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采用氮气附法对钙基地聚合物孔隙进行测定,通过附等温线和孔径分布分析表征了其孔隙结构特征并讨论了影响孔隙结构的因素.结果表明:钙基地聚合物孔隙结构较复杂,主要由无害孔和少害孔组成,同时存在少量的有害孔,孔隙以两端开放的圆筒状孔、两壁平行的狭缝状孔及细颈广体的墨水瓶形孔等开放性孔为主;孔隙主孔介于3~50nm,占总孔隙体积的84.87%,占总比表面积的91.91%,孔径小于50nm的无害孔和少害孔提供了主要的孔比表面积和孔隙体积;碱性激发剂掺量和偏高岭土掺量均是影响钙基地聚合物孔隙结构的重要因素.
通过试验与分析,建立了再生混凝土性模量与其疲劳强度的回归公式,结果表明:由该回归公式计算出的再生混凝土受压疲劳强度与试验结果接近,可用来预测再生混凝土的受压疲劳强度,并指导工程实践;初步验证了GB 50010—2002《混凝土结构设计规范》中普通混凝土受压疲劳强度的取值方法对再生混凝土同样适用.
制备了高韧性PVA-SHCC(聚醇-应变硬化水泥基复合材料)试件,通过水试验和中子成像试验,研究了未开裂和直拉多缝开裂情况下SHCC的水特性.结果表明:中子成像能够对无裂缝和多缝开裂SHCC试件的水过程进行可视化追踪和定量分析计算;SHCC在无裂缝时水很少,中子成像无肉眼可见的水分前锋;多缝开裂后,能够清晰探测到水分沿80~140μm的裂缝迅速侵入材料内部,并通过遭横向拉拔破坏的纤维与水泥基体界面而充满裂缝区;在这种情况下,应从耐久性角度限制SHCC多重裂缝宽度.
以普通硅酸盐水泥为结合剂,用粉煤灰和微硅粉取代砂和部分水泥制备泡沫混凝土.探讨了微硅粉和聚丙烯纤维对表观密度为800~1 500 kg/m3的泡沫混凝土抗压强度、劈裂抗拉强度、收缩率的影响.结果表明:采用掺加微硅粉和聚丙烯纤维技术,可以制备出表观密度在800~1 500kg/m3,抗压强度达到10~50 MPa的高强泡沫混凝土;微硅粉和聚丙烯纤维能显著提高泡沫混凝土的抗压强度,且泡沫掺量越大,其增果越显著;掺入聚丙烯纤维后,泡沫混凝土的劈裂抗拉强度显著提高,干缩率明显下降.
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.
测试和分析了掺复合缓凝剂(CR)的磷酸钾镁水泥(MKPC)浆体的凝结时间、水化热、液相pH值、抗压强度、物相组成和微观结构,将其与掺硼砂(NB)的MKPC浆体进行比较,研究了掺CR的MKPC浆体的水化硬化特性.结果表明:CR通过控制MKPC水化体系液相pH值,使MKPC浆体的凝结时间延长、早期水化反应速度减慢、水化体系温度降低、总水化放热量减少;掺CR的MKPC硬化体中主要水化产物磷酸钾镁晶体(MKP)的生成量增加、晶体生长完好、稳定性好,MKPC硬化体的微观结构更完善,后期抗压强度显著提高.
通过黄河泥沙的活性指数(PAI)和活性率(K)以及黄河泥沙基生土砌块的抗压强度和软化系数,来评价CaCl2,CaCl2与水玻璃复合激发剂对黄河泥沙的活化效果,并通过FTIR和XRD分析了CaCl2的活化机理.结果表明:CaCl2与水玻璃质量比为1∶1的复合激发剂能够明显改善黄河泥沙的反应活性,其用量为6%(质量分数)时,胶砂试件的活性指数达到0.63;CaCl2通过Ca2+与黏粒中Na+的离子交换作用,加速黏土矿物的水解并释放出 离子,从而提高黄河泥沙的反应活性,改善黄河泥沙基生土砌块的力学性能.
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.
探讨了磷、氟、有机物等杂质对硫酸钙晶须生长过程的作用,并分析了这些杂质对硫酸钙晶须微观形貌及长径比的影响.结果表明: 对硫酸钙晶须的生成具有明显的作用;对硫酸钙晶须具有粗化作用,掺量(质量分数,下同)越大,硫酸钙晶须直径越大,当掺量为0.8%时,硫酸钙晶须平均直径为12μm,长径比为28;有机物能降低硫酸钙晶须的直径与长径比,但其影响作用小于,有机物掺量越高,硫酸钙晶须的白度越小,当有机物掺量为1.5%时,硫酸钙晶须的长径比为12,白度为55.
通过建立新的电化学等效电路模型,分析了海砂砂浆的碳化行为,并对新模型进行理论数学推导,得出了新模型在复平面中的曲线方程;同时通过对比分析验证了新模型的合理性.结果表明:碳化过程会引起海砂砂浆的电化学阻抗谱行为发生规律性的变化,高频圆直径随碳化龄期增大而增大;由电化学阻抗谱拟合获得的电化学模型参数具有规律性,可以定量表征海砂砂浆的碳化过程,其参数分别与碳化深度和碳化时间存在函数关系,可以对海砂砂浆的碳化深度进行预测.
按照动态性模量合理配组杉木规格材,通过调节不同的含水率,全尺寸破坏性地测试其抗弯性能,建立了杉木规格材抗弯性能和含水率之间关系,并与其调整模型相比较,提出了利用含水率来调整杉木规格材抗弯性能的简要方法.研究结果表明:杉木的低抗弯强度与含水率之间存在二次函数关系,而杉木的抗弯性模量和高抗弯强度与含水率之间存在幂函数关系.
通过单轴受压强度和变形特性试验,研究了聚醇(PVA)纤维体积掺量、粉煤灰及硅灰掺量对高韧性PVA纤维增强水泥基复合材料(PVA-FRCC)受压性能的影响;依据测得的抗压强度、性模量、泊松比以及单轴受压应力-应变全曲线,分别建立了立方体抗压强度与轴心抗压强度以及性模量的关系式;利用扫描电镜技术,对高韧性PVA-FRCC的微观结构进行了初步研究;基于实测应力-应变曲线的特点,提出了单轴受压本构方程,为高韧性PVA-FRCC结构非线性有限元分析及结构设计提供了理论依据.
分别采用氯离子扩散系数快速测定方法(RCM法)以及氯离子稳态迁移方法,研究了表面单个裂缝对混凝土材料中氯离子传输性能的影响.结果表明:RCM法并不适用于评价带裂缝混凝土的氯离子扩散性能,而采用氯离子稳态迁移方法评价带裂缝混凝土的氯离子迁移性能比较合理.根据开裂混凝土试件电场加速氯离子稳态迁移试验结果发现,裂缝的存在加强了氯离子在混凝土中的传输,并且当裂缝宽度d≥123μm时,氯离子迁移系数随着裂缝宽度的增加而显著增加.
研究了磷酸镁水泥在碱溶液作用下的表观现象和质量损失率,并采用XRD,SEM/EDS分析其3,28d的腐蚀产物.结果表明:磷酸镁水泥的耐碱性较差,掺入粉煤灰后耐碱性得到改善;耐碱性较差的原因是磷酸镁水泥中的六水磷酸钾镁胶体与碱溶液反应生成氢氧化镁,使磷酸镁结构疏松剥落.
采用XRD,SEM/EDS,BSEM/EDS,光学显微分析和显微硬度分析等测试方法对湖北十字垭隧道工程混凝土进行了分析.结果表明:混凝土部分粗骨料含有石膏,在粗骨料中石膏与砂浆界面过渡区生成了钙矾石和碳硫 石,导致混凝土开裂、界面过渡区疏松多孔,混凝土内部受到硫酸盐侵蚀破坏.
为实现可持续发展,解决既可使用丰富石灰石资源制造建筑材料、又不使石灰石高温分解排放CO2的矛盾,模拟了地底堆积岩的形成过程,在水热条件下将石灰石粉末与废玻璃混合,在低温(≤200℃)下固化成具有高强度的建筑材料,由于低温下石灰石不分解从而实现了CO2零排放.研究表明:无机添加剂的含量、固化时间以及固化温度均会影响产品强度,生成的硅酸钙水合物(C-S-H)和托勃莫来石被证明是产品强度增加的主要原因.
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