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利用化学分析、XRD及相图分析,对MnO2对C3S形成过程影响及其固溶效应进行了研究.结果表明:MnO2主要以Mn2+的形式存在于CaO-SiO2二元体系中,MnO2掺量大于其固溶极 ,f-CaO呈减小趋势,MnO2促进C3S的形成效果明显.通过二乘法及MnO2固溶度的界定,推导出MnO2在C3S中的固溶体分子式.
将板岩废弃物粉磨后以不同比例替代水泥制成胶砂试件,并测试了其抗折强度、抗压强度、毛细管水量和干缩性能.结果表明,当废弃板岩石粉等质量替代水泥不超过20%(质量分数)时,试件28 d抗压强度与纯水泥胶砂强度基本持平,超过21%,表明废弃板岩石粉有一定的火山灰活性;在废弃板岩石粉替代量不大的情况下,试件的毛细管水量和干缩性能良好;用废弃板岩石粉作为水泥掺和料具有很高的经济价值和环保价值.

采用微型陶瓷头和GSM无线测技术,实现了混凝土表层孔隙负压自成型开始的远程、自动和实时控.在此基础上,提出了基于孔隙负压信号的混凝土早期养护方法,并对养护的效果进行了评价.结果表明:以孔隙负压2kPa作为养护开始时间并进行相应的早期养护,可有效避免掺硅灰混凝土在严酷水分蒸发(水分蒸发速率1.3~2.6kg/(m2·h-1))条件下的塑性收缩开裂,降低表层混凝土的渗透性;相比较而言,喷雾是的早期养护方式.
研究分析了较大偏高岭土(MK)掺量下偏高岭土-水泥(MK-OPC)硬化浆体的强度、化学结合水量、MK反应量、Ca(OH)2含量、微观形貌和孔径分布.结果表明:在50%MK掺量(质量分数)范围内,随着MK掺量增加,MK-OPC砂浆的强度增长速度加快;MK-OPC砂浆长期强度基本高于纯水泥砂浆.随着MK掺量增加,MK-OPC净浆的MK反应量增加、Ca(OH)2含量大幅减少、微观结构致密、孔结构细化.MK反应量和增应因子与d≤10nm孔体积增量均呈正比关系.
以硅藻土、可溶性NaCl、聚丙烯、发泡剂、开孔剂为原料,成功制备出性能优异的硅藻土/聚丙烯复合声材料.通过扫描电子 (SEM)、试验机和传递函数阻抗管声测试系统,观察了复合材料的微观形貌,测试了复合材料的压缩性能和声性能.研究表明:当复合材料的配比(质量份数)为硅藻土30份、聚丙烯60份、NaCl 15份、开孔剂2份和发泡剂20份时,复合材料具有良好的压缩性能和较佳的多孔性,其声系数为0.85,声频率宽度超过2 000Hz,此时复合材料的声机理为薄板振动和多孔声两者的结合.
采用扫描电镜、X射线能谱分析、显微硬度等多种测试方法,测定了不同预饱水程度轻骨料-水泥石界面区水化产物的钙硅比、水泥石显微硬度以及孔结构等微观性能参数,研究了轻骨料预饱水程度对混凝土界面区结构与特征参数的影响,并与普通骨料混凝土进行了对比分析.结果表明,随着轻骨料预饱水程度的提高,界面区厚度从30μm增大至60μm左右,距界面20μm范围内其显微硬度降低,而大于20μm处则相反,孔结构呈细化趋势,界面区得到增强,明显优于普通混凝土.
基于损伤力学理论和应变等价原理,将冻融循环下轴心受压(砖)砌体损伤等效为砌体冻融损伤和轴心受压损伤的非线性耦合,推导了砌体冻融损伤和轴心受压损伤演化方程,获得了冻融循环下轴心受压砌体损伤演化方程,建立了冻融循环下轴心受压砌体损伤本构关系模型.利用冻融循环后砌体轴心受压试验数据验证所建立模型的合理性.结果表明:所建立的冻融循环下轴心受压砌体损伤本构关系模型能很好地拟合冻融循环后砌体轴心受压试验数据.该模型可为寒冷地区在役砌体结构有限元模拟及耐久性评估提供理论基础.
根据水化反应动力学理论,推导不同养护温度条件下水泥水化放热统一模型的表达式,结果显示:活化能决定了水泥水化反应的温度敏感性以及化学反应速率与养护温度的关系.根据GB/T12959—2008《水泥水化热测定方法》中的溶解热法测定了水泥在20,30,40,50,60℃恒温条件下养护1,3,7,28 d龄期的水化热值,结果表明水泥水化热的温度效应与所推导的统一模型相一致.

利用极化曲线、电化学阻抗谱等电化学方法,就新型有机阻锈剂对钢筋在含氯盐的模拟混凝土孔溶液中的电化学行为进行了测试,并与传统的亚钙阻锈剂进行了对比.结果发现:新型有机阻锈剂能通过其在钢筋表面上的附而形成保护膜,表现出了良好的阻锈性能.
研究了冻融循环-氯盐侵蚀和弯拉荷载-冻融循环-氯盐侵蚀作用下混凝土的劣化行为,分析了氯盐侵蚀和冻融损伤的相互影响,以及弯拉荷载对混凝土抗冻性能的影响.结果表明:冻融循环导致混凝土微裂纹萌生、扩展,使孔隙结构遭到破坏,从而加速了氯盐的侵入;氯盐的侵入会影响混凝土的饱水度和孔隙溶液的迁移,加速冻融循环造成的表面剥落和内部损伤.在弯拉荷载-冻融循环-氯盐侵蚀作用下,混凝土的破坏形式以表面剥落为主,弯拉荷载会加速劣化,甚至使其脆性断裂.
通过试验模拟海洋环境下氯离子对在役混凝土柱的侵蚀,探究了干湿交替环境下应力水平及试验周期对氯离子在混凝土中传输特性的影响规律.采用干湿时间比为2∶1的干湿循环制度,试验历时1a,研究了不同应力水平下混凝土内的氯离子含量分布特性.通过数据分析得到应力水平和试验周期对混凝土内氯离子传输进程、表面氯离子含量、对流区深度及峰值氯离子含量的影响规律;建立了同时考虑应力水平和试验周期影响的氯离子扩散系数预测公式;阐释了应力水平对干湿交替环境下混凝土中氯离子不同传输机制的影响机理.
研究了6种硫酸盐对掺聚羧酸减水剂水泥浆体的Marsh时间、剪切应力及表观黏度的影响.通过微观手段分析 根离子对聚羧酸减水剂附量的影响.结果表明:碱金属硫酸盐会显著降低掺聚羧酸减水剂水泥浆体的分散性,而难溶性硫酸盐对掺聚羧酸减水剂水泥浆体分散性的影响较小. 根离子大量存在时,聚羧酸减水剂的表观附量及无效附量增加,聚羧酸减水剂的分散性能降低,浆体絮凝结构数量及强度增大.
详述了反气相色谱用于水泥颗粒表面性质测试的热力学理论和仪器原理,并以此测试了水泥颗粒的表面性质.结果表明:极性和非极性探针分子均与水泥颗粒表面发生相互作用,随着分子表面覆盖率的增加,水泥颗粒的色散表面能、极性表面能和总表面能均显著降低,但降低幅度趋于缓和;极性探针分子附于水泥颗粒表面的驱动力本质上是酸碱作用力,水泥颗粒表面总体表现为碱性;水泥颗粒总表面能的分布近似于抛物线或正态分布,呈非均质特性.
采用热孔计法测试了3,28,90d龄期下普通混凝土和高强混凝土孔结构特征及其变化,并与压法、氮附法进行了比较,进一步分析了混凝土微孔结构及孔隙率与其宏观力学性能的关系.结果表明:与压法相比,热孔计法能较好地表征混凝土中直径小于100nm的孔结构变化情况.高强混凝土养护28d后,孔径大于20nm的孔隙率变化较小,而在普通混凝土中这类孔仍然持续减少.相较于孔隙率的变化,孔径分布的变化能更好地解释混凝土宏观性能的差异.对普通与高强混凝土来说,直径小于20nm的孔对其宏观力学性能的影响不大.
通过4组28d抗压强度为82.6MPa且外包不同厚度非膨胀型隧道防火涂料的高强混凝土试块的高温试验,研究了其爆裂状况随防火涂料厚度的变化情况.结果表明:当防火涂料厚度为20mm时,高强混凝土试块均未发生高温爆裂,试块表面所经历的温度仅369~405℃;当防火涂料厚度为10mm时,高强混凝土试块均发生了较剧烈的高温爆裂.与其方法相比,采用非膨胀型隧道防火涂料不仅可有效高强混凝土的高温爆裂,同时施工方便、适应性好.

建立水泥砂浆分层度和约束度测试方法,并据此研究了水泥砂浆初始结构和约束条件对其塑性收缩开裂的作用;进而建立了基于材料组成参数(水灰比、灰砂比、纤维掺量、纤维长度)、环境参数(水分蒸发速率)、初始结构参数(分层度)、约束状况参数(约束度)的水泥砂浆塑性收缩开裂七元本构方程.结果表明:该多元本构方程能较好地预测水泥砂浆的开裂趋势,次实现了水泥基材料中组成、结构与性能间的数学关联.
在水泥混凝土路面硬化过程中,由于各种因素引起的固化翘曲将长期存在,会对其平整度、耐久性产生重要影响.通过野外铺筑水泥混凝土足尺试验路面,观测、分析了5种养生方式下其早期、终凝时的温度场.结果表明:普通养护剂养生和塑料薄膜养生分别使水泥混凝土路面产生了7.1,6.5℃/26cm的内嵌温度梯度;虽然不同养生方式下水泥混凝土路面早期温度场变化规律基本相同,但差异也较为明显,而且这种差异主要由养生材料的太阳 收率、热交换系数等参数不同所致.
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