基于冻融损伤的混凝土寿命预测研究进展

正负温交替变动会引起混凝土的结构发生冻融破坏,使其出现裂缝、破损和剥落,影响混凝土的力学性能,甚至严重影响其使用功能。冻融是造成混凝土损伤和劣化的最重要因素之一,冻融损伤作用下的混凝土寿命预测已成为目前研究的重点。混凝土的使用寿命可以从不同的角度予以定义和分类,国内外的研究学者已从多方面提出寿命预测的基本方法和评估准则。基于冻融损伤的混凝土寿命预测取得了很大的进展,这不仅表现在对冻融单因素作用下的损伤机理和损伤模型的研究不断深入,还表现在对冻融与其他因素耦合作用下的混凝土寿命预测的研究日渐增多。与计算机模拟技术和数理科学更加紧密地结合必将促进混凝土寿命预测的更深入研究,从而实现根据预期使用寿命对混凝土进行耐久性设计的目标。     

固态全无机电致变色玻璃窗透过率与遮蔽系数测试与分析

为了更好地发挥电致变色玻璃主动调控光谱的属性,为电致变色玻璃在建筑上的应用提供理论指导,以两玻一腔中空玻璃为例讨论了可见光透过率和遮蔽系数（节能效果）变化。研究发现,获得更大的可见光透过率差（褪色态-着色态）重点是要提高电致变色玻璃透过率,但相比于成本更高的电致变色玻璃,提高Low-E玻璃透过率更为现实。为了更大限度地发挥电致变色玻璃的节能特性,分别将电致变色玻璃放置于中空玻璃的室内侧与室外侧测试,结果表明当电致变色玻璃位于室外侧时,遮蔽系数变化幅度最大（0.46）,更能适应多种场景下的使用,但同时也对电致变色玻璃的膜层性能提出了更高的要求。     

莫来石/氧化铝预应力涂层增强氧化铝的弯曲强度和抗热震性能

在陶瓷表面引入含压应力的涂层是一种有效的增强技术。本研究将氧化铝和石英粉混合浆料涂覆在预烧后的氧化铝坯体上, 无压共烧原位合成了热膨胀系数较低的莫来石-氧化铝涂层。利用降温过程中涂层内形成的残余压应力实现了氧化铝陶瓷的预应力强化。结果表明：随着涂层中石英掺量增加, 预应力氧化铝的强度出现先增大后减小的趋势; 当涂层中掺入石英的质量分数为15%时, 预应力增强效果最好, 涂层与基体界面结合紧密, 预应力氧化铝陶瓷的弯曲强度达到(549.44±27.2) MPa, 比普通氧化铝的强度提高了37.19%; 当涂层中掺入石英的质量分数增大到15%以上, 由于烧结收缩不匹配反而引起强度下降; 这种预应力增强效果会随着温度升高逐渐减弱, 当测试温度达到并超过1000 ℃时, 预应力氧化铝和普通氧化铝会具有大致相等的抗弯强度。由于表层压应力的存在, 预应力氧化铝还展现出更好的抗热震性能和损伤耐受性。     

高温悬浮态下硫铁矿的氧化特性研究

硫铁矿的高温氧化是引起水泥生产过程中产生SO2的主要原因。采用一维炉开展了高温悬浮态下硫铁矿氧化的实验研究,并对氧化产物做了X射线衍射（XRD）分析和烧失量检测。XRD分析表明,FeS2在300 ℃时尚未发生氧化反应,从400 ℃开始出现Fe2O3的衍射峰,且随着温度升高,FeS2的衍射峰强度逐步减弱,Fe2O3衍射峰强度逐步增强。在400~800 ℃时,FeS2的氧化产物仅为Fe2O3。基于烧失量的计算表明,在10 s反应时间内,FeS2在300 ℃几乎没有发生氧化,这和XRD检测结果一致。在400 ℃和600 ℃时FeS2氧化率分别达到了50%和85%,800 ℃时达到了92%。将上述结果应用于水泥生产过程,表明在C1~C4预热器中,约64%的FeS2发生了氧化。     

陶瓷涂层的残余应力评价及其尺寸效应

当一个平直长条试样镀上单面涂层后,往往因为膨胀系数不匹配而在涂层和基体内形成残余应力并产生弯曲变形,通过变形后的曲率半径以及涂层与基体的厚度参数可以计算出涂层内的残余应力,这种方法也称为Stoney方法,相应的弯曲变形样品定义为Ⅰ型涂层,而不产生弯曲变形涂层构件定义为Ⅱ型涂层。由于残余应力不是材料常数,用Stoney方法测到的Ⅰ型涂层残余应力并不代表Ⅱ型涂层的残余应力,而实际工程中绝大部分涂层属于Ⅱ型。如果能建立Ⅰ型涂层残余应力与Ⅱ型涂层之间的关系,就可以通过Stoney方法评价任意构件涂层的残余应力。本研究基于相对法导出了两种类型之间的关系以及Ⅱ型涂层残余应力计算公式,测定了金属基体上对称热障涂层的残余应力。结果表明,该方法简单易行,解决了现实中各种无弯曲变形的实际构件的残余应力评估。     

原料中SiO2结晶特性影响熟料烧成的研究进展

二氧化硅(SiO2)是硅酸盐水泥生料的主要成分,其赋存于原料中的结晶特性对熟料烧成能耗及熟料质量具有决定性的影响.结合熟料烧成反应过程,根据熟料矿物与原料矿物组分之间的成键关系,分析了原料中SiO2参与熟料烧成反应的化学过程,综述了原料矿物中的Si-O键合形式,石英的含量、晶粒尺寸、晶型及结晶度等SiO2结晶特性对熟料烧成的影响及作用机理,并总结了提高惰性石英质原料中SiO2反应活性的方法.综述分析可为水泥企业高效应用各类硅源原材料,生产高质量水泥提供参考依据和科学方法.     

硝酸钙对铝酸盐水泥强度及水化性能的影响

在不同养护温度条件下,采用X射线衍射、微量热分析、扫描电子显微镜等研究了硝酸钙对铝酸盐水泥强度及水化性能的影响。结果表明:硝酸钙(CN)能延缓铝酸盐水泥的水化进程,在20℃其延缓程度随CN掺量提高,呈现先增大后降低。其中10%CN延缓程度最显著。在50℃其延缓程度随CN掺量提高而增大。在硝酸钙存在下,铝酸盐水泥会优先形成Gibbs自由能更低的硝酸盐钙钒石相(NO_3-AFm和NO_3-AFt),从而抑制铝酸盐水泥的相转变。CN的掺量和养护温度显著影响硝酸盐型钙钒石的形成和演变。硝酸钙大幅提高了50℃养护条件下铝酸盐水泥的抗压强度。硝酸钙的最佳掺量为10%,此时50℃养护条件下铝酸盐水泥的28 d抗压强度达到66.8 MPa,而未掺CN的铝酸盐水泥抗压强度仅为28.7 MPa。     

高温重构钢渣复合水泥的制备与性能研究

针对钢渣的成分特点,以宁夏钢铁集团转炉钢渣为研究对象,研究了高温重构工艺条件对钢渣组成、结构的影响,并对掺入重构钢渣的水泥的力学性能进行了研究,以期为高温重构钢渣的推广应用奠定理论和技术基础。试验结果表明:(1)钢渣水泥中钢渣掺入量增加,水泥胶砂试块的强度呈先慢后快的下降趋势,钢渣的掺量超过30%后,水泥胶砂试块的强度明显下降。(2)钢渣水泥中添加适量的激发剂能提高试件的强度,以水玻璃为最好。(3)钢渣粒度的下降,钢渣水泥胶砂试块的强度明显上升,钢渣粒度由300～0μm降至75～0μm,28 d钢渣水泥胶砂试块的抗折强度由1.43 MPa提高至6.31 MPa,抗压强度由15.29 MPa提高至35.18 MPa。(4)高温重构钢渣中尖晶石相完全无水化活性,C_2F相有一定水化活性。水化产物C—S—H凝胶会对尖晶石相产生包覆,导致后者难以被进一步检测。     

RO-Al_2O_3-SiO_2玻璃的钢化与力学性能(英文)

采用熔融法制备出了无碱型RO-Al2O3-SiO2玻璃.研究了残余应力、钢化工艺以及样品尺寸对RO-Al2O3-SiO2玻璃的弹性模量、剪切摸量、维氏硬度、弯曲强度和断裂韧性等力学性能的影响.结果表明:合适的钢化工艺和残余应力可以显著提高其弯曲强度和断裂韧性,但对其它力学性能影响较小.经钢化处理后的RO-Al2O3-SiO2玻璃的弯曲强度和断裂韧性分别达到了263 MPa和2.28MPa·m1/2.与没有经钢化处理的玻璃样品相比,分别提高到了4倍和235%.提出了1种新型的钢化工艺--非对称钢化工艺,对于在非对称载荷下服役的玻璃构件来说,非对称钢化工艺有可能在提高玻璃力学性能的同时还可以降低其自爆风险.     

石膏对硅酸盐水泥与萘系减水剂相容性的影响

采用Marsh筒法研究了石膏的种类及掺量对硅酸盐水泥与萘系减水剂相容性的影响。研究结果表明：①水泥中掺加石膏的种类对萘系减水剂的饱和掺量点影响不大。②掺加脱硫石膏的水泥浆体的初始Marsh时间要小于掺加二水石膏的水泥浆体。当减水剂掺量较小时,掺加脱硫石膏时水泥浆体的60minMarsh时间要小于掺加二水石膏的;而当减水剂掺量在2．1％以上时,情况则反之：达到饱和掺量点后,掺有二水石膏的水泥浆体的Marsh时间经时损失率要小于掺有脱硫石膏的水泥浆体。⑨在萘系减水剂的掺量较小时,随着水泥中石膏掺量的增加,水泥浆体的Marsh时间呈减小趋势;当萘系减水剂掺量增加到一定程度时,随着水泥中石膏掺量的增加,这种趋势不再明显。④对于初始Marsh时间来说,随着石膏掺量的增加,减水剂的饱和掺量点明显下降。而对于60minMarsh时间来说,随着石膏掺量的增加,减水剂的饱和掺量点则保持不变。