伤基础上引入弹簧-摩擦块模型，以模拟混凝土弹塑性阶段的细观结构变化。基于细观模型中弹簧、摩擦块对混凝土断裂面的影响，分析了混凝土受压损伤的破坏规律，建立了不同强度等级混凝土弹塑性单轴受压损伤本构模型，采用混凝土分形曲面模拟方法对所建模型进行了验证。结果表明：所建立的模型能够较好描述混凝土的塑性变形，对混凝土弹塑性的离散范围具有良好的预测能力。

关键词：混凝土；单轴受压；细观模型；分形损伤；本构关系

HCSA抗裂增强混凝土的应用研究

刘立1，赵宇洋2，徐 宁1，季彩云1

（1.中国建筑材料科学研究总院有限公司 绿色建筑材料国家重点实验室，北京100024；2.长安大学长安都柏林国际交通学院，陕西 西安710016）

摘要：研究了HCSA抗裂增强材料对混凝土强度、限制膨胀率、温度应力的影响，并分析了蒸养与非蒸养条件下掺抗裂增强材料混凝土的强度发展变化情况。结果表明：抗裂增强材料可显著提高混凝土的抗裂性，当水胶比为0.36、抗裂增强材料掺量为70 kg/m3时，混凝土强度发展良好，且限制膨胀率较高；抗裂增强材料可显著降低混凝土的温度敏感性，当抗裂增强材料掺量为50 kg/m3时，混凝土试件最大压应力提高了119%，断裂应力下降了13%，断裂温度降低了37%；采用抗裂增强材料代替粉煤灰，在免蒸养条件下，混凝土1 d强度比提高了192%，在蒸养条件下，1 d强度比提高了196%。

关键词：抗裂增强材料；抗压强度；限制膨胀率；温度应力；混凝土；养护制度

硫酸盐渍土地区粉煤灰混凝土抗压强度研究

郭佳庆1,2，马艳霞1,2，聂思凡1,2，鲁生斌1,2，白继雄3

（1.青海大学 土木工程学院，青海 西宁810016；2.青海省建筑节能材料与工程安全重点

实验室，青海西宁810016；3.青海金座商品混凝土有限公司，青海 西宁810000）

摘要：为了探究硫酸盐渍土地区粉煤灰混凝土抗压强度随侵蚀时间的变化规律，在某典型硫酸盐渍土地区埋置不同粉煤灰掺量（0、10%、15%、20%）的混凝土试件进行了硫酸盐侵蚀后的抗压强度试验和微观形貌分析，并基于BP神经网络模型预测了试件的抗压强度。试验结果表明：不同粉煤灰掺量试件的抗压强度均随着侵蚀时间的增加先升高后降低；当粉煤灰掺量为10%时，试件的抗压强度最高。SEM分析表明：540 d时大部分试件出现了微裂缝，840 d时试件均发生了劣化，但尚未破坏；当粉煤灰掺量为10%时，试件的劣化不明显；预测结果表明，侵蚀时间是影响掺粉煤灰混凝土试件抗压强度的最主要因素。

关键词：粉煤灰混凝土；硫酸盐渍土；抗压强度；正交试验；BP神经网络模型

透水混凝土的细观孔隙结构分析

刘冠志1，侯泽彪1，廖 霖1，吕永斌2，李子东2，王永明2

（1.太原理工大学 矿业工程学院，山西 太原030024；2.山西交控集团忻州北高速公路分公司；山西 忻州034000）

摘要：为了探究不同骨料粒径及不同胶凝材料用量对透水混凝土内部孔隙结构的影响，采用CT扫描技术对不同骨料粒径以及不同胶凝材料用量的试件进行了试验，并使用重构软件对扫描结果进行了二维及三维分析。结果表明：主要影响透水混凝土孔隙结构的因素是骨料粒径和胶凝材料用量；孔隙结构可以看作由孔室和孔喉两部分组成，骨料粒径对孔室的影响较大，孔室的大小随着骨料粒径的增大逐渐向大孔室发展；孔喉面积主要受胶凝材料用量的影响；孔喉面积对透水混凝土的透水率有一定的影响。

关键词：透水混凝土；CT扫描；骨料粒径；胶凝材料用量；细观分析；透水率

水泥混凝土制品

双区域断丝PCCP极限内水压力及破坏模式研究

张宽1，冯 新1，李海珍1，刘贤良2

（1.大连理工大学 建设工程学部，辽宁 大连116024；2.大连港油品码头公司，辽宁 大连116601）

摘要：为研究腐蚀断裂对预应力钢筒混凝土管（PCCP）失效的影响，建立了PCCP双区域断丝三维非线性管-土相互作用有限元模型，得到了不同间距轴向双区域断丝情况下管道的损伤演化、失效模式和极限承载能力。结果表明，断丝区域间距越大，相互影响越小，当间距大于150 cm后，两个区域之间基本没有相互作用，其极限内水压力与单区域断丝的结果差别显著。研究结果可为PCCP实际工程中的双区域断丝损伤评价及承载能力分析提供参考。

关键词：双区域断丝；极限内水压力；预应力钢筒混凝土管；失效模式；非线性有限元

钢筋混凝土构件疲劳设计研究

许家婧，叶浩天，殷浩天，曹慧，张邵峰

（南通大学交通与土木工程学院，江苏南通226016）

摘要：对比分析了国内外混凝土结构设计规范中关于疲劳设计的规定后发现：美国混凝土协会ACI 215R—74《疲劳荷载下混凝土结构设计规定》、日本土木工程学会JSCE 2007《混凝土结构设计规范》、我国GB 50010—2010《混凝土结构设计规范（2015年版）》均采用容许应力法进行钢筋混凝土构件疲劳设计；美国公路运输协会AASHTO LRFDUS—2017《高速公路桥梁设计规范》和欧洲CEB-FIP（2010）《混凝土结构规范》则采用疲劳极限状态设计方法，考虑荷载和抗力系数，以结构使用寿命不超过失效寿命为原则进行钢筋混凝土构件疲劳设计。在总结各国规范基础上，提出了钢筋混凝土构件的疲劳设计基本步骤，并进行了算例分析。

关键词：钢筋混凝土构件疲劳极限状态；疲劳强度；设计方法；规范

再生混凝土免烧砖制备工艺研究

孙洪浩1，刘红梅1，2，郭 容1，张 健3，朱晨辉1

（1.南通大学 交通与土木工程学院，江苏 南通226019；2.江苏省铝灰渣固废无害化处理及资源化利用工程研究中心，江苏 南通226019；3.江西绿萌科技控股有限公司无锡分公司，江苏 无锡214106）

摘要：利用废弃混凝土再生细骨料及再生微粉，采用静压成型工艺制备了再生混凝土免烧砖，以抗压强度和抗折强度为优化指标，分别对制砖成型工艺与养护工艺进行了研究。结果表明：再生混凝土免烧砖的强度随着成型压力和蒸汽养护时间的增加而增加；再生混凝土免烧砖的强度随着压制速度的增加而呈现下降趋势；最佳成型压力为15 MPa、压制速度为0.6 mm/s、蒸汽养护温度为80℃、养护时间为16 h。在此生产条件下，再生混凝土免烧砖的28 d抗压强度为12.1 MPa。

关键词：废弃混凝土；再生骨料；再生混凝土免烧砖；成型工艺；养护工艺

纤维水泥及制品

碱化稻草纤维对尾砂充填体力学性能的影响

张竞，李骏

（福州理工学院应用科学与工程学院，福建福州350000）

摘要：将经过浓度为4%的NaOH溶液碱化处理过的稻草纤维作为加筋材料用于尾砂充填体试件的制备，研究了灰砂比、碱化稻草纤维的长度和掺量对尾砂充填体试件抗压强度的影响，并借助扫描电镜（SEM）从微观角度分析了碱化稻草纤维的作用机理。结果表明：随着碱化稻草纤维掺量的增加，试件的抗压强度下降；随着碱化稻草纤维长度的增加，试件的抗压强度先增大后减小；未碱化稻草纤维对试件抗压强度的降低程度显著大于碱化稻草纤维；随着灰砂比的减小，试件的抗压强度降低。

关键词：尾砂充填体；稻草纤维；碱化处理；抗压强度；微观分析

玄武岩纤维混凝土动态力学性能及数值模拟

王嵩，刘润清，赵硕，孙斯慧

（沈阳理工大学材料科学与工程学院，辽宁沈阳110159）

摘要：为了研究冲击荷载作用下玄武岩纤维（BF）对混凝土性能的影响，采用分离式霍普金森压杆（SHPB），在0.6 MPa冲击气压作用下对不同BF体积掺量（0、0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%、0.30%、0.35%）玄武岩纤维混凝土（BFRC）进行了冲击压缩试验，并基于试验数据，选用修正后的HJC本构模型对动态冲击过程进行了模拟。结果表明：BFRC相较于素混凝土具有更好的抗冲击性能，且0.30%体积掺量的BF对混凝土的增韧效果最好；修正后的HJC模型可以较好地反映出BFRC的应力、应变状态，体现BFRC破坏过程中裂纹的发展规律，模拟结果与试验结果吻合较好。

关键词：玄武岩纤维；混凝土；动态力学性能；抗冲击性能；数值模拟

房建材料及制品

GFRP增强海水海砂混凝土柱轴压性能研究

李佳敏a，杨树桐b，刘 畅b

（中国海洋大学a.后勤保障处；b.工程学院，山东 青岛266100）

摘要：研究了GFRP纵筋与GFRP箍筋共同作用、GFRP管与GFRP筋共同作用对海水海砂混凝土（SSC）柱轴压性能的影响。结果表明：随着GFRP纵筋配筋率的增加，SSC柱的极限承载力相比对照组提高了4.3%~49.8%；采用GFRP管与GFRP筋共同增强后，SSC柱的承载力和延性进一步提高，试件破坏后整体形状完整，破坏形式得到了改善。

关键词：GFRP筋；GFRP管；海水海砂混凝土柱；轴压性能

装配式钢骨增强微孔混凝土复合楼板力学性能试验研究

王洪镇1，王海瑞1，苏明明2，马得俊2，马 寿2，马亮亮3

（1.西北民族大学 土木工程学院，甘肃 兰州730030；2.甘肃海能新材料科技有限公司，甘肃 定西730512；3.甘肃省新型建材与建筑节能重点实验室，甘肃 兰州730030）

摘要：为研究实际工程中装配式钢骨增强微孔混凝土复合楼板的承载能力，通过静载试验，得到了其荷载-挠度曲线和裂缝长期发展特征，并对该复合楼板进行了配筋计算、裂缝宽度和挠度验算。此外，采用有限元软件MARC对复合楼板进行了受力分析，并与试验结果进行了对比，发现两者吻合程度较高。研究结果可为相关复合楼板的设计提供参考。

关键词：装配式复合楼板；复合结构；静载试验；有限元模拟；微孔混凝土

添加纤维材料的混凝土预制复合墙体应用分析

张亚东1，段宜栋2，梁美清3

（1.山东海龙建筑科技有限公司，山东 济宁272000；2.济南四建（集团）有限责任公司，山东 济南250031；3.济宁市任城区城市更新管理服务中心，山东 济宁272000）

摘要：采用MATLAB软件中的识别图像控制技术，对典型混凝土图像数据进行处理，还原了混凝土中骨料的真实排布情况，同时，探究了基于装配式预制部品部件的保温一体化复合墙体的新型构造形式。结果表明：在混凝土中添加纤维材料可有效控制复合墙体的开裂问题；采用外叶板+保温板+内叶墙的“夹心保温三明治板”构造形式可有效解决装配式建筑底部加强区所用墙体超宽、超高及外窗开洞存在的问题。

关键词：装配式建筑；纤维材料；图像处理；预制复合墙体；保温一体化

节能降碳

核电工程用大掺量矿物掺合料高性能混凝土试验研究

刘向坤，胡德华，张伟，涂涛

（中核混凝土股份有限公司，陕西西安710016）

摘要：在矿物掺合料总掺量35%~60%和水胶比0.42~0.29的情况下，采用粉煤灰、矿粉复掺，设计了系列大掺量矿物掺合料高性能混凝土（HPC）配合比，试验研究了矿物掺合料掺量、水胶比对HPC坍落度、抗压强度、抗碳化性能、抗氯离子渗透性能、早期收缩性能的影响。结果表明：矿物掺合料可显著改善HPC的性能，且随着水胶比的降低，矿物掺合料对HPC性能的改善效果更显著；所制备的大掺量矿物掺合料HPC具有良好的技术可行性，满足相关核电工程设计要求。

关键词：核电工程；矿物掺合料；高性能混凝土；工作性；力学性能；耐久性能

再生微粉泡沫混凝土的配合比设计

谢洪阳1，董建军1，戴宜文1，邓 勇1，邓明伟2

（1.南昌航空大学 土木建筑学院，江西 南昌330063；2.江西建设职业技术学院，江西 南昌330200）

摘要：通过正交试验研究了气泡群掺量、再生微粉掺量、水料比和羟丙基甲基纤维素醚（HPMC）掺量对再生微粉泡沫混凝土性能的影响，并结合功效系数法确定了再生微粉泡沫混凝土的最优配合比。采用SEM和XRD探究了再生微粉泡沫混凝土的微观结构。结果表明：再生微粉泡沫混凝土的抗压强度随着气泡群掺量、再生微粉掺量的增加呈下降趋势，随着水料比的增加呈先上升后下降的趋势，随着HPMC掺量的增加呈上升趋势；再生微粉泡沫混凝土的最优配合比为气泡群掺量4%、再生微粉掺量30%、水料比0.6、HPMC掺量0.07%；再生微粉泡沫混凝土抗压强度的提升主要归因于孔隙细化和HPMC减少了连通孔的产生。

关键词：再生微粉；正交试验；泡沫混凝土；功效系数法；配合比设计；抗压强度；微观分析

再生细骨料的级配优化及对混凝土性能的影响

艾洪祥1，刘 洋1，卢 霄1，李绍纯2，郑海康1，马旭东1

（1.中建西部建设新疆有限公司，新疆 乌鲁木齐830000；2.青岛理工大学 土木工程学院，山东青岛266033）

摘要：研究了再生细骨料的掺量和颗粒级配对混凝土工作性、力学性能、抗冻性能和耐久性能的影响。结果表明：再生细骨料的最佳掺量为20%，此时，混凝土的工作性和力学性能较好；采用再生细骨料（Ⅱ区粗砂）等质量替代20%天然砂配制的混凝土工作性、力学性能较优，其28 d抗压强度相比于采用天然砂的基准组提高了9%，且其抗冻性能、耐久性能与采用天然砂配制的混凝土相近。

关键词：再生细骨料；颗粒级配；细度模数；混凝土；工作性；抗压强度；抗冻性能；耐久性能

废玻璃粉活性激发及对砂浆性能的影响

岳龙，季涛，周钰鑫，王晟，蒋铭昊，符涛，张士萍

（南京工程学院建筑工程学院，江苏南京211167）

摘要：采用碱激发剂和盐激发剂激发废玻璃粉的活性，研究了活性激发前后废玻璃粉对砂浆ASR膨胀和强度的影响。结果表明：未活性激发时，当废玻璃粉的取代率为10%时，砂浆的抗折强度和膨胀率均优于基准组；碱激发剂可有效侵蚀废玻璃粉，产生活性SiO2，但碱过量会引起碱骨料反应的发生，降低砂浆的强度和耐久性；盐激发剂既能促进废玻璃粉中活性SiO2的释放，又能生成钙矾石，提高基体密实度，但掺量过高会造成钙矾石过量，导致基体结构疏松，从而降低砂浆的强度和耐久性。

关键词：砂浆；废玻璃粉；活性激发；强度；碱-硅酸反应

碱激发矿渣砂浆的介质传输性能研究

罗具乾1，万小梅1，2，王 腾3，于 琦1，3，徐培蓁1，曾云辉1，刘 杰1

（1.青岛理工大学 土木工程学院，山东 青岛266033；2.青岛理工大学 蓝色经济区工程建设与安全山东省协同创新中心，山东 青岛266033；3.青岛青建新型材料集团有限公司，山东 青岛266108）

摘要：通过盐池浸泡试验研究了非饱和条件下碱激发矿渣砂浆的介质传输机理，分析了不同激发剂和粉煤灰掺量对碱激发矿渣砂浆中水分和氯离子传输性能的影响。结果表明：水玻璃激发矿渣砂浆的毛细吸水系数较小，强度较高；非饱和条件下，碱激发矿渣砂浆的氯离子传输性能显著低于普通水泥砂浆；水玻璃激发矿渣砂浆的表观氯离子扩散系数较NaOH激发矿渣砂浆略高。

关键词：碱激发矿渣砂浆；毛细吸水；氯离子传输；非饱和传输

来源：《混凝土与水泥制品》杂志2022年第7期