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从多尺度综合研究了纳米SiO2对混凝土界面过渡区早期力学性能的影响.在宏观尺度上,主要测试了纳米改性混凝土的性模量及抗压、抗折强度,在微观尺度上,采用纳米压痕对其界面过渡区进行了压痕模量及其频数分布分析.结果表明:掺入纳米SiO2后,无论水泥石还是混凝土,其早期强度及性模量均有所提高,且混凝土强度的提高尤为明显;纳米改性混凝土界面区的孔隙和缺陷显著减少,且形成了更高密度的C-S-H凝胶相,使其压痕模量与水泥石的压痕模量接近.
通过硫酸盐腐蚀与疲劳荷载叠加试验,测试了腐蚀疲劳破坏过程中道路混凝土的抗弯拉强度、相对动性模量以及饱和面干水率,分析了不同腐蚀阶段水化产物的微观结构,同时引入叠加效应系数K对硫酸盐腐蚀与疲劳荷载损伤叠加效应进行表征.结果表明:由于受到疲劳荷载的作用,硫酸盐溶液中的道路混凝土无强度增长,且腐蚀疲劳因子随着时间的增加而迅速降低;硫酸盐腐蚀膨胀产物引起的微裂纹与疲劳荷载产生的裂缝是道路混凝土腐蚀疲劳损伤的主要原因;通过K值的计算,表明了腐蚀损伤和疲劳损伤之间存在相互促进效应.
为研究预制与后浇混凝土粘结后混凝土试件的动态劈拉性能,采用74变截面分离式霍普金森压杆(SHPB)装置,在不同应变率下,对粘结面粗糙度类型不同的试件进行了动态劈拉试验.结果表明:预制与后浇混凝土的动态劈拉强度和动态增大系数均表现出较强的应变率效应;预制与后浇混凝土的动态劈拉应力-应变曲线可分为性阶段、屈服阶段和破坏阶段;混凝土试块出现了径向劈裂、径向与粘结面均劈裂这2种主要破坏形态;试件粘结面粗糙度越大,其动态劈拉应力-应变曲线中屈服台阶越明显,其动态劈拉强度也越大,表现出明显的延性特征.
粉磨废弃混凝土制得再生微粉(Ⅰ,Ⅱ).通过强度试验对再生微粉的活性进行研究,通过平板试验对掺再生微粉混凝土的早期抗裂性能进行研究.结果表明:再生微粉Ⅰ的活性与矿粉相当,再生微粉Ⅱ的活性低于矿粉;掺再生微粉混凝土的初裂时间推迟,裂缝宽度及长度均减小,总裂缝面积亦减小,即再生微粉对混凝土早期抗裂性能有明显的改善作用;综合抗裂性能指标来看,再生微粉Ⅰ对混凝土早期抗裂性能的改善效果,再生微粉Ⅱ次之,而矿粉差.上述结果为再生微粉作为混凝土掺和料的可行性提供试验支撑.
通过三点弯曲法测试了聚醇(PVA)改性水泥砂浆的断裂性能,采用双K断裂模型分析了PVA掺量对改性水泥砂浆断裂参数的影响.结果表明:PVA改性水泥砂浆的裂缝口张开位移和裂缝 张开位移均随PVA掺量的增加而增大;当PVA掺量为1.0%(质量分数)时,改性水泥砂浆具有失稳断裂韧度和起裂断裂韧度,较普通水泥砂浆分别提高38.31%和40.82%;PVA改性水泥砂浆的各项断裂参数均与PVA掺量呈二次抛物曲线变化规律.
为研究偏高岭土及粉煤灰对活性骨料膨胀的作用及机理,采用快速砂浆棒法,研究了用石英玻璃为骨料,以5%,10%,15%,20%,25%高活性偏高岭土等质量取代水泥或以10%,20%,30%,35%,40%,45%粉煤灰等质量取代水泥的砂浆棒膨胀率,并采用扫描电镜对其机理进行了分析.结果表明:高活性偏高岭土碱骨料反应(ASR)具有少量的特点,而粉煤灰要在等质量取代水泥35%及以上时才能有效ASR;高活性偏高岭土颗粒明显小于粉煤灰颗粒,且具有更高的活性,掺入水泥砂浆后所生成的胶凝材料更加致密.
运用图像分析软件(IPP软件)测定了石灰石和铁尾矿废石粗骨料的三轴特征、圆度和球度,采用统计产品与服务解决方案软件(SPSS软件)对不同粒级石灰石和铁尾矿废石粗骨料的等轴率、圆度和球度进行了统计分析,并建立了三者之间的相互关系.结果表明:不同粒级石灰石和铁尾矿废石粗骨料的等轴率、圆度、球度分布均近似符合正态分布;等轴率、圆度、球度这3个指标用于评价不同品种、不同粒级粗骨料的粒形特征具有良好的一致性;粗骨料球度与等轴率、圆度之间能够建立显著性极高的二元线性回归方程.
通过对在自然环境下经历2 a干湿循环作用的锈蚀钢筋混凝土试件的试验研究,探讨了保护层锈胀开裂后钢筋的锈损程度及其影响因素.依据试验结果,运用数理统计相关知识,对试件的锈蚀特征进行分析,建立了与保护层厚度、表面裂缝宽度、钢筋直径、混凝土强度等级及箍筋间距相关的混凝土中钢筋锈蚀深度预测模型;对模型进行参数敏感性分析表明,表面纵向锈胀裂缝宽度是影响钢筋锈蚀深度的主要因素,除其因素外,箍筋间距对纵向钢筋锈蚀深度也具有一定影响,且随箍筋间距减小影响程度逐渐显著;经试验验证,所建立模型具有较强的适用性.
在对比分析再生剂ZZ,RA-2,DN100,DN101红外光谱的基础上,将这4种再生剂按相同比例分别加入老化SBS改性沥青中,通过红外光谱分析、美SHRP试验研究了再生SBS改性沥青性能及微观结构,并运用界面活性理论解释了SBS改性沥青再生机理.结果表明:再生剂加入后,在沥青质与软沥青之间形成一层界面膜,促进聚合物大分子间或链段间的运动,起到润滑和增溶作用,从而使老化沥青黏度减小,流变性能恢复,低温变形能力增强.
通过大量实验室试验和试验路铺筑,对掺SBR胶及聚丙烯纤维水泥稳定碎石强度、抗弯拉回模量和抗裂性能进行了研究,比较了SBR胶及聚丙烯纤维对水泥稳定碎石性能的改善效果.结果表明:SBR胶和聚丙烯纤维都能够有效提高水泥稳定碎石的抗弯拉强度和劈裂强度,降低其抗弯拉回模量;SBR胶对水泥稳定碎石抗弯拉强度和劈裂强度的提高作用更有效,而聚丙烯纤维则更能降低水泥稳定碎石的抗弯拉回模量.SBR胶和聚丙烯纤维都能很好地改善水泥稳定碎石的抗裂性能,其中聚丙烯纤维改善效果更显著.
基于阻燃剂和协同剂复配技术,设计了复配阻燃沥青.通指数试验,研究协同剂对复配阻燃沥青阻燃性能的影响;采用协同阻燃效率SE及阻燃性价比EV指标,比较阻燃剂和协同剂组成的复配阻燃体系的协同阻燃效果;采用沥青常规性能试验和动态剪切流变试验,分析复配阻燃体系对沥青路用性能的影响.结果表明,合适的复配阻燃体系在适当的复配比例下,可以有效地提高沥青的阻燃性能和高温性能.
综合利用X射线衍射及扫描电镜,分析了钢筋腐蚀产物和钢筋/混凝土界面微观性能.结果发现:未经阴极保护处理的试样更多地生成了主要腐蚀产物Fe3O4,并且在Cl-大量存在的情况下,还进一步生成了Fe3+(O,OH,Cl);阴极保护有助于钢筋/混凝土界面处Ca(OH)2晶体的存在,从而能保持界面处的高碱性,而且阴极电流能使Cl-迁移而远离钢筋,使钢筋受到有效保护.
提出一种透水模板布(CPFL)再生利用的有效方法,即用5%(质量分数)工业副浸泡水泥浆淤堵后的CPFL,测试了处理前后CPFL的渗透系数,并对比分析了梯形撕裂强度、顶破强度、破强度、抗拉伸强度等力学性能参数.结果表明,稀对CPFL淤堵后的渗透系数有显著改善效果,但酸洗处理后其顶破强度、破强度等力学性能参数略有下降,考虑工程应用特点,建议对CPFL进行酸洗处理的次数以6次为宜.
采用比等效导热相等法则,把颗粒改性复合材料导热系数求解问题转化为含有单个颗粒立方单元体的导热系数求解.通过在单元体中定义复合体,计算出复合体的导热系数.在此基础上分别采用串、并联模型,推导出颗粒改性复合材料导热系数计算公式.采用本方法的计算结果与文献报道的实验数据进行了对比,表明本方法计算结果比Luikov算法及经典的Maxwell-Eucken模型更为,与实验数据吻合较好,从而为颗粒改性型复合材料导热系数计算提供了一种简单、可靠的方法.
采用聚烷对可膨胀石墨进行表面修饰.研究了表面修饰前后可膨胀石墨及其用量对水性超薄膨胀型钢结构防火涂料防火性能的影响.结果表明:与表面未修饰可膨胀石墨相比,表面修饰后的可膨胀石墨在水中有较好的分散性,对涂料防火性能有更明显的提高作用;当表面修饰后可膨胀石墨用量为3.2%(质量分数)时,防火涂料的防火性能,可使样板背温较长时间维持在288℃.
采用自行改进的水化热测定系统,研究了粉煤灰、矿渣粉和水胶比对超高强混凝土用低水胶比浆体水化热和水化进程的影响规律.结果表明:掺10%(质量分数,下同)粉煤灰或矿渣粉不影响低水胶比浆体的水化进程;掺30%,50%粉煤灰或矿渣粉均使低水胶比浆体的水化温升和水化放热速率峰值明显降低,并延缓这些峰值出现的时间,且粉煤灰对水化进程的延缓效果优于同等掺量的矿渣粉;提高水胶比只能略微推迟浆体的水化温升和水化放热速率峰值出现的时间,使水化放热速率峰值有所增大,不会改变浆体温升曲线和放热速率曲线的形状.
利用玉米秸秆纤维增强石膏胶凝材料,并采用聚醇对玉米秸秆纤维进行表面包覆改性,研究其对玉米秸秆纤维/石膏复合材料性能的影响.利用扫描电子显微镜对试样进行了微观分析,探讨了未改性玉米秸秆纤维/石膏复合材料防水性能较差的原因,提出了聚醇包覆改性秸秆纤维的示意模型.结果表明:掺加未改性玉米秸秆纤维可提高石膏胶凝材料的力学性能,但防水性能下降幅度较大;玉米秸秆纤维经改性后,改性秸秆纤维/石膏复合材料的力学性能进一步提高,防水性能显著改善.
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