地质聚合物再生骨料透水混凝土浆体迁移规律研究

通过离散元模拟，利用正弦波模拟振动成型方式，采用分层浆体占比对地质聚合物再生骨料透水混凝土（GRAPC）的浆体内部组成结构进行有效表征，实时分析了GRAPC试件内部浆体的迁移运动规律与孔隙结构变化规律，并采用相关室内试验对模拟分析结果进行了验证，分析测试了GRAPC试件各层内部浆体占比与裹浆厚度随振动时间的变化规律.结果表明：振动波初始加载后，GRAPC试件浆体开始向下迁移，并且在振动时间为0.4 s时，试件各层浆体分布最为均匀；相比附加用水组，骨料强化组各层浆体占比和孔隙率浮动范围更小，且在振动作用下其内部的各层浆体占比和孔隙结构分布更为均匀，从而有效保证GRAPC材料同时具有优异的透水性能与力学性能.     

微生物水泥净浆的自修复性能研究

研究了微生物矿化对水泥基材料的自修复作用,试验测定了微生物水泥净浆的裂缝自愈合、抗压强度、吸水率、孔结构等性能,并采用X射线衍射对矿化产物进行成分分析。结果表明微生物的掺入使普通硅酸盐水泥净浆和硫铝酸盐水泥净浆的抗压强度增加,吸水率下降;试件裂缝处自愈合形成了一条连续、饱满的灰白色矿物填充带。矿化生成的方解石型碳酸钙和菱镁矿型碳酸镁沉淀填充于试件内部缺陷、裂缝,使水泥净浆的总孔隙率及其增长率下降微细孔隙比例增加促进了材料的自修复,改善了其孔结构。     

环筋扣合锚接连接预制剪力墙抗震性能试验研究

对15个混凝土剪力墙试件进行低周反复荷载试验,研究环筋扣合锚接连接预制剪力墙的抗震性能,考察不同连接形式、不同钢筋配置、不同轴压比等参数影响下剪力墙试件的承载力、滞回特性及破坏机理。试件按纵筋直径和混凝土强度等级的不同分为3组,每组包括2个现浇试件（1个为钢筋贯通连接,1个为纵筋搭接连接）和3个采用环筋扣合锚接连接现浇带的预制试件（其中1个为箍筋加密试件）。试验结果表明：预制剪力墙试件与现浇试件的破坏模式一致,均为压弯破坏;箍筋加密预制剪力墙试件的极限位移角在1/82~1/50之间,其承载力、耗能、延性等性能与全预制试件基本相同,环筋扣合锚接连接剪力墙试件具有良好的抗震性能,可以用于装配式剪力墙结构的建造。     

不同裂缝尺度下水泥净浆的交流阻抗特性研究

在论述交流阻抗谱法(ACIS)在水泥净浆裂缝检测中应用的可行性基础上,基于电化学原理和Randles电路,提出了描述带裂缝水泥净浆试件ACIS行为的等效电路模型.以预设不同长度裂缝的水泥净浆试件和无裂缝水泥净浆试件为研究对象,基于交流阻抗谱技术,将钢筋作为电极,测试了各组试件在变化频率的正弦波脉冲作用下的电压信号峰峰值,计算了相应的阻抗幅模量,用试验数据对等效电路模型进行了验证.研究表明,有、无预设裂缝水泥净浆试件的阻抗幅模量差异明显,基于交流阻抗谱来检测水泥净浆内部裂缝是可行的;阻抗特性值与裂缝长度之间存在量化关系.     

水泥净浆养护-溶蚀全过程数值模拟

针对材料制备与环境服役过程中水泥基材料的性能演变问题,开展了水泥净浆薄片养护溶蚀全过程中主要物相及微结构演变的定量分析.首先,根据水泥的矿物组成及其水化机理,建立了水泥水化反应的简化模型及其主要水化产物浓度的计算方法;其次,利用Fick定律及质量守恒定律,建立了溶蚀条件下水泥净浆孔溶液中主要离子(K+、Na+、OH-及Ca2+)的传输模型;最后,与已有试验结果对比分析验证了模型的合理性,在此基础上,数值模拟了水泥净浆薄片试件养护溶蚀全过程.结果表明：所建立的模型可定量分析养护溶蚀全过程中水泥净浆孔溶液中主要离子浓度、孔隙率分布及氢氧化钙（CH）、水化硅酸钙（C S H）凝胶浓度的变化规律,且可用于软水环境下水泥基材料抗溶蚀性能的定量设计.     

基于电化学阻抗谱的偏高岭土水泥性能研究

利用电化学阻抗谱、压汞法和抗压强度试验研究了偏高岭土(MK)水泥净浆从早期水化到养护28d的性能发展规律,分析了MK水泥净浆的电化学参数随养护龄期的变化规律,提出了1种同时考虑弥散效应和水泥净浆/电极界面扩散过程的等效电路模型,分析了电化学参数与抗压强度、孔结构参数的关系.结果表明:MK能够促进水泥净浆的水化进程;利用等效电路模型得到的MK水泥净浆电荷转移电阻R_(ct1)能够很好地反映MK水泥净浆的抗压性能;MK水泥净浆的孔隙率与电荷转移电阻R_(ct1)、高频区阻抗模数|Z|_1呈负相关关系.     

贝利特硫铝酸钙水泥的收缩性能

以碳酸钙、黏土和铝矾土为主要原料制备贝利特-硫铝酸钙(BCSAF)水泥,测定了BCSAF熟料的矿物组成、标准稠度用水量和凝结时间,研究了BCSAF水泥以及基准水泥净浆、砂浆的自收缩和干燥收缩,分析了粉煤灰对BCSAF水泥净浆收缩性能的影响.利用低场核磁技术,研究了BCSAF水泥和基准水泥净浆在早龄期的内部孔结构.结果 表明:BCSAF水泥净浆的自收缩大于基准水泥净浆,干燥收缩小于基准水泥净浆;粉煤灰可以有效减少BCSAF水泥净浆的自收缩和干燥收缩;BCSAF水泥砂浆60d龄期的干燥收缩小于基准水泥砂浆.     

氯盐和硫酸盐侵蚀下水泥净浆中钢筋锈蚀过程

针对氯盐和硫酸盐耦合作用下钢筋混凝土的腐蚀问题,设计制作了含水泥净浆保护层的水泥净浆-钢筋试件,测试了试件在氯盐和硫酸盐腐蚀溶液中的电化学阻抗谱(EIS),并分析了溶液类型、水灰比及水泥净浆保护层厚度对试件电化学参数及钢筋锈蚀程度的影响.结果表明:同单一氯盐溶液中的试件相比,在硫酸盐-氯盐复合溶液腐蚀前期,试件内钢筋表面电荷转移电阻较大,腐蚀电流密度较小,此时硫酸盐减缓了水泥净浆内钢筋的锈蚀进程;在硫酸盐-氯盐复合溶液腐蚀后期,试件内钢筋表面电荷转移电阻显著减小,腐蚀电流密度明显增加,此时硫酸盐加速了水泥净浆中钢筋的锈蚀进程.此外,试件中水泥净浆水灰比越大,钢筋锈蚀程度也越大,当水泥净浆保护层厚度增加时,钢筋锈蚀程度降低.     

外掺不同活性MgO的水泥浆体膨胀性能研究

研究了MgO掺量、粉煤灰掺量、水灰比和养护温度对外掺不同活性MgO的水泥浆体膨胀性能的影响。结果表明:净浆试件的膨胀率与MgO掺量有一定的线性关系;粉煤灰掺量为10%时较大的降低了净浆试件的膨胀率,但掺量继续提高,膨胀率下降幅度变小;水灰比降低引起了净浆试件膨胀率的下降;养护温度对掺低活性MgO的净浆试件膨胀率影响较大。     

稳态法和瞬态法对测试无机泡沫材料的适应性

泡沫材料导热性能评价与测试方法密切相关,为阐明瞬态法和稳态法对测试无机泡沫材料导热系数的适应性,在介绍两种导热系数测试方法原理基础上,以干密度200～300 kg/m3的自制泡沫地质聚合物和市售泡沫混凝土为研究对象,比较了两种测试方法对含宏观气孔（φ≥0.5 mm）的无机泡沫材料导热性能测试结果及其差异。结果表明：（1）在测试不同干密度等级无机泡沫材料导热系数时,稳态法比瞬态法低0.0085～0.0205 W/（m·K）,而且这种差别随材料干密度增大（导热系数增大）而增大;（2）干密度等级相同时,自制泡沫地质聚合物具有与市售泡沫混凝土相当或更低的导热系数,可望用于新型建筑保温材料;（3）稳态法比瞬态法更适用于具有宏观气孔无机泡沫材料导热性能测定。     

聚氨酯和聚苯乙烯热解前后的结构演变

以软质聚氨酯泡沫和聚苯乙烯泡沫颗粒两种典型多孔材料为试验对象,对其孔隙率、孔径分布、表观密度和堆积密度等结构特性参数及表面微观形貌进行了测算和表面扫描电镜(SEM)表征,研究不同热解程度材料结构特性演变与阴燃建立和传播趋势之间的关系。结果表明:软质聚氨酯泡沫结构尺寸更大,整体更为疏松,受热成炭后呈现轮廓清晰的细削骨架,孔隙硕大且畅通,氧气完全自由输运,热量传递更直接,更易建立阴燃、维持传播并实现向明火的转化;相对而言,聚苯乙烯泡沫颗粒孔径较为细小,受热后成炭显著,孔径尺寸减小,空气气流量和氧气容纳量大大减少,不易建立阴燃过程。     

The study of pore structure and its influence on material properties of cement-based piezoelectric ceramic composites

In order to investigate the pore structure and its influence on the material properties of cement-based piezoelectric ceramic composites, specimens with different ceramic/cement ratio of composite are prepared. The pore structure of composite is obtained by using mercury intrusion porosimetry (MIP). The variety of pore structure is attributed to the chemical reaction at the surface of PZT particles and cement grains, which is different with that of cement paste. And the porosity of composite reduces with the increasing of ceramic/cement ratio. Moreover, the influence of pore structure on the mechanical and dielectric properties of composite are discussed in detail. A monotonic decreasing of material properties of composite with total intruded pore volume is found.     

基于NMR的地聚合物水泥土孔隙结构与动态力学特性研究

为研究养护龄期和偏高岭土(MK)掺量对地聚合物水泥土孔隙结构和动态力学特性的影响,借助分离式Hopkinson压杆(SHPB)试验系统开展了地聚合物水泥土动态单轴冲击压缩试验,并结合核磁共振(NMR)和扫描电镜(SEM)等分析手段研究了地聚合物水泥土的孔径分布和微观形貌变化特征。结果表明:地聚合物水泥土的动态抗压强度随MK掺量的增加呈现先增大后减小的变化趋势,在MK掺量为2%时出现峰值;其动态抗压强度在7~14 d内增长较缓;地聚合物水泥土的T2分布曲线呈双峰型,以主峰所占面积为主,掺2%的MK能够有效改善孔隙分布,促进小孔隙向微孔隙转化;随着孔隙率的增加,地聚合物水泥土的动态抗压强度呈指数下降;MK掺量为2%时,地聚合物水泥土内部孔隙大幅度降低,水化产生的胶凝材料能够起到填充孔隙和连接土颗粒的作用。     

泡沫混凝土孔结构的表征及其对性能的影响

采用压汞法(MIP)、计算机断层成像(X-CT)技术及真空饱水吸水率法测试了泡沫混凝土的孔结构.对由X-CT技术获得的二维切片图,采用Image-Pro Plus软件进行图像分析,实现了对泡沫混凝土宏观孔隙率、孔径分布及孔形状因子等的表征.研究了密度等级和粉煤灰掺量对泡沫混凝土孔结构、抗压强度及吸水率等的影响.结果表明:泡沫混凝土的平均孔径和孔形状因子随其密度等级的降低而增加,掺入适量粉煤灰能够改善泡沫混凝土孔结构和力学性能.     

外墙外保温用化学发泡泡沫混凝土板的试验研究

低密度泡沫混凝土是一种可以替代传统有机材料用于外墙外保温的无机硅酸盐材料。在分析了化学发泡泡沫混凝土结构形成机理的基础上,试验研究了水泥品种、水灰比、矿物掺合料种类及掺量、有机胶、纤维等因素对化学发泡泡沫混凝土力学及热工性能的影响规律,并探讨了泡沫混凝土孔结构与性能的关系,指出独立封闭的泡孔、较高的孔壁机械强度、近似于球形的泡孔结构以及尺寸均匀且较小的孔径是泡沫混凝土强度提高的有利因素。     

Characterization of cemented paste backfill pore structure using SEM and IA analysis

This paper presents a pore structure study conducted on different cemented paste backfill (CPB) samples using scanning electron microscopy and image analysis (SEM–IA). The SEM–IA approach was used to estimate three pore structure parameters: total porosity (n), pore size distribution (PSD), and pore space tortuosity (T). The influence of three binders and three types of water (one de-ionised and two sulphated) was also assessed after 14 and 92 days of curing. The evaluation of n by SEM–IA showed a decrease with curing time that was in accordance with the CPB strength increase. The PSD and the T were only slightly influenced by the water chemistry and the type of binder; the parameters evolved with curing time and were related to a decrease in pore size and an increase in tortuosity. Changes of the pore structure were more significant with sulphated mixing water and the OPC-slag binder. The methods and results presented here will be useful to predict some properties of CPB such as saturated hydraulic conductivity, water retention curve and effective diffusion coefficient.      

矿物掺和料-水泥浆体电学特性与其微结构的关系

采用循环伏安法和交流阻抗法系统研究了粉煤灰、矿渣粉和石灰石粉水泥浆体的电学特性,通过等效电路对电学测试结果进行拟合,并将拟合所得浆体电学参数与浆体化学结合水和压汞所测孔结构之间的相关性进行比较。结果表明：浆体的化学结合水与其电阻率具有较好的正相关性,即化学结合水越多,水化程度越大,浆体电阻率越高;粉煤灰和矿渣粉可以提高浆体电阻率,而石灰石粉在5%掺量下对浆体电阻率无影响;随着水化龄期的延长,浆体孔溶液电阻增大,其变化规律与浆体电阻率一致;浆体凝胶电容和凝胶电阻与C-S-H凝胶含量有关,二者有很好的负相关性;随着水化龄期的延长,浆体孔结构曲折程度提高,交流阻抗法所测得常相角指数减小,压汞测得的分形维数增大。     

氮吸附法研究早期磷铝酸盐浆体的孔结构

以吸附-凝聚理论为基础,利用氮吸附法(BET)对早期磷铝酸盐水泥(PAC)浆体的孔结构进行了测试研究,通过不同水灰比、不同龄期硬化PAC浆体的等温吸附曲线及吸附回线的线型,分析了其氮吸附特点,并根据孔比表面积和孔分布等孔结构参数,对其早期微观结构进行了分析.     

碳化水泥砂浆分形特征研究

利用压汞试验对不同碳化程度水泥砂浆孔结构的分形特征进行研究。结果表明:水泥砂浆具有多重分形的特征;碳化使水泥砂浆总孔隙率降低,孔径细化,凝胶孔的孔隙体积分形维数降低;而生成的碳酸钙在大孔、毛细孔中沉积,大孔、毛细孔的体积分形维数增大。因此,分形维数能表达碳化对混凝土材料孔结构的影响。