• 2022年第25卷第6期文章目次
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    • >论文
    • 粉煤灰掺量对应变硬化水泥基复合材料力学性能及损伤特征的影响

      2022, 25(6):551-557. DOI: 10.3969/j.issn.1007-9629.2022.06.001 CSTR:

      摘要 (114) HTML (26) PDF 0.00 Byte (302) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过单轴拉伸、三点弯曲和抗压强度试验,研究粉煤灰掺量对应变硬化水泥基复合材料(SHCC)力学性能和损伤特征的影响,并利用数字图像相关技术对整个拉伸加载过程进行分析,提出利用开裂面积和分形维数量化SHCC试件的损伤程度,得到SHCC在加载过程中的应变演化和损伤特征.结果表明:随着粉煤灰掺量的增加,SHCC的拉伸强度、抗压强度及抗弯强度均逐渐降低,耗能能力逐渐提高,变形性能得到改善,但损伤程度增加;通过数字图像相关技术获得的应变云图可以直观观测SHCC的应变演化;开裂面积比和分形维数能够有效表征SHCC的损伤程度及开裂复杂性,可作为描述其损伤的度量指标.

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    • 微波养护阶段碱激发粉煤灰胶凝材料的力学性能

      2022, 25(6):558-564. DOI: 10.3969/j.issn.1007-9629.2022.06.002 CSTR:

      摘要 (105) HTML (17) PDF 0.00 Byte (338) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探明微波养护与不同组分碱激发粉煤灰胶凝材料(AAFA)的适应性,采用掺加偏高岭土或硅灰来调整原材料硅铝比的方法,研究微波养护时不同硅铝比AAFA试件的力学性能发展规律,并分析AAFA的聚合反应产物和微观结构.结果表明:与传统蒸汽养护相比,微波养护后硅铝比大于1.92的AAFA试件早期强度发展更快,但微波养护时间过长会使试件呈现明显的强度倒缩;硅铝比小于1.97的AAFA试件内部可生成较多的富铝水化铝硅酸钠(N-A-S-H)凝胶相,具备更为致密的微结构和更优异的高温稳定性,使其在微波养护阶段的最大抗压强度较高,同时可避免强度倒缩现象出现.

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    • 铝掺杂水化硅酸钙的分子结构和力学性能

      2022, 25(6):565-571. DOI: 10.3969/j.issn.1007-9629.2022.06.003 CSTR:

      摘要 (126) HTML (108) PDF 0.00 Byte (780) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过试验结合分子动力学,模拟研究了Al掺杂影响水化硅铝酸钙(C-A-S-H)的机理.结果表明:Al掺杂对于C-A-S-H凝胶中硅铝氧链链长的影响可等效为同摩尔量Si的影响,但会使C-A-S-H凝胶层间距增加的幅度更大;提高养护温度促进了C-A-S-H凝胶中硅氧四面体的聚合,当养护温度达到80 ℃时,C-A-S-H凝胶的层间距减小,相邻主层上硅铝氧链之间形成了交联结构,部分转变为交联C-A-S-H凝胶,其力学性能大幅度增加;Al掺杂桥接了断裂的硅氧链且形成了硅铝氧长链,提升了C-A-S-H凝胶沿y轴方向的力学性能,对其沿x轴和z轴方向力学性能的影响较小.

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    • 再生骨料混凝土毛细管负压和界面过渡区研究

      2022, 25(6):572-576. DOI: 10.3969/j.issn.1007-9629.2022.06.004 CSTR:

      摘要 (104) HTML (30) PDF 0.00 Byte (460) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究了再生骨料对混凝土毛细管负压力和界面过渡区(ITZ)性能的影响,分析了不同再生骨料对混凝土早期开裂风险和界面微观形貌的影响.结果表明:天然石子混凝土(NSC)和再生砂浆骨料混凝土(RMC)的毛细管负压力曲线相似,骨料在水泥水化过程中无明显吸释水;与干燥再生砖块骨料混凝土(D-RBC)相比,饱水再生砖块骨料混凝土(S-RBC)的毛细管负压增大,毛细管负压力变化平缓,水泥水化充分,开裂时间推迟;D-RBC的ITZ硬度和弹性模量比S-RBC略有下降,在实际配制再生砖块骨料混凝土时,可对砖块进行饱水处理,其早期开裂风险最低,且力学性能降低不明显.

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    • 废弃玻璃替代河砂对地聚合物砂浆性能的影响

      2022, 25(6):577-584. DOI: 10.3969/j.issn.1007-9629.2022.06.005 CSTR:

      摘要 (64) HTML (19) PDF 0.00 Byte (306) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用废弃玻璃替代天然河砂细骨料,研究了其对粉煤灰-矿渣基地聚合物砂浆力学性能和耐酸性的影响;利用X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和场发射扫描电镜-元素能谱(FESEM-EDS),探究了地聚合物砂浆在养护1~56 d时的结晶相组成和反应进程,重点分析了骨料界面过渡区(ITZ)的发展及受硫酸侵蚀后的破坏情况.结果表明:玻璃和河砂细骨料在养护早期均延缓了地聚合反应速率,全砂组砂浆试块养护28 d时在凝胶体系内的反应逐渐停止;而全玻璃组砂浆试块中的玻璃边缘在碱性环境下溶解出硅相,增大了体系内的n(SiO2)/n(Al2O3),提高了基体的后期密实度.地聚合物砂浆在硫酸溶液中的侵蚀机理主要为硅铝酸盐骨架脱铝破坏、碱金属浸出,以及石膏晶体生长所引起的微裂缝和骨料剥落;在经受硫酸浸泡后,玻璃与ITZ处的凝胶基体间仍具有较好的黏结效果,因而具有更低的抗压强度损失及质量损失.

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    • 铁尾矿砂-地聚物复合材料的界面与性能

      2022, 25(6):585-590. DOI: 10.3969/j.issn.1007-9629.2022.06.006 CSTR:

      摘要 (90) HTML (12) PDF 0.00 Byte (319) 评论 (0) 收藏

      摘要:用铁尾矿砂或天然砂配制水泥/地聚物砂浆,并对不同骨料与基体间界面的化学反应、界面过渡区(ITZ)微观结构及砂浆性能进行对比研究.结果表明:掺加铁尾矿砂后,粉煤灰/矿渣地聚物溶液中的Na+、Si4+、Al3+、Ca2+质量浓度均有不同程度降低,其中矿渣地聚物溶液反应速率较快,对骨料表层溶解也有更强的促进作用;铁尾矿砂附近界面过渡区结构明显优于天然河砂,且铁尾矿砂-地聚物砂浆的界面纳米力学性能显著高于铁尾矿砂-水泥砂浆;用铁尾矿砂制备的砂浆强度及抗渗性也均优于天然河砂,这种差异在水泥砂浆中最小,在矿渣地聚物砂浆中最显著,而粉煤灰地聚物砂浆在后期才逐渐凸显出铁尾矿砂的优势.

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    • 磷酸刻蚀钢渣的形貌及矿物特性

      2022, 25(6):591-597. DOI: 10.3969/j.issn.1007-9629.2022.06.007 CSTR:

      摘要 (70) HTML (20) PDF 0.00 Byte (349) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究经磷酸刻蚀后钢渣粉比表面积增大及水化活性提高的根源,采用放电等离子体烧结法制备了致密钢渣片并进行了抛光,研究了其被磷酸刻蚀不同时间后的形貌及矿物特性.结果表明:经磷酸刻蚀后,钢渣表面出现片状产物团聚而成的磷酸钙刻蚀产物;随着刻蚀时间的延长,磷酸钙覆盖面积逐渐增大,刻蚀至30 s后覆盖面积增加减缓;磷酸钙优先覆盖区域为硅酸钙和Ca-Al-Mg-Si-O相,而RO相则至30 s后才被磷酸钙大量覆盖;钢渣中的硅酸钙表面出现裂纹;磷酸钙的生成和硅酸钙相中裂纹的出现可以显著提高钢渣表面粗糙度.

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    • 高聚物固化粉土的力学特性与固结机理

      2022, 25(6):598-606. DOI: 10.3969/j.issn.1007-9629.2022.06.008 CSTR:

      摘要 (126) HTML (21) PDF 0.00 Byte (263) 评论 (0) 收藏

      摘要:使用胶结型高聚物对粉土进行固化,研究了高聚物掺量、粉土含水率、养护龄期对固化粉土力学特性的影响及其固化机理.结果表明:高聚物对粉土具有良好的固化效果,高聚物掺量越高,粉土含水率越低,养护龄期越长,固化土的强度越高;高聚物能够有效附着在粉土表面,并填充于粉土颗粒之间,主要通过“包裹”、“填充”、“桥接”作用,减小粉土的孔隙比,提高粉土的密实度,从而提升粉土的强度和抗渗性,但在此过程中没有生成新的化合物.

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    • 真空饱水衡量水对沥青混合料高温稳定性的影响

      2022, 25(6):607-612. DOI: 10.3969/j.issn.1007-9629.2022.06.009 CSTR:

      摘要 (68) HTML (16) PDF 0.00 Byte (365) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对水影响沥青混合料高温稳定性的问题,通过真空饱水试验深入探究沥青混合料内黏聚力、内摩擦角和动稳定度 随饱水率的变化规律,并对多功能改性沥青混合料、SBS改性沥青混合料和基质沥青混合料进行对比研究.结果表明:水对SBS改性沥青混合料和基质沥青混合料的动稳定度、内黏聚力和内摩擦角有较大影响,各参数随饱水率的增大而降低;多功能改性沥青混合料的动稳定度、内黏聚力和内摩擦角几乎不受饱水率变化的影响,表现出极强的抗水温耦合特性.

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    • >研究简报
    • 运输时间对水泥-石灰石粉浆体屈服应力的影响

      2022, 25(6):613-620. DOI: 10.3969/j.issn.1007-9629.2022.06.010 CSTR:

      摘要 (86) HTML (17) PDF 0.00 Byte (227) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过测定水泥-石灰石粉浆体的屈服应力,并基于EDLVO理论计算不同运输时间下浆体颗粒间的作用力,研究了运输时间对浆体屈服应力的影响机制.结果表明:各运输时间下浆体的屈服应力随着颗粒总比表面积的增加先减后增,随着运输时间的增加逐渐增大;浆体中颗粒的水膜厚度与屈服应力具有良好的负相关性;同一颗粒间距下,随着石灰石粉掺量和细度的增加,浆体的范德华力和A-B作用力逐渐减小,静电力没有明显变化规律,且不同浆体的颗粒间总作用力变化较小.同时还建立了不同运输时间下浆体屈服应力与颗粒间总作用力的关系.

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    • 典型工业环境下混凝土硫化机理与预测模型

      2022, 25(6):621-627. DOI: 10.3969/j.issn.1007-9629.2022.06.011 CSTR:

      摘要 (88) HTML (13) PDF 0.00 Byte (255) 评论 (0) 收藏

      摘要:在典型工业环境下开展了混凝土的快速硫化试验,研究了水灰比、温度和SO2体积分数对混凝土硫化深度的影响.建立了典型工业环境下混凝土的硫化深度预测模型.采用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析了混凝土的硫化机理.结果表明:混凝土硫化深度随着硫化龄期的延长而增大;水灰比为0.57的混凝土在50 ℃、SO2体积分数为0.9%条件下硫化20 d时硫化深度最大,达到5.27 mm;混凝土在硫化前期的硫化产物为针状钙矾石晶体,硫化20 d时生成大量板状石膏晶体.

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    • 考虑水化进程的混凝土表面系数试验与模拟

      2022, 25(6):628-634. DOI: 10.3969/j.issn.1007-9629.2022.06.012 CSTR:

      摘要 (104) HTML (12) PDF 0.00 Byte (241) 评论 (0) 收藏

      摘要:测定了3个强度等级混凝土在不同水化进程时的表面系数,并基于水泥水化理论提出了考虑水化进程的混凝土表面系数理论模型.结果表明:混凝土的表面系数与其表面湿度状态密切相关,当其处于湿度饱和期时,表面系数仅受环境因素影响;当其处于湿度下降期时,表面系数与混凝土的强度等级和水化程度有关;混凝土表面系数理论模型充分考虑了混凝土表面湿度状态和水化程度的影响,可以准确计算不同条件下的表面系数.

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    • 钛石膏-矿渣对砖混再生粗集料负压强化效果评价

      2022, 25(6):635-642. DOI: 10.3969/j.issn.1007-9629.2022.06.013 CSTR:

      摘要 (69) HTML (18) PDF 0.00 Byte (223) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了解决建筑固废资源化利用的技术难题,研究了钛石膏-矿渣浆体(T-S浆体)强化砖混再生粗集料(BCRCA)的作用机理,比较了负压强化与传统搅拌裹附强化效果的优劣,分析了T-S浆体强化水泥稳定碎石混合料无侧限抗压强度和劈裂强度的变化.结果表明:T-S浆体可以产生C-S-H凝胶和钙矾石微膨胀体,填充粗集料的孔隙;负压强化BCRCA的压碎值达到27.5%,吸水率降低至6.6%,表观密度提高至2.678 g/cm3,灌入饱和度相较于传统搅拌裹附强化提高了63.7%;负压强化水泥稳定碎石混合料的无侧限抗压强度为3.8 MPa,劈裂强度为0.40 MPa,较未强化时分别提高38.5%、36.7%,抗疲劳性与抗冲刷性均提升了15%以上,强化效果明显.

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    • >工程应用
    • 等离子体改性碳纳米管混凝土在桥墩节点处的智能监测

      2022, 25(6):643-649. DOI: 10.3969/j.issn.1007-9629.2022.06.014 CSTR:

      摘要 (75) HTML (11) PDF 0.00 Byte (185) 评论 (0) 收藏

      摘要:设计了 3组连接方式的装配式桥墩,在连接节点处采用等离子体改性碳纳米管(P-CNT)混凝土,研究了低周往复荷载作用下,桥墩连接节点处P-CNT混凝土受力时电阻的变化情况,以验证P-CNT混凝土应用于桥墩节点进行智能监测的可能性.结果表明:3组连接方式下,P-CNT混凝土均表现出良好的力学性能和压敏性能;当连接节点处混凝土出现裂缝或分离脱落时,其电阻值出现突增现象,且电阻突增变化率随着节点处混凝土破坏程度的升高而增加.说明P-CNT混凝土智能材料可以有效监测节点处的受力状态.

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    • >实验技术
    • 基于电磁混合理论的沥青路面密度预估方法

      2022, 25(6):650-656. DOI: 10.3969/j.issn.1007-9629.2022.06.015 CSTR:

      摘要 (137) HTML (17) PDF 0.00 Byte (341) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了实现沥青路面密度的准确预估,开展了沥青混合料的介电特性测试和密度预估模型对比研究.基于多相复合材料的电磁混合理论,推导出沥青混合料的4种密度预估模型(CRIM模型、Rayleigh模型、Böttcher模型和ALL模型);使用Percometer介电常数仪测定了沥青混合料旋转压实试件及其组分的相对介电常数,综合考虑了沥青混合料矿料级配类型和空隙率因素,进行了不同模型预估密度值与表干法实测密度值的误差分析;最后通过现场AC-20沥青路面探地雷达检测以及取芯检测验证了优选模型的准确性.结果表明:Percometer介电常数仪测得的沥青路面相对介电常数与探地雷达检测结果具有较好的一致性,沥青混合料密度预估模型的精度受到级配类型和空隙率的影响;与CRIM模型和Böttcher模型相比,Rayleigh模型和ALL模型更适用于沥青混合料密度预估,其中ALL模型预估精度最高.

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