碱激发锂渣人造骨料的制备和性能表征

锂渣是锂电池产业的重要工业废渣之一.以锂渣为原材料,利用碱激发技术制备人造骨料,并研究锂渣和激发剂用量对人造骨料性能的影响.采用颗粒强度仪测试锂渣人造骨料的单颗强度,并依照标准规范对人造骨料的其他物理性质,如成型类型、粒度分布和吸水率进行了表征与分析.使用扫描电子显微镜(SEM)研究人造骨料的微观结构,并通过X射线计算机断层扫描技术(XCT)进一步表征人造骨料内部结构.结果表明,最优配合比的骨料(LS50-6)的抗压强度可以达到5.25 MPa,并具有较高的早强性能.微观结构上,锂渣含量增加会导致骨料的致密性降低,而激发剂用量增加会导致骨料的致密性增强,且骨料的孔隙分布呈现从外到内逐渐增大的形态.这些性能使得该锂渣骨料在轻质混凝土中应用具有潜在的前景.     

塑钢纤维轻骨料混凝土与钢筋粘结锚固试验研究

通过对内贴应变片钢筋的直接拔出试验,分析钢筋直径、相对锚固长度（l_a/d）及混凝土相对保护层厚度（c/d）对塑钢纤维轻骨料混凝土与钢筋间粘结性能的影响,得出不同钢筋直径、锚固长度及相对保护层厚度对试件粘结锚固性能的影响规律,并提出塑钢纤维轻骨料混凝土钢筋锚固长度计算公式。试验结果表明：随钢筋直径的增大,试件粘结刚度增强,极限粘结强度先提高后降低;增加钢筋锚固长度会降低试件极限平均粘结强度,同时极限粘结强度对应钢筋自由端滑移量减小,试件粘结韧性则随锚固长度的增加而减小;混凝土相对保护层厚度增加会使试件极限粘结强度先提高然后趋于平稳。根据试验结果得到的钢筋锚固长度计算公式与规范给出的计算公式进行比较,从极限粘结强度的角度看,规范中的钢筋锚固长度计算公式偏于保守。     

自密实钢纤维轻骨料混凝土的早期性能与损伤分析

在自密实轻骨料混凝土基础之上掺入钢纤维配制出自密实钢纤维轻骨料混凝土,分析了自密实钢纤维轻骨料混凝土的抗压强度、抗拉强度等主要力学性能以及收缩、抗碳化等耐久性能,并与普通骨料自密实混凝土进行对比分析。探讨了钢纤维对于改善自密实轻骨料混凝土损伤所起的作用及其机理。结果表明:掺入钢纤维后自密实轻骨料混凝土的抗压强度增大,劈拉强度明显提高,收缩及抗碳化能力也有明显改善。与普通骨料混凝土相比,自密实钢纤维轻骨料混凝土初始裂缝的产生与发展得到有效抑制。     

无粘结预应力CFRP筋钢纤维轻骨料混凝土梁受弯性能试验研究

建立无粘结预应力FRP筋张拉锚固体系,对8根以CFRP筋为非预应力筋的无粘结预应力CFRP筋轻骨料混凝土梁与1根普通混凝土对比试件进行两点对称加载,观察其破坏过程与破坏形态,分析了混凝土种类、预应力度和净跨长度对开裂弯矩、弯矩-跨中挠度曲线、裂缝宽度等受弯性能的影响.从等效轴向刚度思想出发,修正了现有的以钢筋为非预应力...     

我国轻骨料混凝土的介绍

轻集料混凝土是一种具有轻质、保温、隔热、耐火、抗震等优良性能的新型建筑材料。我国轻集料混凝土发展开始相对滞后,后来发展较稳定。     

三轴受压粉煤灰陶粒轻骨料混凝土力学性能试验

以粉煤灰陶粒轻骨料浸泡时间、强度等级、侧向围压为变化参数,共设计120个粉煤灰陶粒轻骨料混凝土试件进行常规三轴受压试验,研究其在三轴应力状态下的力学性能。试验观察了轻骨料混凝土的破坏过程及破坏形态,获取了三轴受力状态下的应力-应变全过程曲线,分析了各变化参数对其三轴受压力学性能的影响规律。研究结果表明：随着围压值的增大,试件破坏由竖向劈裂破坏变为斜向剪切破坏,当围压值大于12 MPa时,试件则表现为外表无明显裂缝的鼓起破坏;应力-应变曲线受围压值影响较大,受骨料浸泡时间和强度等级的影响较小,围压值大于12 MPa后,曲线不再出现下降段;峰值应力随骨料浸泡时间、强度等级、侧向围压的增大而增大;峰值应变受陶粒浸泡时间的影响不大,随强度等级的增大而减小,随围压值的增大而增大;弹性模量随强度等级和围压值的增大而增大,受骨料浸泡时间的影响不显著。     

纳米SiO2改性轻骨料混凝土性能

纳米SiO₂（NS）具有极强火山灰活性、晶核作用和填充效应,因此用NS改善水泥基材料性能成为众多学者研究的热点。本课题对不同掺量的NS对轻骨料混凝土强度及耐久性的改性效果进行了研究。通过测试轻骨料混凝土的力学性能（抗压和抗折）和氯离子渗透性能及利用SEM和EDS测试分析了NS对混凝土宏观和微观结构的影响。研究结果表明:在适当的掺量下,NS能够有效地提高轻骨料混凝土的力学性能,其中28 d的抗压强度和抗折强度比空白组混凝土分别提高了21.6%和46.2%。氯离子渗透的结果表明,轻骨料混凝土的抗氯离子渗透性能随着掺量的增加而呈线性增强。混凝土界面过渡区（ITZ）也发生了显著变化,其厚度减小,形貌也更加致密。ITZ的钙硅比随着NS掺量增加而减小,说明该区域内水化产物C-S-H凝胶增多,Ca（OH）₂被消耗,从而形成致密的过渡区,有利于强度提高。      

珊瑚骨料混凝土改性技术研究进展

随着海洋资源的开发和建设,利用珊瑚骨料制备混凝土已在岛礁工程中得到广泛应用.最近的几年内,有关珊瑚骨料混凝土的基本特性、力学性能和耐久性的研究已取得一定的成果,同时制备工艺也在不断优化.但由于珊瑚骨料特殊的生物成因,其通常疏松多孔、表面粗糙、形状不规则、附着多种盐离子,这些特性会影响混凝土的工作性能.因此,研究者们主要针对优化珊瑚骨料混凝土性能进行不断的尝试,发现了多种珊瑚骨料混凝土改性技术.珊瑚混凝土虽然很早就投入生产使用,但是珊瑚集料在混凝土制备过程中表现出一些缺陷:如颗粒强度不如石英砂,导致制备的混凝土强度等级低,不能满足更高的工程要求;渗透性高、孔隙多的特性导致珊瑚混凝土抗渗能力低于普通混凝土,内部钢筋受腐蚀速度快,耐久性不佳,同时也对骨料与钢筋结合能力方面造成了影响.国内外对珊瑚混凝土的改性技术研究也主要围绕这几方面展开.目前已经有多种技术对珊瑚混凝土改性成功.在提升混凝土力学性能方面:掺入纤维制品、矿物成分和外加剂;使用酸溶液或有机溶液处理珊瑚骨料改善骨料特性;优化珊瑚混凝土配合比,可以有效提升珊瑚混凝土的力学强度.在改善混凝土抗渗能力和耐腐蚀性方面:采用特种筋替代碳钢钢筋;加入阻锈剂和采用传统抗Cl-腐蚀措施;使用地质聚合物水泥;对珊瑚骨料进行淡化处理,都是有效的耐腐蚀方法.文中基于国内外已有的珊瑚骨料混凝土研究成果,综述了其改性技术的研究进展,分别对提高珊瑚混凝土的强度、增强钢筋结合能力和提升耐久性方面进行介绍,最后探讨了今后珊瑚骨料混凝土的研究方向,以便为后续研究提供参考.     

自密实轻骨料混凝土的收缩与徐变性能

通过试验研究了两种水胶比分别为0.33和0.29的自密实轻骨料混凝土(SCLC)的收缩和徐变性能,并与配合比相似的普通骨料自密实混凝土(SCC)及强度接近的普通混凝土(NC)进行了对比。收缩试验从入模后12小时开始,至6个月结束。徐变试验从3天龄期开始加载,分别在7、14、21和28天继续加载,而后保持荷载不变,加载应力水平分别为相应龄期抗压强度的40%,持续12个月。试验结果表明:SCLC前10天龄期有轻微膨胀现象,收缩变形始终小于SCC和NC,至6个月时三者有接近趋势;360天龄期SCLC徐变系数低于NC和SCC,而徐变度则高于NC,与SCC相当;随着抗压强度的提高,SCLC的徐变系数和徐变度均有减小趋势。     

自密实轻骨料混凝土的高温性能

为了保证自密实轻骨料混凝土(Self-compacting lightweight concrete,SCLC)在实际工程中的安全运用,本文分别对强度为C40和C50的自密实轻骨料混凝土试件进行了高温爆裂试验。通过测定混凝土试验前后的质量、超声波速、抗压强度和抗折强度,研究了自密实轻骨料混凝土的高温性能,并和同强度的普通混凝土、轻骨料混凝土和自密实混凝土的高温性能进行了对比。结果表明,自密实轻骨料混凝土比普通混凝土易爆裂,质量损失较大,但是高温后的超声波速和残余强度损失均小于普通混凝土。     

FRP配筋海水珊瑚骨料混凝土材料及构件力学性能研究进展

为解决钢筋锈蚀和资源短缺问题,具有轻质高强、耐腐蚀特点的纤维增强聚合物(FRP)筋以及与普通骨料力学性能相近的珊瑚骨料成为近年来人们研究的新材料。本文从FRP与珊瑚骨料的材料特性及珊瑚骨料混凝土力学性能、FRP筋与珊瑚骨料混凝土黏结性能以及耐久性、FRP筋海水珊瑚骨料混凝土梁、柱构件的受力性能三个方面,对国内外相关研究进行对比分析,归纳出现有研究成果,认为FRP筋与珊瑚骨料混凝土有较好的协调工作性,并且可以有效增强珊瑚骨料混凝土结构的性能。此外总结出目前FRP筋、珊瑚骨料等材料的局限性以及FRP珊瑚骨料混凝土构件使用性能、耐久性能和设计方法研究还存在的不足,为FRP筋海水珊瑚骨料混凝土这种新型结构的继续研究提供参考。     

珊瑚骨料混凝土性能及微结构的研究进展

海洋工程混凝土是发展海洋经济的重要基础支撑,远洋岛礁工程"就地取材",即采用珊瑚等物料进行建设,是海洋土木工程研究的必然追求。珊瑚骨料与普通砂石骨料、轻集料在组成、结构及性能等方面存在明显差异。本文阐述了珊瑚骨料特性对混凝土工作性能、力学性能、体积稳定性能、耐久性能及微结构的影响,指出了珊瑚骨料混凝土存在强度不足、脆性大和抗蚀差等问题,并针对适合海洋环境的高强度、高韧性和高耐久的珊瑚骨料混凝土的研究开发进行了展望。     

轻合金泡沫材料制备技术研究进展

轻合金泡沫在汽车及建筑等领域应用前景广阔,制备方法也较多.目前,轻合金泡沫的主要制备方法有粉体发泡法、熔体发泡法、渗流铸造法及气体发泡连续法等.在简要分析了这些轻合金泡沫制备方法中存在的问题后,提出了以后轻合金泡沫方面的研究重点.今后的重点应放在进一步研究金属泡沫材料性能与基体合金成分及发泡工艺之间的内在联系、发泡工艺对泡沫密度和气孔均匀性的影响规律等方面;轻合金泡沫的低成本生产工艺与相关设备的设计等方面的研究也应该作为重点.     

不同空心率的方形聚丙烯纤维轻骨料混凝土空心柱的轴压性能

为了研究不同空心率对方形聚丙烯纤维轻骨料混凝土空心柱轴压性能的影响,进行了七组(14根)轴压柱试验,并借助有限元数值模拟软件ABAQUS对四根配筋柱进行数值模拟.结果表明:随着空心率增大,试件混凝土表面的裂缝数量增多,峰值荷载降低;未配筋的空心柱大多出现两条上下贯通的竖向主裂缝且集中在方孔附近,混凝土破坏较严重,弹性刚度显著降低;而配筋的空心柱大多为一条斜向主裂缝,裂缝宽度较小,混凝土整体性较好;空心柱的延性先增大后减小,空心率为9％时空心柱的延性系数最高,且空心柱延性均比实心柱好.有限元模拟结果表明,在弹塑性阶段混凝土开始破坏、纵筋屈服,在下降段混凝土破坏严重.     

预应力高强轻骨料混凝土连续刚构桥的试验研究

强度等级在CL40以上的高强轻质混凝土(HSLWC)应用于大跨度桥梁结构,具有减轻自重,有效降低结构内力,增大跨度,减少桥墩数量等优点。以云南安宁至楚雄高速公路14号达连坝段公路桥为原型,按照1/4比例设计了一个3跨预应力高强轻骨料混凝土连续刚构桥,其桥面结构采用CL50混凝土,进行了多种荷载工况的试验研究。结果表明,预应力高强轻骨料混凝土连续刚构桥具有较好的受力性能,1倍和1.5倍等效车队荷载通过时,各项指标均满足规范要求;2倍等效车队荷载通过时,部分指标不满足使用要求,但桥梁表现出了较好的延性;在严重超载情况下,桥梁虽破坏严重,但仍可保持较好的承载力水平且不会发生跨塌。     

受压区局部约束塑钢纤维轻骨料混凝土梁的抗弯性能

为提高塑钢纤维轻骨料混凝土梁的受弯性能,采用矩形箍约束局部受压区的方式,设计了六根受压区增强塑钢纤维轻骨料混凝土梁,分析了纵筋配筋率和混凝土强度对塑钢纤维轻骨料混凝土梁受弯力学性能的影响,并对其进行有限元分析.结果表明:采用箍筋约束受压区混凝土后,局部受压区极限压应变增大,试件的承载力和延性有显著提高;随着配筋率增加,试件的承载力有明显提高,且高配筋率梁的超筋破坏现象得到明显改善;随着约束区混凝土强度的增大,梁的承载力变大,而延性降低.有限元分析结果表明,在受压区局部配置箍筋约束后,受压区混凝土极限压应力变大,极大地改善了梁跨中受压区的应力集中现象,从而抑制了梁受压区边缘混凝土的压碎破坏,提高了梁的承载力和延性.     

基于粘结-滑移的FRP筋钢纤维轻骨料混凝土梁裂缝宽度计算方法

将纤维增强筋(FRP筋)混凝土梁裂缝的开展过程视作FRP筋由两侧混凝土中拔出的过程,建立了基于粘结-滑移的FRP筋轻骨料混凝土梁裂缝宽度微分方程。根据规范给出的裂缝宽度限值,合理确定滑移量上限,提出并引入了适用于梁正常使用阶段的FRP筋钢纤维轻骨料混凝土“低滑移”阶段粘结-滑移本构模型。进而,在明确最大裂缝间距l_max、裂缝宽度放大系数h₂/h₁与裂缝截面纤维混凝土残余应力σ_fib等特征参数的基础上,利用迭代算法建立了FRP筋钢纤维轻骨料混凝土梁最大裂缝宽度计算模型。基于正常使用阶段裂缝宽度实测数据对建议模型的适用性进行评估,结果表明:裂缝宽度限值0.5 mm内,建议模型能够准确预测FRP筋钢纤维轻骨料混凝土梁的最大裂缝宽度。     

新型稀土锆酸盐材料研究进展

稀土锆酸盐是高温热障涂层与高温固体电解质的候选材料之一,通式为Ln2Zr2O2(Ln为稀土元素),具有烧绿石结构或缺陷型萤石结构;具有高熔点、低热导率、高热膨胀系数、高化学稳定性、相对低的传导温度、优良的离子导电性能和高辐射稳定性等特点,在诸多领域得到广泛应用.综述了目前国内外稀土锆酸盐材料的热物理性能、电学性能和力学性能方面的最新研究进展,展望了未来稀土锆酸盐材料在热障氧化物材料和固体氧化物燃料电池电解质方面的应用前景.     

轻骨料水泥基多功能吸波材料的制备及有限元分析

为分析轻骨料种类及粒径对吸波材料性能的影响,采用五种从微米级至毫米级粒径的轻骨料制备了轻质水泥基吸波材料,测试其电磁参数和反射损耗(RL),采用有限元分析方法构建了二维截面模型,模拟吸波材料内部电磁场分布情况,并测试了吸波材料的力学性能和导热系数。结果表明,增加轻骨料掺量和增大粒径可改善水泥基材料的阻抗匹配性能,提升平均RL,拓宽有效吸波频宽,吸收峰向高频移动。20 mm厚度时,吸波材料在低频1.2 GHz处最优RL为-29.1 dB,在较高频5.9 GHz处最优RL为-20.9 dB,有效吸波频宽最宽可达14.49 GHz。有限元模拟结果表明,轻骨料可改变电磁波传输方向,增加电磁波损耗途径,相邻骨料之间可产生较强损耗,其次是在骨料内部产生损耗,这为骨料种类、粒径选择与轻质吸波材料设计提供理论基础。增大轻骨料粒径会降低吸波材料的密度、力学强度与导热系数,使其吸波效能更好,保温效果更优。     

箍筋约束高强轻骨料混凝土柱轴压性能试验研究

完成了12根不同配箍形式和体积配箍率的箍筋约束高强轻骨料混凝土柱轴压性能试验,系统地研究了构件的破坏过程与破坏形态、应力-应变曲线及箍筋应变等;重点分析了不同配箍率和配箍形式对构件承载力和延性的影响;建立了适用于该类轴压柱峰值应力（f'_cc）和相应峰值应变（ε_cc）的计算模型,并引入Richart、Mander、Razvi和Saatcioglu、Khaloo和El-Dash等经典模型对比分析建议模型的准确性。研究表明：峰值荷载过后,约束柱保护层整体被切掉后剥落,内部骨料和骨料与砂浆界面均出现少许裂缝,与普通混凝土构件存在显著差异,但应力-应变曲线发展规律与普通混凝土类似;最终破坏以箍筋屈服、相邻箍筋间核心区混凝土压碎破坏为标志,表面形成“H”形或45°斜向破坏面;同时,增大体积配箍率和改善箍筋形式分别能够提高核心区混凝土的侧向约束力和增大约束面积,“井”字形复合配箍可满足承载力和延性需求;结合配箍特征值（λ_t）和配箍形式影响参数（k）建立模型的计算结果与试验值吻合良好,能够准确、合理地预测该类构件的峰值应力和相应峰值应变。