高强混凝土论文范文1
关键词：大体积混凝土，混凝土配合比，测算内部温度
大体积混凝土施工的主要技术难点是防止混凝土表面裂缝的产生。造成大体积混凝土开裂的主要原因是干燥收缩和降温收缩。处于完全自由状态下的混凝土，出现再大的均匀收缩，也不会在内部产生拉应力。当混凝土处在地基等约束条件下时，内部就会产生拉应力，当拉应力超过当时混凝土的抗拉强度时，混凝土就会开裂。
混凝土中水泥水化用水大约只占水泥重量的20%，在混凝土浇筑硬化后，拌合水中的多余部分的蒸发将使混凝上体积缩小。混凝土干缩率大致在(2-10)x10-4范围内，这种干缩是由表及里的一个相当长的过程，大约需要4个月才能基本稳定下来。干缩在一定条件下又是个可逆过程，产生干缩后的混凝土再处于水饱和状态，混凝土还可有一定的膨胀回复。
大体积混凝土浇筑凝结后，温度迅速上升，通常经3d--5d达到峰值，然后开始缓慢降温。混凝土的特点是抗压强度高而抗拉强度低，而且混凝土弹性模量较低，所以升温时体积膨胀一般不会对混凝土产生有害影响。但在降温时其降温收缩与干燥收缩叠加在一起时，处于约束条件下的混凝土常常会产生裂缝，起初的细微裂缝会引起应力集中，裂缝可逐渐加宽加长，最终破坏混凝上的结构性、抗渗性和耐久性。为尽量发挥混凝土松弛对应力的抵消作用，同时避免在混凝土硬化初期骤然产生过大的应力，应该减慢降温速度。一般规定，混凝土内外温差不大于25℃。
1、混凝土配合比设计：对配合比设计的主要要求是：既要保证设计强度，又要大幅度降低水化热；既要使混凝土具有良好的和易性、可泵性，又要降低水泥和水的用量。
1)选用水化热低的42.5MPa矿渣水泥，水泥用量为340kg/m3。
2)大掺量I级粉煤灰。掺量高达100kg/m3，占水泥用量的29%，占胶凝材料总量的21%。免费论文，混凝土配合比。在大体积混凝土中掺粉煤灰是增加可泵性、节约水泥的常用方法。2、混凝土的浇筑方案选用
全面分层，采取二次振捣方案。混凝土初凝以后，不允许受到振动。混凝土尚未初凝(刚接近初凝再进行一次振捣，称二次振捣)，这在技术上是允许的。二次振捣可克服一次振捣的水分、气泡上升在混凝土中所造成的微孔，亦可克服一次振捣后混凝土下沉与钢筋脱离，从而提高混凝土与钢筋的握裹力，提高混凝土的强度、密实性和抗渗性。
全面分层，二次振捣方案就是当下层混凝土接近初凝时再进行一次振捣，使混凝土又恢复和易性。这样，当下层混凝土一直浇完42m后，再浇上层，不致出现初凝现象。此方案虽然技术上可行，也有利于保证混凝土质量，但需要增加人力和振动设备，是否采用应做技术经济比较。
3、预测温度
在约束条件和补偿收缩措施确定的前提下，大体积混凝土的降温收缩应力取决于降温值和降温速率。降温值=浇筑温度+水化热温升值－环境温度。
3.1计算混凝土内最大温升
据资料介绍，有三种计算公式，其一为理论公式：
Tmax=WcxQx(1－e-nt) x￡(1)
另一个为经验公式：
Tmax=Wc/10+FA/50(2)
公式(1)可计算各个龄期混凝土中心温升，从而计算每个温度区段内产生的应力，还可找出达到温升峰值的龄期，从而推定采取养护措施的时间。但在介绍该公式的资料中并没有详细说明其适用范围。
该公式似乎未能把大体积混凝土的散热条件和平面尺寸的影响因素充分考虑进去。如能根据不同情况调整m和￡的取值，可能会使计算值更接近实际。
公式(2)计算较简便，在该工程中计算值较实测值偏差较小，但无法据此计算应力，也找不出升温峰值出现的时间。
3.2混凝土中心温度值
T1=T2+T(t)，
因为T(t)计算值较高，夏季的浇筑温度T1应采取措施降下来。如果不采取水中加冰等降温措施，计算得：
混凝土拌合温度：
Tc=∑Ti•Wi.•Ci/∑Wi•Ci=29.1℃。
混凝土出机温度：
Tj=Tc－0.16(Tc－Td)=30.1℃。
混凝土浇筑温度：
Tj－T1+(Tq－T1)(A1+A2+…)=29.7℃。
这个温度是昼夜平均浇筑温度，如果白天最高气温是35℃，这时的浇筑温度Tj=31.4℃。为了降低Tj，采取如下措施：料场石子进仓前用凉水冲洗，水泥在筒仓内存放15d以上，晴天泵管用湿岩棉被覆盖，气温高时拌合水中加冰降温。其中，拌合水中加冰效果最好。免费论文，混凝土配合比。免费论文，混凝土配合比。
可见，每使混凝土浇筑温度下降1℃，平均要使拌合水温下降近6℃。免费论文，混凝土配合比。免费论文，混凝土配合比。要使混凝土浇筑温度下降3℃，至少每m3混凝土要加0℃冰40kg.无论如何，在工程中实际浇筑温度Tj，都不能超过32℃。免费论文，混凝土配合比。
总之，大体积混凝土是目前施工中应用较多的一项新技术，只要严格施工规范，仔细落实每一个施工环节，认真妥善地作好浇筑完的保温工作，该项技术是完全可以取得满意的效果。
参考文献：《施工手册（第四版）》
高强混凝土论文范文2
关键词：轻骨料混凝土，历史，性质
一、轻骨料混凝土的历史
轻骨料混凝土( 又名轻集料混凝土,Light weight AggregateConcrete) 是指轻粗骨料、轻细骨料(或普通砂)、水泥和水, 必要时加入化学外加剂的矿物合料配制而成, 并且在标准养护条件下,28d 龄期的干表观密度小于1950kg/m的混凝土。。
人造轻骨料最早使用在1920年左右。SJ海德是最初运用回转窑烧制膨胀黏土轻骨料,1928年,美国开始把这种方法用于商业生产。西欧在二战后才开始有了轻骨料的生产,美国和前苏联因缺少天然的普通骨料,大量生产和使用了人造轻骨料,使轻骨料混凝土在这两个国家得到飞速发展,但轻骨料混凝土长期一直被当作非结构材料使用,应用范围受到很大限制。自20世60年代中期,美国采用轻骨料混凝土取代普通混凝土,修建了休斯敦贝壳广场大厦并取得了显著的技术经济效益。如今,国外发达国家高性能轻骨料混凝土的应用已取得丰富经验。CL50一CL6O轻骨料混凝土己在工程中大量使用,结构轻骨料混凝土的抗压强度最高为80MPa,其表观密度1800～2000kg/m之间。
20世纪90年代初期, 挪威、日本等国研究了高性能轻骨料混凝土的配方、生产工艺、高性能轻骨料等,重点在于改善混凝土的工作性和耐久性,并取得了一定的成果。如英国采用高强轻骨料混凝土建造了北海石油平台;挪威应用CL60级轻骨料混凝土建造了世界上跨度最大的悬臂桥;日本则成立了一个由18家公司组成的高强轻骨料混凝土研究委员会,专门研究粉煤灰轻骨料混凝土。挪威自1987年以来,已应用高性能轻骨料混凝土建了11座桥梁。
二、轻骨料混凝土的优良特性
轻骨料混凝土的强度等级用CL表示。强度等级达到CL30及以上者称为高强轻骨料混凝土一般来说,高强轻骨料混凝土有如下优点:
（1）轻质高强：顾名思义，轻骨料混凝土采用轻骨料代替普通沙石材料，可以使得混凝土构件在承载力相同的条件下，减轻自重达20 %～40 %。这样的优势，为设计施工提供了很大的方便。
（2）抗震性能好：由于地震力和上部结构的自重成正比，因此，当结构采用轻骨料混凝土后,自重会明显的下降,也就降低了地震力，减少了地震对结构的作用，提升了结构的抗震性能。同时,由于轻骨料混凝土的弹性模量比同等级的普通混凝土低,结构的自振周期将变长,对冲击能量的吸收快，变形能力增强,不容易遭受外力的破坏。
（3）抗裂性好：由于轻骨料混凝土相比普通混凝土有较小的热膨胀系数和弹性模量,导致冷缩和干缩作用引起的拉应力小与普通混凝土材料,这样的表现就导致了轻骨料混凝土构件的抗裂性能优于普通混凝土，这对改善结构的耐久性,延长结构的使用寿命是非常有利的,并有助于降低结构在使用期间的维护费用。
（4）耐久性好：使用轻骨料能有效避免混凝土的碱集料反应问题,延长结构的使用寿命。同时由于轻骨料混凝土的骨料—基材界面粘结牢固,具有一定的自养护功能和水泥砂浆品相的质量相对较好等因素,轻骨料混凝土抗有害介质侵入的能力也相对较强。
（5）耐火性好：由于轻骨料混凝土采用的是粉煤灰，煤矸石等骨料，而这些骨料都经历高温历练，有良好的耐火性能，使得轻骨料混凝土热工性能好，用以建造的建筑和结构的耐火性能好。一般建筑物发生火灾时,普通混凝土耐火1h,而轻骨料混凝土可耐火4h.
（6）综合技术经济效益好：轻骨料混凝土的骨料通通常来自工业废渣、煤矿的煤矸石、火力发电站的粉煤灰等，可降低混凝土的生产成本，并变废为用，减少占用农田，减轻环境污染，具有良好的社会效益、经济效益和环境效益。
三、轻骨料混凝土的缺点和发展前景
（1）轻骨料性能的完善：如今的亲故料混凝土虽然具有上述轻质、高强、耐久性好等优点。但研究表明，高性能轻骨料混凝土的拉压比要小于相同强度等级的普通混凝土，且随着强度的提高，其脆性相应增大，脆性问题使得高强材料的优越性得不到充分发挥、限制了其在工程中的应用。因此，如何提高高性能轻骨料混凝土的韧性、提高其拉压比，同时又能保持其轻质高强的特点，成为当前高性能轻骨料混凝土研究和应用中迫切需要解决的问题之一。
（2）轻骨料生产工艺和设备的更新：目前轻骨料混凝土配制过程中存在如下问题: ①为降低轻骨料的吸水率 ,改善新拌轻骨料混凝土的工作性 ,普遍在其表面涂蜡、 聚苯乙烯乳液等防水材料或施工前预湿轻骨料。 这些做法降低轻骨料混凝土的力学性能或降低其抗冻耐久性 ,并使生产制作变得复杂; ②在大的初始坍落度时 ,轻骨料易上浮离析 ,采用振捣施工时尤为突出 ,使硬化后混凝土的均质性差 ,耐久性下降 ,并降低其力学性能; ③提高水泥掺量 ,虽能改善新拌混凝土的工作性 ,但增大了轻骨料混凝土的收缩裂缝和温度裂缝引起的危害 ,降低混凝土的耐久性 ,同时又增加工程造价。 因此 ,工程结构迫切需要制作简单、 工作性好、 能免振捣自密实施工、 硬化后质量好、 体积稳定性好、 高耐久、 经济的高性能轻骨料混凝土。。
（3）已有发展：①轻骨料品种的结构组成有较大变化：如今以粉煤灰、尾矿粉和河川污泥为主要原料的绿色轻骨料正在大量推广应用。②轻骨料混凝土及其应用技术的迅速发展： CL40以上的高强性能陶粒混凝土的广泛应用以及轻骨料混凝土泵送施工的普及。③轻骨料生产工艺设备的更新：原材料的微米磨细技术和无胶结料陶粒成球技术得到推广应用，破碎型粒的破碎新技术的广泛应用以及利用化学工业废料加工成的节能燃料的成功开发。
四、总结
轻骨料混凝土的开发和利用，为混凝土的发展和变革添了重要的一笔。。相比普通混凝土，轻骨料混凝土的优异性能使得混凝土的应用领域更为广阔。但轻骨料混凝土也存在着一些缺陷，对于这些缺陷，目前人们的主要解决办法在于添加相应的纤维材料和高聚物等，以提高韧性和其他性能。但是这些还是没有很好的解决轻骨料混凝土存在的问题，还有待于研究。
参考文献
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【5】龚洛书，柳春圃．轻集料混凝土[M]．北京：中国铁道出版社。1996．
高强混凝土论文范文3
关键词:再生混凝土;钢管再生混凝土结构;钢管混凝土结构;
0 引言
随着全球可持续发展战略的提出,各国都在研究和开发可再生能源,以达到保护环境、节约天然资源等目的。废弃混凝土块经破碎、清洗和分级后,按一定的比例与级配混和形成再生骨料,部分或全部代替天然砂子或石子等配置而成的新混凝土称之为再生骨料混凝土(简称再生混凝土)[1]。再生混凝土是一种绿色混凝土,符合可持续发展战略。因此,对废弃混凝土再生利用的研究已成为许多国家的前沿课题。国内研究人员也已经对再生混凝土骨料和再生混凝土的力学特性进行了深入的研究[2]。钢管再生混凝土结构可促进再生混凝土在土木建筑结构中的应用和发展,为废弃混凝土资源化提供一条有效的途径。并研究提高再生混凝土的工作性能,使其满足在实际工程中推广应用的相关要求,以及对钢管再生混凝土短柱的轴心受压力学性能进行分析比较,力求对以后钢管再生混凝土规范的推出提出一些数据参考
1、钢管再生混凝土的发展状况
再生混凝土在我国的发展时间的限制,钢管再生混凝土的研究发展在目前来看极其的有限。杨有福等[3]在《钢管再生混凝土轴压短柱力学性能初探》采用直焊缝圆钢管再生混凝土进行了研究。结论表明:1)钢管再生混凝土与钢管混凝土轴压短柱的荷载一变形关系曲线相类似,纤维模型法同样适用于钢管再生混凝土。2)钢管再生混凝土的强度承载力低于钢管混凝土的强度承载力,并且随着骨料取代率的增加而有降低的趋势,这主要是因为随着骨料取代率的增加,再生混凝土的强度逐渐低于普通混凝土。本文主要对无缝钢管再生混凝土轴压短柱的力学性能进行了进一步的研究。
福州大学的杨有福[4]在确定钢材与核心再生混凝土本构关系模型的基础上,采用数值方法对钢管再生混凝土轴心受压、纯弯曲和压弯构件的荷载-变形全过程关系曲线进行模拟,对此类构件的力学性能进行研究,理论分析结果与试验结果非常吻合。最后在参数分析结果的基础上,提出钢管再生混凝土压弯构件承载力的简化计算公式。为了考察钢管再生混凝土构件在一次加载下的静力性能,课题组完成了56个试件的试验研究,同时进行了钢管普通混凝土试件的对比试验。研究结果表明,钢管再生混凝土试件与相应钢管普通混凝土试件的荷载-变形关系曲线类似;但钢管再生混凝土试件的承载力和刚度均低于相应钢管普通混凝土试件。这主要是因为再生混凝土的强度和弹性模量均低于相同配合比的普通混凝土。
本课题组的试验结果表明,将再生混凝土灌入钢管,可有效改善再生混凝土的力学性能,同时由于钢管和再生混凝土之间的组合作用,使得钢管再生混凝土构件的下降段趋于平缓,延性和耗能能力有较大的提高,但是随着再生粗骨料取代率的提高,仍存在弹性模量逐渐降低,峰值应变增大的特点。在确定钢材和核心再生混凝土的应力-应变关系模型的基础上,采用纤维模型法和有限元法对钢管再生混凝土轴压短柱、纯弯构件和压弯构件的荷载-变形关系曲线进行了计算分析。总体上,两种数值方法的计算结果均与试验结果吻合较好。采用纤维模型法对钢管再生混凝土压弯构件的力学指标进行了大规模的参数分析,并提出了钢管再生混凝土轴压短柱、纯弯构件和压弯构件承载力的简化计算公式,公式的计算结果与试验结果均吻合较好,且总体偏于安全。本文的研究成果可为有关工程实践提供参考。
2、钢管混凝土及钢管再生混凝土的基本概念
钢管混凝土即为将混凝土灌注入钢管,形成的具有再生混凝土三向受力结构。钢管混凝土除了具有一般套箍混凝土的强度高、质量轻、塑性好、耐疲劳、耐冲击等优越的力学性能外,还具有以下一些在施工工艺方面的独特优点:
1.钢管本身就是侧压模板,因而浇混凝土时,可省去支模板;
2.钢管本身就是钢筋,兼有纵向钢筋和横向钢筋的功能;
3.钢管本身又是劲性承重骨架,在施工阶段它可起劲性钢骨架的作用。
钢管混凝土也是在高层建筑和大跨度桥梁中应用高强混凝土的一种最有效和最经济的结构形式。其原因有以下几个方面:
1.钢管对核心混凝土的套箍作用,能有效的克服高强混凝土的脆性;
2.钢管内无钢筋骨架,便于浇灌高强混凝土,而且因有钢管分隔,与管外楼盖梁板结构的普通混凝土互不干扰,无交错浇灌的麻烦;
3.钢管外面无混凝土保护层,能充分发挥高强混凝土的承载能力。
钢管再生混凝土即为将再生混凝土灌注入钢管,形成的具有再生混凝土三向受力的钢管混凝土[5]。钢管混凝土利用钢管和混凝土两种材料在受力过程中的相互作用,即钢管对混凝土的约束作用使混凝土处于复杂应力状态之下,从而使混凝土的强度得以提高,塑性和韧性性能大为改善。同时,由于混凝土的存在可以避免或延缓钢管发生局部屈曲,保证其材料性能的充分发挥。
3、钢管混凝土柱的特性
钢管混凝土柱是将混凝土注入封闭的薄壁钢管内形成的钢-混凝土组合构件。钢管混凝土柱可以充分发挥钢管与混凝土两种材料的优势,对混凝土来讲,混凝土受到钢管横向约束而处于三向受压状态,从而使管内混凝土有更高的抗压强度和变形能力。对钢管来讲,由于钢管壁较薄,在受压状态下容易局部或整体失稳而不能充分发挥其强度,填入混凝土后,大大增强了钢管壁的稳定性,使其强度潜力可得到充分利用。因此钢管混凝土柱具有强度高、重量轻、塑性好、耐疲劳、耐冲击等优点[6]。由于钢管能对混凝土提供连续的约束,且钢管具有很大的抗剪和抗扭能力,故可以有效地克服高强混凝土脆性大、延性差的弱点,使高强混凝土的工程应用得以实现,经济效果得以充分发挥。
4、结论:
(1)钢管再生混凝土构件的力学性能和钢管混凝土构件的力学性能有很多相似之处。
(2)再生混凝土在钢管中的应用弥补了再生混凝土结构性能上的不足,使二者都能充分的发挥潜力。同时又有利于环保,在生态方面也有很大的意义。
(3)为再生混凝土在结构上的应用提供了广阔的空间。再生钢管混凝土短柱的研究很有必要,还有许多工作需要进一步展开。
参考文献:
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高强混凝土论文范文4
关键词：钢纤维 聚丙烯纤维混杂纤维混凝土 力学性能 物理性能
中图分类号：TU37文献标识码：A文章编号：
[Abstrct]:Fiber reinforcement is commonly used to provide toughness and ductility to brittle cementitious matrices.two or more types of fibers are rationally combined to produce a composite that derives benefits from each of the individual fibers and exhibits a synergetic response.The enhancement mechanism of hybrid fibers reinforced and their research methods are analyzed in this paper. The status quo of the research and application about hybrid fiber reinforced concrete is summed up, and a pilot study about the application prospect of hybrid fiber reinforced concrete is discussed.
[Key words]: Fiber reinforced concrete；Hybrid fibers
0引 言
钢-聚丙烯纤维增强混凝土（steel-polypropylene hybrid fiber-reinforced concrete）是以水泥浆、砂浆或混凝土为基体，以非连续的短钢纤维和聚丙烯纤维作为增强材料所组成的水泥基复合材料的总称。试验研究表明，纤维掺入混凝土能够改善基体的特性，由于纤维性能不同，在基体中，单一纤维只是在一定程度上体现它的某些特性。其中高弹性模量钢纤维混凝土的优越的物理和力学性质主要表现为：(1)较高的抗拉、抗压、抗弯极限强度和抗剪性；(2) 卓越的抗裂和抗疲劳性能； (3) 抗冲击性能良好；(4)能明显改善变形性能； (5)强度和重量比较大，比较经济。而具有低弹性模量的聚丙烯纤维的优势主要表现在：(l)能够控制混凝土裂缝，提高结构物抗裂性、减少混凝土早期塑性裂缝；(2)耐腐蚀；(3)增加混凝土的延性、抗冲击性、抗渗性及耐磨性；(4)有助于防火；(5)用量少，价格低。如果在混凝土这种多相、多层次的复合材料中，掺杂多种不同性能的纤维，从不同层次上对基体进行优化，就可以发挥材料的最佳性能。
因此，随着材料科学和结构工程的发展，钢-聚丙烯纤维混凝土（以下缩写HFRC）特性正逐步成为国内外学者研究的焦点。本文将概述国内外的钢-聚丙烯混杂纤维的研究与发展，并在此基础上探讨目前混杂纤维研究所存在的问题及研究方向。
1 混杂纤维混凝土的混杂效应
混杂纤维在混凝土中的作用主要体现在阻裂、增强和增韧三个方面，目前对HFRC的增强机理主要有以下两种理论解释：一、复合材料力学理论；二、纤维间距理论。大量学者研究发现，在纤维材料差异及纤维体积率匹配的不同情况下，混杂纤维增强混凝土会出现正、负两种混杂效应。
孙伟[2]等选用不同尺寸不同弹性模量的纤维混杂，发现混杂纤维能提高混凝土的限缩能力和阻裂能力，并在改善其抗渗性能方面表现为正混杂效应。
王成启[3]对不同尺寸纤维混凝土的混杂效应机理做了分析，认为混凝土的破坏实质为裂缝产生、亚临界扩展和失稳扩展的过程，并在此基础上提出混杂增强效应系数的概念。
2004年，Banthia[4]等人通过试验，解释了钢纤维与聚丙烯纤维混杂时的增强效应原理。同时提出三种混杂效应:基于纤维本构关系的混杂、基于纤维尺寸的混杂、基于纤维功能混杂，对混杂纤维的混杂效应研究具有重要意义。
2 混杂纤维混凝土的力学性能
上世纪70年代中期，Walton和Majumdar[5]最先进行了HFRC的研究，研究表明钢纤维和聚丙烯纤维共同作用提高了基体的抗拉性能和抗冲击性能。
同时P.Sukontaukkul[6]研究发现，HFRC综合了钢纤维混凝土较高的初裂荷载、最大荷载的优点和聚丙烯纤维混凝土优越的延性韧性。
Parviz，Sorouhian[7]等人对HFRC的断裂性能进行了研究，并探讨了HFRC的增强机理和破坏机理。
姚志雄[8]等实验研究发现加入钢纤维后RPC断裂能、延性指数和特征长度大幅提高。并且RPC的断裂能随钢纤维掺量的增加而增大,但其延性指数和特征长度则随钢纤维掺量呈现出不同的变化规律。
Johnston[9]与Swanmy的实验证实，混凝土中掺入纤维对其提高抗压强度意义并不大，但由于纤维的加入，增大了混凝土压缩破坏时的延性。但Glavind 和 Aarre 等人的研究表明，将钢－聚丙烯混杂纤维掺入混凝土中，可以提高混凝土的极限压应变。
贺大荣[10]也证实混杂纤维混凝土的抗压强度变化幅度不大。研究发现当纤维掺量较低时,可以增强砼抗压强度。反之，纤维混凝土的抗压强度会降低,甚至低于素混凝土的强度。
1982年 KobayashiKll[11]等人研究了HFRC的弯曲性能并首次提出“Hybrid”一词，研究表明混杂纤维对混凝土有更好的增韧效果。
梁济丰等人[12]对S-P混杂纤维混凝土抗冲击试验发现混杂纤维混凝土对抗冲击性能的提高非常明显，王凯[13]等人通过试验研究表明，钢纤维和聚丙烯纤维在较低掺量下，混凝土的抗压、抗拉强度、断裂强度和抗弯韧性有显著提高。,张平中等人在对S―P混杂纤维混凝土进行抗冲击强度试验分析后也得出类似结论。
3 混杂纤维混凝土的物理性能
钱红萍等在研究各龄期内纤维混杂对混凝土收缩性能影响规律时发现混杂纤维能明显降低混凝土的收缩率，且限缩效应的大小与纤维混杂种类纤维体积掺量大小等因素密切相关。
M.sarigaphutil[14]等对纤维增强混凝土的收缩开裂与耐久性进行了试验研究，发现掺入纤维可以有效地减少混凝土的收缩开裂，且与未加纤维的混凝土相比可以有效地减少裂缝宽度。
Zhang J．[15]等人基于纤维间距理论和纤维、混凝土间剪应力传递的概念，建立了纤维混凝土收缩公式，并认为纤维的减缩作用类似粗骨料工作原理。
鞠丽艳等人在混杂纤维混凝土抗爆裂性能研究时发现,800℃时,混杂纤维明显提高了混凝土的抗爆裂性能,同时分析了混杂纤维改善高性能混凝土高温性能的作用机理.
潘慧敏采用液化石油气燃烧模拟火灾,对HFRC高温力学性能及抗爆裂性能进行了研究。结果表明混杂纤维的掺入提高了混凝土火损试验后的抗压强度和劈裂抗拉强度。高温下,混杂纤维能有效地阻止混凝土产生爆裂,并能较好地保持混凝土的完整性。
何晓达试验发现在400oC高温下恒温2小时后，混杂纤维混凝土仍能承受较高荷载，此时强度绝对值在35MPa左右；强度剩余率在65％左右；在800 oC高温下恒温2小时后，混杂纤维混凝土强度剩余率在30％左右。
陈猛[16]等人对素混凝土和钢-聚丙烯混杂纤维混凝土两种材料进行了弯曲疲劳试验，发现混杂纤维混凝土在循环荷载作用下的疲劳破坏表现为良好的塑性性质。
孙家瑛[17]试验发现纤维混杂比例会对混凝土的抗渗性产生正负效应。陈德玉和谭克锋[18]研究了长度不同的聚合物微纤维的抗渗性能，认为均匀分布在混凝土中的大量纤维起到了“分流和筛滤”的作用，降低了混凝土表面的析水，阻碍了集料的离析，可以极大地提高抗渗能力。朱缨[19]也有类似的结论，而且随着微纤维掺量增加，抗渗性能增加。易成等人的带裂纹试件渗透试验表明，渗透流量与裂缝宽度之间不服从立方定律，掺入纤维后混凝土的裂缝扩展方式更有利于混凝土抗渗。
黄承连[20]认为低掺量的合成纤维也能明显提高混凝土抗冻性能，可使冻融循环次数提高50%甚至是1倍以上，若纤维掺量太少则对混凝土的抗冻性能改善作用明显降低。
杨成蛟[21]通过混杂纤维混凝土力学性能及抗渗性能的试验研究发现,混杂纤维对混凝土抗渗性能影响不大.引气剂有助于提高混杂纤维混凝土的抗渗性.另外简单分析了纤维混杂方式对混凝土力学性能和抗渗性能影响的机理.
4总结展望
本文主要介绍了混杂纤维混凝土的增强机理和国内外混杂纤维混凝土的物理性状、力学性状的研究状况，虽然混杂纤维混凝土的很多理论还亟待完善,但是，随着人们对混杂纤维混凝土研究工作的深入开展，研究领域的不断扩展，混杂纤维混凝土在铁路工程、工业建筑地面、机场跑道、公路、大坝等有着广泛的应用潜能。相信随着研究的深入，混杂纤维混凝土的优越性能将日益显露，其应用前景也必将是十分广阔的。
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高强混凝土论文范文5
关键词：混凝土，施工质量，控制方法
笔者长期在宁夏路桥公路工程股份有限公司从事质量管理工作，近年来宁夏高速公路建设飞速发展，笔者注意到多条在建的高速公路，都不同程度的存在混凝土质量通病，笔者就多年的工作经验，浅谈水泥混凝土工程施工质量的控制方法。
混凝土工程是钢筋混凝土工程中的重要组成部分，混凝土工程的施工过程有混凝土的制备、运输、浇筑和养护等。
1、混凝土的制备
混凝土的制备就是根据混凝土的配合比，把水泥、砂、石、外加剂、矿物掺和料和水通过搅拌的手段使其成为均质的混凝土。水泥进场时应对其品种、级别、包装或散装仓号、出厂日期等进行检查，并应对其强度、安定性及其他必要的性能指标进行复验，其质量必须符合国家标准的规定。当在使用中对水泥质量有怀疑或水泥出厂超过3 个月（快硬硅酸盐水泥超过1 个月）时，应进行复验，并按复验结果使用。在钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构中，严禁使用含氯化物的水泥。
1.1 混凝土配合比
混凝土应根据实际采用的原材料进行配合比设计，并按普通混凝土拌和物性能试验方法等标准进行试验、试配，以满足混凝土强度、耐久性和工作性能（坍落度等）的要求，不得采用经验配合比。同时，应符合经济、合理的原则。混凝土生产时，砂、石的实际含水率可能与配合比设计存在差异，因此在混凝土拌制前应测定砂、石含水率并根据测试结果调整材料用量，提出施工的配合比。
1.2混凝土搅拌
为了拌制出均匀优质的混凝土，除合理地选择搅拌机外，还必须正确地确定搅拌制度，即一次投料量、搅拌时间和投料顺序等。一次投料量，不同类型的搅拌机都有一定的进料容量，搅拌机不宜超载过多，以免影响混凝土拌和物的均匀性，一次投料量宜控制在搅拌机的额定容量以下。施工配料就是根据施工配合比以及施工现场搅拌机的型号，确定现场搅拌时原材料的一次投料量。搅拌混凝土时，根据计算出的各组成材料的一次投料量，按重量投料。混凝土搅拌的最短时间应满足规范的规定。投料顺序是影响混凝土质量及搅拌机生产率的重要因素。按照原材料加入搅拌筒内的投料顺序的不同，常用的投料顺序有：一次投料法，二次投料法，两次加水法。
2、混凝土的运输
混凝土的运输是指混凝土拌和物自搅拌机中出料至浇筑入模这一段运送距离以及在运送过程中所消耗的时间。
2.1 对混凝土运输的要求
在运输过程中应保持混凝土的均质性，避免产生分离、泌水、砂浆流失、流动性减少等现象。混凝土应以最少的转运次数和最短的时间，从搅拌地点运至浇筑地点，使混凝土在初凝前浇筑完毕。混凝土的运输应保证混凝土的灌筑量。对于采用滑升模板施工的工程和不允许留施工缝的大体积混凝土的浇筑，混凝土的运输必须保证其浇筑工作的连续进行。
2.2 混凝土的运输方法
混凝土运输分为地面运输、垂直运输和楼地面运输三种情况。论文写作，混凝土。运输预拌混凝土，多采用自卸汽车或混凝土搅拌运输车。混凝土如来自现场搅拌站，多采用小型机动翻斗车、双轮手推车等。混凝土垂直运输多采用塔式起重机、混凝土泵、快速提升架和井架等。混凝土楼地面运输一般以双轮手推车为主。
3、混凝土的浇筑
3.1 混凝土浇筑
在混凝土浇筑前，应检查模板的标高、位置、尺寸、强度和刚度是否符合要求；检查钢筋和预埋件的位置、数量和保护层厚度，并将检查结果填入隐蔽工程记录表；清除模板内的杂物和钢筋的油污；对模板的缝隙和孔洞应堵严；对木模板应用清水湿润，但不得有积水。论文写作，混凝土。
在地基或基土上浇筑混凝土时，应清除淤泥和杂物，并应有排水和防水措施。对干燥的非粘性土，应用水湿润；对未风化的岩土，应用水清洗，但表面不得留有积水。在降雨雪时，不宜露天浇筑混凝土。
混凝土的浇筑，应由低处往高处分层浇筑。每层的厚度应根据捣实方法、结构的配筋情况等因素确定。
在浇筑竖向结构混凝土前，应先在底部填入与混凝土内砂浆成分相同的水泥砂浆；浇筑中不得发生离析现象；当浇筑高度超过3m时，应采用串筒、溜管或振动溜管使混凝土下落。在混凝土浇筑过程中应经常观察模板、支架、钢筋、预埋件、预留孔洞的情况，当发现有变形、移位时，应及时采取措施进行处理。
混凝土浇筑后，必须保证混凝土均匀密实，充满整个模板空间，新旧混凝土结合良好，拆模后，混凝土表面平整光洁。
为保证混凝土的整体性，浇筑混凝土应连续进行。论文写作，混凝土。当必须间歇时，其间歇时间宜缩短，并应在前层混凝土凝结前将次层混凝土浇筑完毕。论文写作，混凝土。混凝土运输、浇筑及间歇的全部时间不应超过混凝土的初凝时间。论文写作，混凝土。
3.2 施工缝
由于技术上的原因或设备、人力的限制，混凝土的浇筑不能连续进行，中间的间歇时间需超过混凝土的初凝时间，则应留置施工缝，施工缝的位置应在混凝土浇筑前按设计要求和施工技术方案确定。论文写作，混凝土。由于该处新旧混凝土的结合力较差，是结构中的薄弱环节，因此，施工缝宜留置在结构受剪力较小且便于施工的部位。
3.3 混凝土的捣实
混凝土的捣实就是使入模的混凝土完成成型与密实的过程，从而保证混凝土结构构件外形正确，表面平整，混凝土的强度和其他性能符合设计的要求。
混凝土浇筑入模后应立即进行充分的振捣，使新入模的混凝土充满模板的每一角落，排出气泡，使混凝土拌和物获得最大的密实度和均匀性。
混凝土的振捣分为人工振捣和机械振捣。人工振捣是利用捣棍或插钎等用人力对混凝土进行夯、插，使之成型。只有在采用塑性混凝土，而且缺少机械或工程量不大时才采用人工振捣。采用机械振实混凝土，早期强度高，可以加快模板的周转，提高生产率，并能获得高质量的混凝土，应尽可能采用。
4、混凝土的养护
混凝土的凝结与硬化是水泥与水产生水化反应的结果，在混凝土浇筑后的初期，采取一定的工艺措施，建立适当的水化反应条件的工作，称为混凝土的养护。养护的目的是为混凝土硬化创造必要的湿度、温度等条件。常采用的养护方法有：标准养护、热养护、自然养护，根据具体施工情况采用相应的养护方法。
对高耸构筑物和大面积混凝土结构不便于覆盖浇水或使用塑料布养护时，宜喷涂保护层（如薄膜养生液等）养护，防止混凝土内部水分蒸发，以保证水泥水化反应的正常进行。
高强混凝土论文范文6
【关键词】钢管混凝土；脱空；防治措施
中图分类号：TV331文献标识码： A
一、概述
钢管混凝土的基本原理是借助内填混凝土来增强钢管壁的稳定性，借助钢管对核心混凝土的“套箍作用”，使核心混凝土在工作时处于三向受压状态，从而使核心混凝土具有更高的抗压强度和抗压缩变形能力。钢管混凝土系杆拱桥是指拱肋采用了钢管混凝土材料的系杆拱桥。
钢管混凝土材料应用于桥梁结构最早始于1879年，英国Severn铁路桥桥墩采用了钢管混凝土材料，目的是为了防止空钢管锈蚀[1]。1990年，我国第一座钢管混凝土拱桥四川旺苍东河大桥成功建成，拉开了我国钢管混凝土拱桥发展的序幕。据不完全统计，截止目前，我国已建成钢管混凝土拱桥300座以上。
钢管混凝土拱桥自出现以来，在短短的几十年间得到了飞速发展，主要是由于钢管混凝土拱桥具有以下优点：① 承载能力高。对于薄壁钢管来说，由于它对局部缺陷很敏感，其承载能力极不稳定，而在钢管中灌注混凝土形成钢管混凝土构件后，钢管延缓了混凝土受压时的纵向开裂，而混凝土也大大延缓了薄壁钢管的局部失稳。钢管混凝土的承载力高于二者单独承载时的承载力之和；② 塑性和韧性好。单向受力时混凝土的破坏特征属于脆性，尤其对于高强度混凝土更是如此，但钢管混凝土中的核心混凝土在钢管的约束下，不仅在使用阶段改善了它的弹性性能，而且在破坏时能产生很大的塑性变形，从而使钢管混凝土具有优良的抗震性能。在冲击荷载或振动荷载作用下，会表现出很好的韧性[2]；③ 经济性好[3]；④ 施工方便。钢管拱肋本身就可当作侧模，省去普通钢筋混凝土施工支模、拆模等的麻烦；⑤ 耐火性好。由于钢管内填充了混凝土，在高温情况下，与空钢管相比，它的软化温度极大提高，而在急剧降温时不会像普通钢筋混凝土结构那样爆裂[4]。
目前，钢管混凝土材料的本构关系还没有完善成熟的理论，且专门针对钢管混凝土拱桥的设计施工规范还在制订当中。钢管混凝土拱桥虽然应用广泛，但其理论研究还需进一步完善。由于缺乏足够的理论支撑逐渐暴露出不少问题，尤其是钢管与管内混凝土之间的脱空问题。钢管混凝土的脱空，是指核心混凝土内部出现空洞、不密实或者是钢管与核心混凝土在界面处分离开来的现象。根据脱空的形式，钢管混凝土拱桥的脱空可分为两种情况：① 拱肋内部混凝土不密实；② 钢管与混凝土界面脱离。钢管混凝土的优越性主要靠钢管和管内混凝土的牢固结合形成整体共同受力才能体现，这就需要保证管内的混凝土与钢管内壁之间能紧密接触，处于径向挤压的工作状态，这样“套箍作用”才能发挥。但在目前对服役钢管混凝土拱桥的调研过程中发现，大部分钢管混凝土拱桥拱肋钢管与混凝土都在脱空状态下工作，且大部分为第二种形式的脱空[5,6]。
脱空问题比较复杂，主要表现在脱空的检测手段不够完善，脱空的程度和范围难以定量，脱空对受力性能影响的理论研究还不够深入，经济有效的脱空防治措施还比较缺乏等方面。本文主要系统总结钢管混凝土拱桥脱空产生的原因及其受力性能降低的机理，有针对性地研究经济有效的脱空防治措施。
二、脱空成因
目前，国内外对钢管混凝土拱桥脱空产生的原因的研究取得了一定的成果，有代表性原因如下：
文献[7]研究了钢管混凝土中核心混凝土的收缩与膨胀特性，认为收缩中以核心混凝土的冷缩（温度下降造成的收缩）和徐变收缩为引起脱空的最主要影响因素，并提出了使用延迟膨胀剂改善钢管混凝土脱空的建议。
文献[8]认为泵送施工工艺是引起脱空的原因之一。核心混凝土的施工多采用泵送顶升法，泵送顶升是指采用混凝土泵将混凝土从拱脚注入钢管拱肋内，混凝土由下向上运动。在这一过程中，造成脱空的主要原因是钢管内空气存在临界逃逸角，混凝土在运行过程中将空气封闭形成气腔，而气腔本身的浮力不足以使空气排开混凝土沿钢管壁向上运动。当高出拱顶约2m的出浆口喷浆后，钢管内各部分的压强均达到最大值，钢管内的空气将永久封闭。另外，由于各种原因泵送混凝土内含有一定微气泡形式的空气，空气经汇集后会沿钢管上升，最后滞留在平缓段，使拱顶平缓段混凝土与钢管脱空增大。
文献[9]认为除了泵送过程，混凝土本身的质量外，膨胀剂的掺入量也是引起脱空的原因之一，正确使用膨胀剂非常重要，有时还掺入粉煤灰，以改善混凝土组分的颗粒级配，增加致密性。混凝土收缩严重或在浇筑过程中混凝土并不是很密实，以及由环境温度的变化引起钢管与核心混凝土的温差均是引起脱空的重要原因。
文献[10]从现有钢管混凝土脱空的情况分析，将钢管混凝土脱空的原因分为初期（从混凝土开始浇注至终凝），早期（混凝土终凝后至十四天左右）和长期（桥梁运营期）三个阶段。在初期阶段新拌混凝土的泌水和沉缩是脱空的主要原因。在早期阶段混凝土水化硬化过程的化学收缩和自收缩以及混凝土早期凝结硬化过程中水化热引起的冷缩是脱空的主要原因。在运营阶段，日照作用下引起的内外温差和季节温差以及混凝土的后期收缩是脱空的主要原因。该文献还对各种原因引起的脱空高度进行了比较，认为对脱空高度影响最大的是新拌混凝土的泌水量，钢管直径越大，越容易出现脱空，脱空高度也越大；日照温差和季节温差是引起钢管混凝土脱空的第二大原因，其脱空高度仅次于泌水和沉缩造成的脱空高度，而这种原因造成的脱空是较难彻底消除的。
文献[11]根据广义平面应变的厚壁圆筒理论研究了钢管混凝土构件受压时的工作性能，认为轴向压力、温度是使钢管混凝土产生脱空的主要原因。在轴向压力作用下当钢管与混凝土之间的拉应力大于钢管与核心混凝土间的粘结强度时，钢管与混凝土之间会产生脱空现象。
文献[6]认为轴向压力、温度荷载和核心混凝土收缩是引起第二种形式脱空的主要原因，这种结论被业内人士广泛接受，文献还对此种脱空对拱桥受力性能进行了深入研究。
三、钢管混凝土脱空对策
根据不同的脱空成因，不同的学者提出了不同的脱空防治措施。文献[12]提出从设计指导思想上来预防脱空对钢管混凝土拱桥造成的危害，考虑到目前还没有成熟的技术解决脱空问题，故在设计时不考虑钢管对混凝土的套箍作用，而是将钢管与混凝土看成两个平行杆件进行设计和计算，并在构造上设置加强措施（设置纵向加劲肋和横向法兰圈），以尽量保证二者能够整体受力。此方法过于保守，会造成极大的浪费。
文献[13]提出采用二次灌浆法解决钢管混凝土脱空，其具体做法是：在脱空处对钢管钻孔，压入高强度水泥浆或改性环氧砂浆使钢管与核心混凝土密实。通过工程实例发现二次灌浆后构件的承载力、弹性模量基本得到恢复，而在灌浆前，构件由于脱空导致承载力的下降最大达到33%。
二次灌浆虽然是目前比较实用和有效的方法，但是二次灌注的水泥浆也还可能由于收缩或灌注不饱满使钢管和混凝土之间再次出现裂缝。因此，在对钢管压浆之后还要用超声波对管内混凝土质量进行检测，遇到不密实的地方再次进行压浆。
文献[8]提出了通过内置排气管抽气法给空气逃逸提供通道，在混凝土泵送结束后进行负压抽吸，振捣排浆管内混凝土，钢管外辅助振捣措施等后期处理措施。此方法较难操作，故不常采用。
文献[14]提出在材料使用上防止脱空的产生，如采用线膨胀系数小的钢材或钢纤维混凝土、活性粉末混凝土等。在施工过程中采取在拱顶预压、低温封拱等方法，也可以有效预防钢管混凝土拱桥的脱空。另外，在钢管横穿螺栓，阻止混凝土径向收缩；钢管外包裹保温（防晒、防冻、隔热）材料，降低钢管和核心混凝土的温度变化幅度，使两者的温度趋于接近，从而避免钢管混凝土的脱空。
上述防治措施对于钢管混凝土的脱空处理具有一定的效果，但在实际工程中，由于工程的复杂性，往往不易确定最佳防治方案，且有些方法不具有可操作性。因此，面对钢管混凝土系杆拱桥的快速发展，急需开发新的脱空防治措施。
四、脱空使受力性能降低的机理
为了有针对性地采取脱空防治措施，首先要弄清脱空使受力性能降低的机理。脱空使受力性能降低的原因主要包括两个方面：（1）脱空使钢管混凝土拱桥在受到直接或间接荷载作用时钢管与核心混凝土之间产生轴向相对位移；（2）脱空产生的间隙使“套箍作用”不能有效发挥[6]。故本文针对这两种机理，提出钢管拱肋脱空防治的综合措施。
五、本文建议的综合防治措施
二次灌浆技术可以有效填充钢管与核心混凝土之间的间隙，使钢管对核心混凝土的“套箍作用”得到有效发挥，此处不再赘述。现着重介绍如何限制钢管与核心混凝土之间产生的轴向相对位移。
5.1 基本思路
为了防止钢管与核心混凝土之间出现轴向相对滑移，最好的方法是增加钢管与核心混凝土之间的粘结强度，但目前的材料技术还不能使粘结强度得到显著提高，根据文献[15]圆钢管混凝土钢管与核心混凝土之间的设计粘结强度仅为0.4MPa，因此目前只能考虑采用构造措施来限制钢管与核心混凝土之间的轴向滑移。
考虑沿拱肋在有限点限制钢管与核心混凝土之间的轴向滑移，至于具体采用多少个限制点可通过计算分析确定。该构造措施必须能将钢管和核心混凝土可靠地连接在一起，同时要具有足够的刚度和强度，而且不能够影响到泵送混凝土的压送。
5.2 内法兰的构造
内法兰构造如图1所示。该内法兰构造有双重作用，一是拱肋分段拼装过程中各拱肋节段之间的临时连接，二是防止拱肋钢管与核心混凝土之间的轴向滑移。内法兰不得直接与拱肋钢管焊接，而是通过肋板与钢管连接。内法兰与钢管内壁之间的空隙可以保证泵送混凝土顺利通过而不会形成封闭的气腔，所以不会造成混凝土不密实的现象。
图1 巫山大桥内法兰构造
5.3 设计参数
1. 内法兰的刚度
内法兰构造必须要有一定的刚度，否则不能起到限制轴向滑移的作用，因为钢管与核心混凝土之间的滑移量并不大，通常只有几毫米。另一方面，内法兰的刚度还与轴向滑移限制点个数有关，两者成反比关系。因此，必须正确设计内法兰的刚度。
2. 内法兰的强度
内法兰的强度必须要保证在钢管混凝土系杆拱桥丧失整体承载能力之前不破坏。内法兰的破坏形式主要为肋板与钢管内壁接触面因受剪而破坏，因此必须要保证足够的剪切面积。
3. 内法兰的数量
内法兰的数量原则上应该越少越好，一方面节约材料，另一方面不会影响混凝土的压送顶升，但数量越少刚度要求越大，因此二者必须有合理的平衡。
巫山大桥内法兰的强度、刚度及数量由江苏省交通规划设计研究院通过Midas软件计算确定，其中数量与拱肋接头数量一致，采用厚度为25mm厚Q345d钢板焊接而成，详见图1。
5.4 效果检验
巫山大桥成桥后，由江苏省交通科学研究院进行成桥检测，检测结果显示桥梁承载力、刚度等指标与设计值极为接近，表明二次灌浆和内法兰构造相结合的脱空综合防治措施效果显著。
六、结论与展望
本文对目前钢管混凝土拱肋脱空原因及常用的脱空防治措施进行了系统的总结，对脱空引起受力性能降低的机理进行了分析，在此基础上提出了采用设置内法兰构造措施来限制拱肋与混凝土之间的轴向相对位移和二次灌浆解决拱肋与核心混凝土之间的空隙的综合防治措施，取得显著效果。主要结论如下：
（1）对现有的脱空防治措施进行了系统总结，对各种脱空防治措施的可行性、经济性以及使用效果进行了分析；
（2）提出了沿拱肋设置内法兰构造限制钢管与核心混凝土之间的相对轴向滑移，提出了内法兰构造的形式，内法兰构造强度、刚度和数量的设计方法；
（3）以巫山大桥为例分析了设置内法兰构造对钢管混凝土拱桥受力性能的影响，结果表明内法兰构造和二次灌浆的综合防治措施能够显著改善脱空之后钢管混凝土拱桥在正常使用及承载能力状态下的受力性能，虽然不能达到完全粘结时的效果但与完全粘结时的受力性能已比较接近。
因此，用设置内法兰构造和二次灌浆的综合措施对脱空现象进行治理是可行的，施工工艺既不复杂也不需要增加过多的成本，该方法具有较强的推广应用价值。
目前，对钢管混凝土拱桥实际脱空程度测试研究不足。今后，对服役钢管混凝土拱桥应研究有效的检测方法用来测试钢管混凝土拱肋脱空的部位、范围和高度。通过检测结果，建立理论模型，利用有限元软件分析实际脱空情况对桥梁承载能力的影响，为研究脱空对拱肋受力性能的影响和维护加固提供依据。
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