2022, 25(1):1-7. DOI: 10.3969/j.issn.1007-9629.2022.01.001 CSTR:
摘要:基于水泥水化进程,考虑水泥水化进程中孔隙率和孔隙溶液离子浓度的动态演变规律,建立水胶比、水泥组分与硬化水泥浆体电导率间的关系,提出一种硬化水泥浆体电导率的动态计算模型.结果表明:所提模型可以计算不同龄期及水胶比硬化水泥浆体的电导率,整体计算误差在10%以内,尤其28 d硬化水泥浆体电导率的计算误差小于5%;随着水化龄期的增长,硬化水泥浆体孔隙溶液离子浓度先增大后稳定,且孔隙率不断降低,二者耦合作用使硬化水泥浆体的电导率随龄期增大不断降低;随着水胶比的增大,孔隙溶液的离子浓度和电导率均降低,但由于孔隙率的增大,使得硬化水泥浆体电导率增大.
2022, 25(1):8-15. DOI: 10.3969/j.issn.1007-9629.2022.01.002 CSTR:
摘要:为探究石墨烯水泥基复合材料的电学性能,通过四电极法测试了不同湿度、温度以及外荷载作用下复合材料的电阻率变化,考虑了石墨烯掺量对复合材料湿敏性、温敏性和压敏性的影响,并分析了其内在机理.结果表明:石墨烯水泥基复合材料的电阻率随着相对含水量的减少而逐渐增加,高掺量石墨烯可以降低复合材料的湿敏性;环境绝对温度的升高会导致石墨烯水泥基复合材料的电阻率呈现对数式下降,复合材料温敏性的临界石墨烯质量分数为0.8%;循环压缩荷载下,随着外荷载值的增加,石墨烯水泥基复合材料的电阻率下降,而外荷载值的降低会导致复合材料的电阻率上升;当石墨烯质量分数从0%增至0.8%时,复合材料的电阻变化率曲线离散性大幅降低、电阻变化率增大.
2022, 25(1):16-23. DOI: 10.3969/j.issn.1007-9629.2022.01.003 CSTR:
摘要:为解决湿热地区混凝土碳化破坏严重的问题,在室内模拟湿热环境,通过碳化试验研究了超吸水性树脂(SAP)粒径和掺量对混凝土抗碳化性能的影响;采用扫描电子显微镜(SEM)对碳化前后混凝土的微观形貌进行分析;采用压汞仪(MIP)对混凝土不同层位的孔结构进行剖析.结果表明:SAP材料可有效提高混凝土的抗碳化性能,且随着碳化龄期的增长,混凝土的抗碳化性能显著提升;虽然SAP的掺入增大了混凝土的孔隙率,但可以细化各层位之间的孔结构,降低孔隙间的连通性;SAP释水后在孔隙外部形成较为致密的环形层,且SAP促进水化可以较好地填充孔隙,减少裂缝数量和尺寸,从而抑制CO2的扩散,改善了混凝土的抗碳化性能.
2022, 25(1):24-30. DOI: 10.3969/j.issn.1007-9629.2022.01.004 CSTR:
摘要:研究了矿渣粉掺量对钢纤维自密实混凝土(SFRSCC)工作性能和力学性能的影响,并从微观层面阐释钢纤维和矿渣粉对混凝土基体的增强作用.结果表明:采用10%掺量的矿渣粉代替水泥能有效提高新拌混凝土的工作性能,增加钢纤维体积分数会减弱自密实混凝土的工作性能;矿渣粉与钢纤维的协同作用能够显著提高混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度;采用矿渣粉替代水泥有助于生成更致密的微观结构.
2022, 25(1):31-36. DOI: 10.3969/j.issn.1007-9629.2022.01.005 CSTR:
摘要:为研究卵石混凝土的三轴受压力学性能,进行了27个卵石混凝土试件的常规三轴试验,观察了试件的破坏形态,获取了其应力-应变全过程曲线及特征点参数,深入分析了围压对卵石混凝土力学性能的影响.结果表明:随着围压的增大,卵石混凝土试件破坏形态先由轴向劈裂破坏转变为斜向剪切破坏,再转变为横向剪切破坏;围压越大,峰值应力、峰值应变、初始模量越大,峰值应力后其应力-应变全过程曲线越平缓;提出的卵石混凝土三轴受压时相关力学指标计算公式及参数化本构方程的计算结果与试验结果拟合良好.
2022, 25(1):37-43. DOI: 10.3969/j.issn.1007-9629.2022.01.006 CSTR:
摘要:为了探讨钢筋混凝土Ⅰ-Ⅱ复合型断裂过程,基于断裂试验同步采集的声发射信号建立灰色-尖点突变模型,识别断裂过程的临界突变点,分析能量释放率、振铃计数等声发射参量随时间变化的规律以及三维损伤定位.结果表明:能量释放率等参量在跨中开裂和临界荷载时出现突增,基于振铃计数率的灰色-尖点突变模型可以有效判别钢筋混凝土Ⅰ-Ⅱ复合型断裂过程的裂尖起裂、跨中开裂和临界荷载3个状态,试件断裂过程中跨中附近存在大量损伤.研究成果可以为混凝土结构裂缝稳定性分析及预警系统的建立提供基础.
2022, 25(1):44-53. DOI: 10.3969/j.issn.1007-9629.2022.01.007 CSTR:
摘要:采用自然浸泡法模拟海洋水下区环境,研究了玄武岩/聚丙烯纤维增强混凝土(BPFRC)的氯离子扩散性能.通过固液萃取法和电位法测试了不同侵蚀时间下BPFRC中的氯离子含量,分析了纤维种类、掺量和混杂形式对氯离子含量分布、表面氯离子含量(Cs)和氯离子扩散系数的影响;此外,采用Rapid Air 457测定了BPFRC的孔径分布,并计算了其孔结构分形维数.结果表明:BPFRC中的氯离子含量随着侵蚀龄期的增加而增大;当纤维体积分数为0.10%时,玄武岩纤维对混凝土中氯离子含量的降低作用大于聚丙烯纤维,适量的混杂纤维能够减小混凝土中的氯离子含量,过量的混杂纤维则增大了混凝土中不同深度处的氯离子含量;BPFRC中的Cs在侵蚀初期增长较快、后期增长较慢,与侵蚀时间为幂函数关系;BPFRC的孔结构表现出明显的分形特征,分形维数范围为2.301~2.446,分形维数与氯离子扩散系数具有较强的正相关性.
2022, 25(1):54-60. DOI: 10.3969/j.issn.1007-9629.2022.01.008 CSTR:
摘要:采用甲基烯丙基聚氧乙烯醚(HPEG)为大单体合成一系列具有不同酸醚比、侧链长度及相对分子质量的聚羧酸系减水剂(PCE)作为水泥助磨剂,研究了PCE分子结构对其助磨性能的影响.结果表明:PCE的助磨效果随着酸醚比的增大而增强,当酸醚比超过一定范围后,助磨效果有所减弱;具有短侧链及低相对分子质量的PCE具有更好的助磨效果;PCE磨制水泥的标准稠度用水量降低,16 h抗压强度降低,28 d抗压强度没有损失.
2022, 25(1):61-67. DOI: 10.3969/j.issn.1007-9629.2022.01.009 CSTR:
摘要:研究了以普通硅酸盐水泥(OPC)-矿渣微粉(GBFS)-硫酸钠(NS)体系制备的土体硬化剂对普通地表土壤和海滩淤泥这2种土壤的固化效果及其固化机理.研究表明,OPC-GBFS-NS土体硬化剂对2种土壤均具有良好的固化效果,使得固化土具有较高的无侧限抗压强度,对土壤中重金属离子Cd2+也有较好的固结作用,能显著降低Cd2+的溶出.该土体硬化剂对土壤的固化效果主要源于其在土壤中能快速水化生成大量细长的水化产物钙矾石,并对土壤颗粒起到较紧密的胶结作用.
2022, 25(1):68-73. DOI: 10.3969/j.issn.1007-9629.2022.01.010 CSTR:
摘要:基于二维错配度理论,针对以NbC为基底的相对形核相γ-Fe、α-Fe进行错配度计算.利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、金相显微镜(OM)、动态热模拟相变仪,以及力学性能测试,研究了含Nb微合金钢的析出强化、细晶强化、控冷效果、显微组织及力学性能.结果表明:α-Fe与NbC异质形核的效果较好,γ-Fe与NbC异质形核的效果不理想;在连续冷却过程中,珠光体的临界冷却速率为1.5 ℃/s,贝氏体的临界冷却速率为5.0 ℃/s;含Nb的HRB500钢筋通过合适的控冷工艺可以有效细化晶粒尺寸,提高微合金钢的力学性能.
2022, 25(1):74-80. DOI: 10.3969/j.issn.1007-9629.2022.01.011 CSTR:
摘要:为了资源化利用烟气脱硫产生的工业废弃物脱硫石膏,以密胺树脂强化的脱硫石膏-纤维复合体系为研究对象,将密胺树脂固化成型条件与石膏的水化成型过程进行匹配与优化,发展出具有优异综合性能的石膏复合板材.结果表明:密胺树脂的固化交联与石膏晶须生长过程的合理匹配与协同,既有助于形成有机-无机紧密结合,同时也有助于加强脱硫石膏晶须与玻璃纤维之间的附着,促进实现密胺树脂对材料性能的强化;石膏复合板的抗折强度不低于18 MPa,抗压强度大于25 MPa,弹性模量大于6 500 MPa,24 h吸水率低于3.0%,主要性能超过传统的水泥或硅酸钙类型的基础板材,具有明显的技术及市场开发前景.
2022, 25(1):81-88. DOI: 10.3969/j.issn.1007-9629.2022.01.012 CSTR:
摘要:对改良磷石膏进行了击实试验、无侧限抗压强度试验和加州承载比试验.然后通过离心机模拟了不同压实度和填土高度的路基(某方案改良的磷石膏作为路基填料)的沉降情况,并通过室内压缩试验结合分层总和法计算路基顶面的最终沉降.最后得出满足路基强度要求的改良磷石膏最佳配合比为:半水石膏占风干磷石膏质量10%,液黏剂占风干磷石膏质量0.5%.85%、95%、100%压实度的填土高度不大于20 m的路堤可满足20 cm的沉降要求.
2022, 25(1):89-96. DOI: 10.3969/j.issn.1007-9629.2022.01.013 CSTR:
摘要:以粉煤灰、矿粉、石英砂为主要原材料,无水硅酸钠为碱激发剂,硅酸镁铝为专用外加剂,制备了粉煤灰基3D打印地聚合物砂浆(以下简称地聚合物砂浆),研究了硅酸镁铝掺量及静置时间对其流变性能的影响,并在最佳硅酸镁铝掺量和最适合静置时间条件下进行了3D打印上机试验.结果表明:地聚合物砂浆的流变性能随着硅酸镁铝掺量的增加而增加,且随着静置时间的增加总体呈增长趋势;采用宾汉(Bingham)流体模型和赫切尔-巴尔克(Herschel-Bulkley)流体模型拟合地聚合物砂浆的流变曲线后发现,上述2种模型的拟合度R2均较高,综合考虑后认为,宾汉流体模型比赫切尔-巴尔克流体模型更具优越性;掺加1.0%硅酸镁铝和10 min左右静置时间的地聚合物砂浆能够较好地适用于3D打印工艺,且打印效果良好.
2022, 25(1):97-101. DOI: 10.3969/j.issn.1007-9629.2022.01.014 CSTR:
摘要:通过室内试验,研究了配合比和养护龄期对塑性混凝土强度的影响,并测定了相应条件下塑性混凝土的pH值和电导率,明确了水泥掺量和龄期对pH值和电导率的影响规律,进一步发现塑性混凝土pH值、电导率与强度之间存在定量关系.结果表明:随着水泥掺量的增加,塑性混凝土强度、pH值和电导率均增大;随着龄期的增加,塑性混凝土强度增大,pH值和电导率均先增大后减小;不同水泥掺量和龄期下,塑性混凝土pH值可划分为3个阶段:11.60~12.20、12.20~12.35和12.35~12.80,各阶段下电导率与强度均呈幂函数关系.
2022, 25(1):102-110. DOI: 10.3969/j.issn.1007-9629.2022.01.015 CSTR:
摘要:为了研究高强Q960钢在火灾后的力学性能,对过火温度为300~900 ℃的高强Q960钢试件进行了稳态拉伸试验,得到其在自然冷却和浸水冷却条件下的应力-应变曲线、弹性模量、屈服强度和极限强度.结果表明:600 ℃是高强Q960钢强度发生明显变化的临界温度,将试验结果与普通Q235钢、Q345钢和高强Q460钢、Q690钢、S960钢进行比较,发现不同种类钢材经历高温后的力学性能退化程度并不相同;根据试验结果,建立了高强Q960钢高温后力学性能折减系数随温度变化的拟合公式,拟合结果与试验结果吻合较好.