卢子臣,MOHAMMAD Mahadi Hasan,张立恒,贾亚运,孙振平
2025, 28(2):95-102. DOI: 10.3969/j.issn.1007-9629.2025.02.001
摘要:利用凝结时间、抗压强度等测试,系统评价了水化硅酸钙(C-S-H)晶种与硫酸铝(AS)对硅酸盐-硫铝酸盐复合胶凝体系(PC-CSA)凝结硬化性能的影响,并通过水化进程、水化产物和微观结构分析探究其内在作用机理.结果表明:C-S-H晶种与AS均能显著缩短PC-CSA的凝结时间;复掺C-S-H晶种与AS显著促进了PC-CSA中硅相矿物的水化,提高了微观结构的致密性,提升了PC-CSA的抗压强度;当单掺AS时,PC-CSA中水化产物C-S-H的成核与长大过程均受抑制,而C-S-H晶种的加入通过提供成核位点,减缓了对水化产物C-S-H成核过程的抑制效果,促进了硅相矿物的反应,有助于解决喷射混凝土速凝与早强不协调的问题.
2025, 28(2):103-109. DOI: 10.3969/j.issn.1007-9629.2025.02.002
摘要:以异戊烯醇聚氧乙烯醚(TPEG)和丙烯酸(AA)为原料,合成了具有不同分子结构的聚羧酸系减水剂(PCEs),通过对掺加PCEs水泥浆体的流动度、屈服应力、塑性黏度以及PCEs在水泥颗粒表面吸附量的分析,研究了PCEs分子结构对水泥浆体黏度的影响及机理.结果表明,TPEG的摩尔质量为2 000 g/mol、酸醚比为4.0、链转移剂用量为0.4%、单体为AA、重均分子量为49 600 g/mol中等侧链长度的PCEs可降低水泥浆体的黏度,且其在水泥颗粒表面具有适宜的吸附量.
2025, 28(2):110-117. DOI: 10.3969/j.issn.1007-9629.2025.02.003
摘要:为了研究粉煤灰(FA)水泥砂浆早期断裂性能,采用粉煤灰内掺替代水泥,制作了水泥砂浆切口梁,对1~3 d龄期下的试件进行了三点弯曲试验和抗压强度试验. 试验过程中采用数字图像相关技术监测试件应变和位移,采用声发射技术记录试件内部损伤过程. 结果表明:FA导致水泥砂浆早期断裂性能、抗压性能、抗裂缝扩展能力和抗断裂能力降低,断裂过程区及内部损伤范围显著缩小;FA掺量越大,龄期越早,断裂参数降幅越显著,裂缝扩展越快;断裂参数与抗压强度之间存在线性关系.
2025, 28(2):118-126. DOI: 10.3969/j.issn.1007-9629.2025.02.004
摘要:为了研究高温和应变率对超高性能混凝土(UHPC) 劈裂抗拉性能的影响,对不同温度(20、105、200、300、400 ℃)作用后UHPC的质量损失率、抗压强度、弹性模量、静态和动态(应变率为1.8~6.8 s-1)劈裂抗拉强度进行了测试. 结果表明:以2~10 ℃/min的加热速率升温至400 ℃后,所有试件均在保温期间发生爆裂性剥落;UHPC的抗压强度、弹性模量、静态劈裂抗拉强度均随温度增大而提高,300 ℃作用后比常温时分别提高了13.2%、19.1%和17.3%;动态劈裂抗拉强度和耗散能均具有明显的应变率效应,当应变率从1.8~2.2 s-1增加到6.3~6.8 s-1时,20~300 ℃作用后的UHPC动态劈裂抗拉强度和耗散能分别提高了69.1%~74.1%和146.7%~177.6%;高温作用后UHPC中C-S-H表面的吸附水、孔隙内自由水和凝胶结合水先后分解,增大了试件的质量损失率;基体内高温和高压环境促进了水泥水化反应和硅灰火山灰反应,提升了UHPC的致密程度,增强了钢纤维的桥连作用;在冲击荷载作用下,基体开裂速度的加快和由钢纤维拔出所致基体摩擦效应的增强导致耗散能增大.
2025, 28(2):127-134. DOI: 10.3969/j.issn.1007-9629.2025.02.005
摘要:为了更好地利用透水混凝土的多孔特性,提出并设计了一种新型的流通法养护装置,旨在探索更适合透水混凝土的CO2养护方法.通过试验探讨了养护时间这一关键参数,并且在固碳率、抗压强度和微观结构等方面与传统的静态养护方法(包括加压和常压养护)进行了对比.结果表明:流通法能够通过气流带走透水混凝土内部多余的水分,从而实现水分的均匀分布,同时还能减少预处理步骤并促进混凝土的碳酸化;流通法有效消除了试件内外的碳化不均匀,显著提升了混凝土的抗压强度.
2025, 28(2):135-143. DOI: 10.3969/j.issn.1007-9629.2025.02.006
摘要:巴基斯坦巴沙大坝工程采用掺天然火山灰的碾压混凝土(RCC),为了快速推定RCC的1 a抗压强度,测试了不同温度下天然火山灰与水泥复合胶凝材料的表观活化能,并尝试采用Freiesleben-Hansen-Pedersen(FHP)模型计算不同加速养护制度下的等效标准养护龄期(等效龄期).结果表明:复合胶凝材料在70~90 ℃下的表观活化能通过试验难以测得,但基于表观活化能的温度依存性,可通过对其5~60 ℃下表观活化能的一元线性回归计算得出,并获得改进FHP模型;基于工程现场测试结果,与FHP模型相比,采用改进FHP模型计算出的90 ℃等效龄期与实测等效龄期的偏差率均在6.7%以内.
2025, 28(2):144-152. DOI: 10.3969/j.issn.1007-9629.2025.02.007
摘要:基于紧密堆积级配模型,研究了级配分布模数对复合胶凝材料浆体流变性能的影响.结果表明:Dinger-Funk模型级配分布模数对不同复合胶凝材料的屈服应力和塑性黏度具有不同的影响规律;浆体流变性能与湿堆积密实度存在一定的相关性,而水膜厚度是级配分布模数影响浆体流变性能的关键因素;随着水膜厚度的增加,复合胶凝材料浆体的屈服应力和塑性黏度呈幂指数型下降趋势,这一影响可通过简化YODEL模型和Ahmadah模型体现.
2025, 28(2):153-159. DOI: 10.3969/j.issn.1007-9629.2025.02.008
摘要:通过X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪和热重分析仪表征了钢渣、硅酸三钙(C3S)和电石渣3种富钙材料的固碳能力;分析了其碳化体系的pH值变化;通过扫描电子显微镜和纳米压痕仪测试了3种材料碳化前后的微观形貌和力学性能.结果表明:富钙材料的固碳能力与其化学组成,尤其是其可溶解钙有直接的关系,可溶解钙含量最高的电石渣具有最高的固碳能力;而碳化后的力学性能则取决于碳化产物的微观力学性能以及原材料与碳化产物的堆积形态,微观形貌粗糙的钢渣和C3S更易与碳化产物紧密堆积,碳化后微观力学性能增强;但碳化产物难以填充在片状的电石渣空隙中,碳化后电石渣的微观力学性能减弱.
2025, 28(2):160-167. DOI: 10.3969/j.issn.1007-9629.2025.02.009
摘要:复杂含硫物的逸出是水泥窑协同处理城市生活污水污泥(MSS)技术中亟待解决的难题.采用聚合物导向自组装法及浸渍法制备负载磷钨酸(HPW)的介孔二氧化钛(TiO2)催化剂(简称介孔HPW-TiO2催化剂),并对含硫物的催化效果进行表征.结果表明:相较浸渍法,采用聚合物导向自组装法可获得更大比表面积和更多酸性位点的介孔HPW-TiO2催化剂;在水泥预热窑温度(200、260、320 ℃)下,采用聚合物导向自组装法合成的催化剂表现出更加高效的催化性能,能够有效加速MSS中的芳香族-S及脂肪族-S有机含硫物氧化转化为亚砜和砜.
2025, 28(2):168-175. DOI: 10.3969/j.issn.1007-9629.2025.02.010
摘要:为避免骨料干涉判断的繁琐过程,快速生成不同堆石率的计算模型,基于堆石混凝土的材料组成和结构特点,利用离散元软件PFC3D提出了一种考虑骨架作用的堆石混凝土三维细观模型生成方法.利用建立的几何模型对考虑及不考虑骨架作用的三维细观模型堆石混凝土进行了单轴压缩试验.结果表明:堆石混凝土内部骨料相互接触形成的传力骨架可以有效提高堆石混凝土的整体强度;考虑骨架作用数值模拟得到的堆石混凝土应力-应变曲线、破坏形态与试验结果更为吻合;该模型能较好地反映骨架作用对堆石混凝土力学特性的影响,为深入研究堆石混凝土损伤演化规律和破坏机理提供了细观力学角度的模型基础.
2025, 28(2):176-183. DOI: 10.3969/j.issn.1007-9629.2025.02.011
摘要:利用氯盐与冻融循环耦合的方式模拟盐冻环境,探究了盐冻过程中偏高岭土(MK)对NaOH预处理橡胶混凝土物理力学性能及使用寿命的影响.结果表明:在盐冻过程中,改性橡胶混凝土的物理力学性能明显优于橡胶混凝土;MK增加了水化产物总量,细化了孔隙结构,增加了水分在混凝土内的迁移难度,加之橡胶颗粒自身弹性对冻胀应力的消解作用,因而降低了改性橡胶混凝土在盐冻环境中的损伤程度;当MK掺量为15%时,改性橡胶混凝土的抗盐冻性能最佳,其Weibull函数预测寿命可达475次冻融循环.
2025, 28(2):184-192. DOI: 10.3969/j.issn.1007-9629.2025.02.012
摘要:以工程渣土、电石渣和脱硫石膏等固废为原料,利用水热固化技术制备固废基人造石材,探究水热固化条件对固废基人造石材力学性能和微观孔隙结构的影响规律;开展固废基人造石材的碎石化生产工艺试验,测定并分析了人造碎石与天然碎石物理性能的异同点.结果表明:固废基人造石材的抗压强度随着反应温度和时间的提升先增大、后减小,并随着成型干密度的增大和过筛最大粒径的减小而降低;湿土制样试件因物料结合接触面积不均,水热固化反应不够充分,其抗压强度低于干土制样试件;碎石生产工艺下,固废基人造碎石的吸水率约为21.2%,为天然碎石的4.7倍,压碎性指标约为27.1%,为天然碎石的3.8倍.