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。     

光纤导光混凝土的透光性能与抗侵蚀性能

采用抗硫酸盐侵蚀和抗碱溶液侵蚀试验、紫外可见近红外分光光度计、X射线衍射仪和环境扫描电镜分别研究了光纤导光混凝土(Optical fiber light conductive concrete,OFLCC)的抗侵蚀性能、透光性能、微观结构.结果表明:光纤导光混凝土中的光纤间距越小,其抗折、抗压强度越高,且碱溶液侵蚀后光纤导光混凝土的强度普遍要比盐溶液侵蚀后的低,特别是抗折强度表现明显;随着光纤间距的减小,光纤导光混凝土的透光率增大,其透光率实测值小于理论值,碱溶液中养护后光纤导光混凝土透光率比盐溶液中养护后的透光率要大,且均比养护前的透光率增大了;受侵蚀后的光纤导光混凝土水化产物中存在丰富的C-S-H凝胶、羟钙石、钙矾石、石膏等水化产物,它们相互交织,结构比较致密,但碱溶液对光纤导光混凝土的侵蚀要比盐溶液的侵蚀强.     

粉煤灰-水泥浆体二元体系的水化动力学模型

与普通硅酸盐水泥相比,粉煤灰-水泥浆体中同时存在水泥的水化反应和粉煤灰的火山灰反应.基于中心粒子水化模型,并考虑了粉煤灰对水泥水化过程三个影响效应:稀释效应、物理效应和化学效应,建立了粉煤灰-水泥二元体系的微观水化模型,可用于预测粉煤灰-水泥浆体的水化速率随水化程度的演化关系.     

粉煤灰对水泥基材料收缩与开裂影响的研究

通过砂浆收缩率和初始开裂时问等性能的测试,研究了粉煤灰对水泥基材料体系收缩与早期开裂敏感性的影响,并探讨了收缩与开裂的关系。研究表明：粉煤灰可抑制水泥基材料的收缩变形,并在一定程度上降低材料的开裂敏感性。     

水泥基材料的微观结构与离子传输性能

采用水泥基材料孔结构和界面过渡区逐渐优化的方法,设计了普通混凝土(Ordinary Concrete,简称OC)、高性能混凝土(High Performance Concrete,简称HPC)、低渗透混凝土(Low Permeability Concrete,简称LPC)、普通砂浆(Ordinary Mortar,简称OM)、无细观界面过渡区水泥基复合材料(Meso-interfacial transition zone-free cement-based materials,简称MIF)等5种水泥基材料,其抗离子渗透性能排列顺序为:LPC>HPC>OC,OM>OC,MIF>OM,MIF>LPC,其孔隙率、最可几孔径、孔径≥50nm的孔含量的排列顺序均为:LPC相似文献   

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.     

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。     

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．