盾构隧道功能梯度混凝土管片的研发及性能研究

武汉长江隧道工程所面临的高压富水环境要求衬砌结构管片具有高抗渗、长寿命的性能。引入功能梯度材料设计原理,对钢筋混凝土管片进行功能梯度设计与优化,实现管片外层高防水抗渗、结构层提供强度及内衬层耐火的多重功能。同时采用适当的界面处理技术,保证管片各功能层的性能均匀过渡,实现功能和结构一体化设计。对结构层混凝土、保护层材料性能分别进行测试,测试结果表明,保护层材料具有优良的抗渗性能,相比普通混凝土氯离子扩散系数降低一个数量级,寿命提高10倍以上,优于目前国际上已报道的最好水平(6×10-13m2/s);结构层、保护层混凝土力学性能优良,强度满足设计要求,保护层材料强度达C70以上,主体结构层达到C50;保护层材料与结构层材料体积稳定性良好;耐酸性气体腐蚀性能大大增强,90d中性化深度不足1mm;同时,管片内衬层通过刷涂防火抗爆材料有效提升了管片的内层耐火性能,耐火极限是未经处理试件的4.72倍;最后通过实际的生产及检测,进一步证明了功能梯度混凝土管片具有较好的服役性能。     

水泥砂浆TSA侵蚀机理及其预防技术研究

分析了碳硫硅酸盐（thaumasite）对水泥混凝土结构的破坏机理及对实际工程建筑所带来的危害。并针对其破坏产生的条件与作用机理，从水泥品种、水灰比、矿物掺合料的选择以及对环境因素的控制等方面阐述了有效的、可行的抗TSA侵蚀的技术。     

土木工程材料课程教学改革和效果评价

文章分析了土木工程材料课程教学中存在的主要问题,从教材编写、授课内容编排、课时分配等教学内容,理论教学、实验教学、实践教学等教学模式,以及视频播放与课堂讨论、网络辅助教学、考核方法等教学方法三个方面,阐述了南昌大学土木工程材料课程的教学改革,并对其教学改革效果进行评价。     

用RNG κ-ε模型数值模拟喷旋分解炉内的湍流流动

采用重整化群双方程模型对喷旋结合型分解炉内湍流流动进行了数值模拟，与现场结果相比较分析了炉内气体的运动和湍流特性的规律和特点。研究表明：由于分解炉的下部缩口区域的存在，气流经过此区域时流动面积突增，成喷射状。在带有旋流三次风与窑尾烟气共同作用下，在三次风进口相对的一侧出现高速区（其最高速度达到35．34m/s），同时在分解炉三次风进口一侧的下锥体上部和柱体附近沿壁面处出现负的速度分布，形成环状涡流区。     

地下工程混凝土的梯度功能设计与性能研究

为了解决地下工程混凝土的耐久性技术难题,在地下工程混凝土的结构设计中引入梯度功能设计思路．采用Cl-离子扩散法检测功能梯度混凝土的抗渗性能,采用收缩试验评价其收缩变形一致性,采用显微硬度计、SEM测试其微观性能．结果表明,与单一的高性能混凝土相比,功能梯度混凝土的抗渗性能明显提高,特别是其抗离子渗透性,Cl-扩散系数DNEL下降了1～2个数量级,表观Cl^-扩散系数Da下降了50％左右;功能梯度混凝土的收缩变形匹配良好;适用于地下工程结构混凝土保护层的无细观界面过渡区水泥基材料的集料与水泥石界面过渡区由传统混凝土的60～100pm细化为30pm以下,从而有效地阻断了侵蚀性介质的渗入通道．     

超低离子渗透性水泥基材料的性能与微观结构

采用显微硬度、MIP、SEM—EDXA研究了超低离子渗透性水泥基材料（Ultra Low Ion Permeability Cementitious Materials,简称ULIPCM）的微观结构,同时研究了UI。IPCM的宏观性能。结果表明：ULIPCM的28d抗压强度≥80MPa,抗折强度≥11．0MPa,弹性模量在38．0～42．0GPa之间;Cl^-扩散系数≤0．8×10^-13m^2·s^-1,6h导电量≤300C;抗硫酸盐侵蚀性能较好;28d收缩值可控制在400×10“以内。UI．IPCM的集料与水泥石界面过渡区的微观结构和性能得到了显著改善,有利于提高其力学性能和抗渗性能。ULIPCM的集料与水泥石界面过渡区由普通混凝土的60～100μm细化为30μm以下,有效阻断了侵蚀性介质的渗入通道;ULIPCM的孔隙率、最可几孔径等孔结构参数均得到了优化,显著改善了其孔结构;ULIPCM的集料与水泥石界面过渡区中的CH晶体较少,且CH晶体的取向性差。     

水泥基用相变微胶囊的颗粒特征与热力学性能

以石蜡、癸酸为芯材,脲醛树脂为壁材,间苯二酚为固化剂,采用原位聚合法制备相变微胶囊,采用ESEM、DSC、TGA来研究相变微胶囊颗粒形貌、粒径分布、热力学性能,以及相变微胶囊掺入水泥基体中的微观形貌.结果表明:微胶囊表面光滑,结构紧致;石蜡微胶囊的相变温度和相变焓分别是54.6℃和61.43 J/g,而癸酸微胶囊的相.变温度和相变焓分别是29.7℃和90.73 J/g;加入固化剂使得微胶囊产率从50％提升到78％以上;30次温度循环石蜡微胶囊相变晗无损失,癸酸微胶囊相变焓损失了31％;微胶囊在水泥基中分布均匀,形貌保存良好.     

少熟料多废渣胶结料性能的研究

少熟料多废渣胶结料主要同粉煤灰、高炉矿渣、石灰石、硅酸盐熟料、石膏和WD外加剂按一定比例混合磨细而成的一种新型胶凝材料，本文通过试验，研究了少熟料多废渣胶结料的性能。研究结果表明：少熟料多废渣胶结料的熟料掺量50％和30％时，可达到52．5R复合水泥的标准，熟料掺量40％时可达到42．5R复合水泥的标准。同时，该胶结料具有长龄期强度增进率大、抗硫酸盐侵蚀性能好、干缩性能较低等特点。     

梯度结构混凝土的离子传输性能与微观结构

引入梯度结构设计原理进行梯度结构混凝土的设计.采用加速扩散法、自然扩散法测试其离子传输性能,采用压汞法、扫描电子显微镜测试梯度结构混凝土的微观结构.结果表明:与单层结构的高性能混凝土(high performance concrete,HPC)相比,梯度结构混凝上的Cl-扩散系数DNEL下降了2个数量级,6 h导电量Q下降了30%～40%,表观Cl-扩散系数Dd下降了25%～45%.可见,梯度结构混凝土的抗离子渗透性能显著提高.无细观界面过渡区水泥基复合材料(meso-interfacial transition zone-free cement-based materials,MIF)孔结构的改善程度比低渗透混凝土(low permeability concrete,LPC)的更大,MIF的孔隙率、最可几孔径、孔径≥50nm的孔含量均小于LPC的.MIF的集料-水泥石界面过渡区的改善程度比LPC和HPC的更大,MIF的界面过渡区也更为致密.同时,MIF-HPC的界面结合区的结构比LPC-HPC的更为致密.最后提出了梯度结构混凝土抗离子渗透性能的简化物理模型.     

矿渣微粉掺量对混凝土收缩开裂的影响

收缩开裂是现代混凝土劣化的重要原因.采用改进的椭圆环收缩开裂试验、自由收缩和抗折强度试验,以及不同养护条件下混凝土抗压强度对比试验来综合评价矿渣微粉掺量对混凝土收缩开裂的影响.结果表明,矿渣微粉掺量为40%～50%时,胶砂初始开裂时间明显增长,混凝土自由收缩减小,混凝土早期收缩开裂性能显著改善,混凝土抗压强度达到最高;标准养护条件比干燥养护条件对矿渣微粉混凝土强度的发展更有利.