• 2023年第26卷第2期文章目次
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    • >论文
    • 定向钢纤维增强水泥基复合材料断裂细观数值模拟

      2023, 26(2):111-121. DOI: 10.3969/j.issn.1007-9629.2023.02.001

      摘要 (214) HTML (35) PDF 0.00 Byte (471) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用随机生成算法投放钢纤维,建立了随机乱向、定向钢纤维增强水泥基复合材料(SFRC、ASFRC)三点弯曲梁细观有限元数值模型,计算了不同纤维掺量下SFRC试件和ASFRC试件加载断裂的全过程,分析了三点弯曲梁开裂截面处的纤维应力,研究了定向钢纤维的细观增强机理. 结果表明:SFRC试件和ASFRC试件荷载-裂缝张开口位移全曲线的模拟值与试验值符合较好,峰值荷载的误差在10%以内;SFRC试件和ASFRC试件的峰值荷载与纤维合力的最大值均随着纤维掺量的增加而增大,当纤维掺量为0.8%、1.2%、2.0%时,ASFRC试件的峰值荷载较SFRC试件提高了75%、111%、141%,纤维合力的最大值较SFRC试件增大了202%、144%、127%;定向钢纤维可以有效改善水泥基复合材料的断裂性能,显著提高钢纤维的利用率,延缓裂缝的扩展.

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    • 基于离散元的EMAS泡沫混凝土贯入力学性能研究

      2023, 26(2):122-128. DOI: 10.3969/j.issn.1007-9629.2023.02.002

      摘要 (151) HTML (16) PDF 0.00 Byte (283) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过贯入力学试验研究特性材料拦阻系统(EMAS)泡沫混凝土在破碎碾压过程中的力学性能,并分析了冻融作用对其压溃强度及吸能效果的影响.在初步建立泡沫混凝土离散元模型的基础上,提出“虚拟试验法”,以获得泡沫混凝土离散元模型的最佳参数组合.通过模拟抗压强度试验证明了模型仿真精度可达97.7%.在此模型的基础上,研究了混凝土子颗粒及孔隙颗粒的半径和力学参数对材料贯入力学性能的影响.所提出的EMAS泡沫混凝土材料离散元模型可为EMAS拦阻过程仿真提供更为精确的研究方法.

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    • NaCl-MgCl2复合除冰盐对混凝土盐冻破坏的影响及其作用机理

      2023, 26(2):129-136. DOI: 10.3969/j.issn.1007-9629.2023.02.003

      摘要 (138) HTML (23) PDF 0.00 Byte (760) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究了NaCl-MgCl2复合除冰盐对盐溶液结冰压和临界饱水度,以及对混凝土盐冻剥蚀破坏和饱水度等的影响,揭示了其降低混凝土盐冻剥蚀破坏的作用机理.结果表明:在NaCl除冰盐中掺入MgCl2可有效降低盐溶液造成的混凝土盐冻剥蚀破坏;随着复合除冰盐中MgCl2掺量的增大,其对盐溶液结冰压的影响很小,但可明显增大盐溶液的临界饱水度;在冻融循环条件下,掺有复合除冰盐的混凝土的饱水度及其增长速率明显降低.

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    • 非连续干湿循环对混凝土表层氯离子迁移的影响规律

      2023, 26(2):137-142. DOI: 10.3969/j.issn.1007-9629.2023.02.004

      摘要 (149) HTML (34) PDF 0.00 Byte (334) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究滨海环境中干湿循环的不规律性对混凝土表层氯离子传输的影响,设计了连续、非连续干湿循环对比试验,研究了不同干湿循环下水灰比和干湿循环制度对混凝土表层氯离子含量分布规律及对流区氯离子含量变化规律的影响.结果表明:当自然风干时间/湿润时间(td/tw)较大时,由于双向对流与扩散的传输现象,使得氯离子含量在对流区存在1个拐点;对流区深度基本随水灰比减小而减小;连续干湿循环下氯离子峰值含量随着td/tw的减小而增大;相较于连续干湿循环而言,非连续干湿循环对表层氯离子含量随深度的变化规律和氯离子峰值含量的影响较大.

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    • 冻融循环后蒸汽养护混凝土的损伤-声发射特性

      2023, 26(2):143-149. DOI: 10.3969/j.issn.1007-9629.2023.02.005

      摘要 (114) HTML (12) PDF 0.00 Byte (363) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究冻融循环对蒸汽养护混凝土力学性能演化规律的影响,通过开展蒸汽养护混凝土试件冻融循环试验和单轴压缩-声发射试验,分析了冻融循环作用后不同蒸汽养护制度下混凝土加载损伤破坏声发射过程,依据声发射特征参数建立了冻融循环后蒸汽养护混凝土受压损伤本构模型,探究了损伤变量与冻融循环次数的变化关系.结果表明:60、80 ℃蒸汽养护对混凝土抗冻性能不利,40 ℃蒸汽养护混凝土与标准养护混凝土抗冻性能无明显差异;混凝土受压破坏过程的声发射振铃计数变化呈现出明显的接触期、平静期、陡增期三阶段变化规律,平静期-陡增期分界点随冻融循环次数的增加在时间上发生后移;受压过程前期,蒸汽养护混凝土损伤发展较为缓慢;相对峰值应力达到0.8以后,蒸汽养护混凝土损伤发展较为迅速,直至受压破坏.

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    • 基于GBDT算法的混凝土叠合面黏结强度预测分析

      2023, 26(2):150-155. DOI: 10.3969/j.issn.1007-9629.2023.02.006

      摘要 (71) HTML (26) PDF 0.00 Byte (253) 评论 (0) 收藏

      摘要:制备了陶粒轻骨料混凝土与普通混凝土叠合试块,以分组试验数据为小样本,采用端到端的梯度提升决策树(GBDT)集成学习算法,建立了混凝土叠合面处理方式、浇筑间隔时间及法向作用力等输入特征参数与叠合面黏结强度之间的预测模型;并将GBDT模型预测结果与支持向量回归、K近邻回归、决策树和BP神经网络等模型的预测结果进行综合对比.结果表明:GBDT模型预测结果的拟合优度、平均绝对误差和均方根误差均优于其它模型,其测试样本集的平均相对误差明显小于其它模型.所建立的GBDT模型具有较高的准确率,可对混凝土叠合面黏结强度的变化进行满意的预测分析.

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    • 混凝土环境中GFRP筋性能衰退的规律及机理

      2023, 26(2):156-162. DOI: 10.3969/j.issn.1007-9629.2023.02.007

      摘要 (100) HTML (12) PDF 0.00 Byte (332) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了探究玻璃纤维增强复合材料(GFRP)筋在模拟和真实混凝土环境中性能衰退的规律及机理,设置了碱溶液(AS)和混凝土包裹GFRP筋后置于自来水中(CS)2种侵蚀环境,采用短梁剪切法分析了GFRP筋力学性能的衰退规律,并借助扫描电子显微镜、差示扫描量热法分析了GFRP筋的微观结构和玻璃化转变温度(Tg).结果表明:随着温度的升高,GFRP筋层间剪切强度衰退的速率加快;GFRP筋在60 ℃的AS中老化183 d后层间剪切强度保留了48.6%,Tg降低了9.2%,部分纤维与树脂脱黏,树脂出现孔洞;相同条件下CS中GFRP筋的层间剪切强度保留了61.4%,Tg降低了3.4%,纤维产生浅坑.基于Arrhenius方程建立了北京地区GFRP筋的性能预测模型.

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    • 锂渣在碱-水热环境下的溶出特性和反应产物

      2023, 26(2):163-171. DOI: 10.3969/j.issn.1007-9629.2023.02.008

      摘要 (277) HTML (32) PDF 0.00 Byte (678) 评论 (0) 收藏

      摘要:以锂渣在碱溶液中的选择性溶出特性研究为出发点,计算锂渣中的Si、Al和Ca在不同碱-水热环境下的溶出率,分析锂渣在处理前后的物相组成、产物类型和微观形貌,探究碱-水热环境下锂渣的火山灰活性和溶出组分间的反应行为.结果表明:NaOH溶液浓度的提高有利于锂渣中锂辉石等成分溶解和Si、Al与Ca溶出;温度和溶出时间是碱激发锂渣反应进程的主要影响因素;在60 ℃以上的碱-水热环境下,锂渣的火山灰活性能够有效激发,锂渣中各可溶出元素的溶出率显著提高,并伴有大量反应产物生成.

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    • 硅铝型铁尾矿粉的无熟料固结性能及水化机理

      2023, 26(2):172-178. DOI: 10.3969/j.issn.1007-9629.2023.02.009

      摘要 (107) HTML (32) PDF 0.00 Byte (292) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究磨细铁尾矿粉在无熟料体系中的固结性能,以硅铝型铁尾矿为主体材料,掺配钙、硫、硅校正材料,在磨细比表面积约为1 000 m2/kg时,使铁尾矿粉获得无熟料高强度固结效果.利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、差示扫描同步热分析仪(DSC-TG)测试技术及化学滴定方法,分析了固结体中水化产物的种类、含量及微观形貌,研究了无熟料固结材料的水化机理.结果表明:当钙、硫、硅校正材料总占比为40%,且三者之间质量比为20∶5∶15时,利用铁尾矿细磨过程中矿物表面晶格畸变形成的非晶质层成分与校正材料之间的水化反应及产物协同效应,能够获得28 d强度为52.08 MPa的固结体;水化过程中,钙矾石(AFt)的快速生成为硬化浆体提供了早期强度,水化硅酸钙(C-S-H)是稳定固结体后期强度的保证,1/7~1/5的晶胶比确保了固结体强度的持续发展.

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    • 煅烧黏土反应活性及其影响机理

      2023, 26(2):179-185. DOI: 10.3969/j.issn.1007-9629.2023.02.010

      摘要 (173) HTML (17) PDF 0.00 Byte (710) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用煅烧黏土在碱性溶液中的反应热试验,探明了氢氧化钙含量、反应温度、煅烧温度和高岭石含量等因素对煅烧黏土反应活性的影响规律及其机理.结果表明:反应热试验能够实现煅烧黏土反应活性的快速表征,且累计放热量与黏土中高岭石含量具有良好的线性相关性;随着煅烧温度的升高,黏土颗粒逐渐破碎,结构无序化程度增大,反应活性出现并逐渐增长到峰值,随后黏土颗粒粒径进一步增大,导致反应活性显著下降.

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    • MgO/硅酸钠复合对碱矿渣水化和力学特性的影响

      2023, 26(2):186-192. DOI: 10.3969/j.issn.1007-9629.2023.02.011

      摘要 (120) HTML (20) PDF 0.00 Byte (402) 评论 (0) 收藏

      摘要:为促进MgO基单组分碱激发矿渣胶凝材料(AASM)的发展和应用,采用MgO和硅酸钠作为激发剂,通过单独及复合激发的方式,研究了MgO和硅酸钠组合形式对单组分AASM水化微结构和力学特性的影响,并采用纳米压痕分析了其微观力学性能.结果表明:加入MgO后,会形成Mg(OH)2,可提供碱性环境,促使矿渣溶解;硅酸钠溶解后,会进一步提升溶液pH值,加速矿渣Al—O、Si—O键断裂以及Ca2+等溶出,形成双重强化效应,促进矿渣水化;MgO/硅酸钠复合激发时,体系产生了相对单独激发时更丰富的水化产物;孔结构分析发现,复合激发时AASM具有最小的孔隙率,且有害孔隙最少;两者复合激发时会产生更多的高弹性模量水化产物,较强的微观力学性能则促使宏观力学强度的提高.

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    • 蔗糖和活性氧化镁对硫氧镁水泥水化进程的影响

      2023, 26(2):193-199. DOI: 10.3969/j.issn.1007-9629.2023.02.012

      摘要 (150) HTML (22) PDF 0.00 Byte (382) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了缩短硫氧镁水泥(MOSC)的凝结时间,提高其早期力学性能,以蔗糖为分散剂,用不同水化活性的氧化镁(MgO)粉制备了MOSC,分析了蔗糖对MOSC凝结时间、水化性能、抗压强度、物相组成、微观形貌和孔结构的影响. 结果表明:活性为75.0%的MgO粉较活性为65.5%的MgO粉制备的MOSC凝结时间更短,早期抗压强度更高;蔗糖作为分散剂更适用于活性为75.0%的MgO粉制备的MOSC体系,通过其空间位阻效应的发挥,改善新拌浆体的流动度,延长新拌浆体的初凝时间和终凝时间,还能抑制Mg(OH)2的生长,降低硬化浆体的孔隙率,提高其28 d的抗压强度;蔗糖可促进MOSC吸收大气中的CO2形成MgCO3晶体.

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    • >工程应用
    • 海上风电钢管桩石墨烯涂层的防腐性能

      2023, 26(2):200-205. DOI: 10.3969/j.issn.1007-9629.2023.02.013

      摘要 (91) HTML (19) PDF 0.00 Byte (274) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究了常规重防腐涂层(常规涂层)和石墨烯重防腐涂层(石墨烯涂层)的附着力和电化学性能,并利用数值模拟研究了牺牲阳极和石墨烯涂层防护下的海上风电钢管桩的防腐性能.结果表明:石墨烯涂层的附着力明显大于常规涂层;石墨烯涂层的腐蚀电流密度比常规涂层降低了1个数量级,且其腐蚀电位正移,表明石墨烯涂层的防腐效果较好;与常规涂层相比,石墨烯涂层可显著减小钢管桩表面的腐蚀速率,提高涂层的阴极保护作用.

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    • >研究简报
    • 掺入粉煤灰软黏土的复合碱渣土力学特性探究

      2023, 26(2):206-214. DOI: 10.3969/j.issn.1007-9629.2023.02.014

      摘要 (96) HTML (8) PDF 0.00 Byte (227) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究承载性能优良且经济适用的碱渣地基土方案,设计了24种掺入粉煤灰和软黏土的复合碱渣土,并且综合无侧限抗压强度与经济指标,通过模糊评价法确定了复合碱渣土的最优配合比,同时对其进行了劈裂抗拉试验、静力三轴试验和蠕变试验.结果表明:软黏土、粉煤灰均对碱渣有明显加固作用,软黏土的加入可减少粉煤灰的用量,具备较好的经济适用性;复合碱渣土的劈裂抗拉强度与其无侧限抗压强度之比为0.15;固结围压对复合碱渣土不排水强度的影响最大,超固结比次之,固结比最小;当上部荷载未达到长期强度时,复合碱渣土的蠕变特征较为稳定且数值极小.

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    • 微胶囊相变材料对砂浆热性能和力学性能的影响

      2023, 26(2):215-220. DOI: 10.3969/j.issn.1007-9629.2023.02.015

      摘要 (176) HTML (13) PDF 0.00 Byte (335) 评论 (0) 收藏

      摘要:将微胶囊相变材料(MPCM)加入水泥砂浆中制成建筑储能砂浆,研究了储能砂浆的微观形貌、相变特性、热稳定性、导热系数、储热性能和力学性能.结果表明:储能砂浆的导热系数随MPCM含量的增加而降低;储能砂浆的MPCM芯材为固态时的导热系数大于其为液态时的导热系数;当MPCM含量为20%时,储能砂浆的内表面峰值温度较水泥砂浆降低3.1 ℃,达到峰值温度的时间比水泥砂浆延迟20.5 min,其28 d龄期硬化浆体的抗压强度为9.3 MPa;储能砂浆具有足够的抗压强度和良好的储能调温能力,可用于建筑围护结构.

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