氯盐环境下粉煤灰对混凝土中钢筋的损伤度影响测试

为分析氯盐环境下混凝土中粉煤灰掺入后,混凝土中钢筋的损伤程度,以P52.5级的硅酸盐水泥、HRB400级钢筋和I级粉煤灰为主材料,制备0、30%和40%三种粉煤灰掺量的钢筋混凝土试样,即试样A、试样B和试样C,通过孔隙率试验和加载试验,测试三个试样的孔隙率变化;并且采用氯离子扩散传输模型和有限元模型计算损伤程度以及钢筋的锈蚀程度。试验结果显示：距离表面深度为1 cm时,三个试样的氯离子浓度分布最高,分别为0.47%、0.31%、0.26%;距离表面深度为1 cm时,三者的氯离子扩散系数结果分别为1.35×10^-12、0.42×10^-12、0.39×10^-12,氯化钠溶液浓度达到20%时,三个试样的孔隙率结果分别为9.6%、6.4%和5.8%;服役时间为10年时,三个试样的受压承载力结果分别下降至5650 kN、8465 kN和8620 kN左右,试样C的承担荷载比率结果最佳,钢筋和混凝土的承担荷载比率结果分别为19.6%和86.4%,粉煤灰掺量越高钢筋的损伤程度越小。     

粉煤灰在塑性混凝土防渗墙中的应用

塑性混凝土中掺加粉煤灰可以有效改善混凝土拌合物的性能，降低塑性混凝土的抗压强度，提高塑性混凝土的抗渗性能。粉煤灰掺量与混凝土弹性模量无直接关系。粉煤灰在塑性混凝土中掺量应通过试验进行确定。     

不同应变速率下橡胶混凝土损伤本构模型

为获得低应变速率下橡胶混凝土的力学性能,本文进行了不同应变速率下橡胶混凝土的轴压试验,分析了混凝土细骨料的橡胶颗粒体积替换率和应变速率对橡胶混凝土力学性能的影响规律。结果表明,随着应变速率的增加,橡胶混凝土的应力-应变关系曲线和抗压强度均呈现增大的趋势,橡胶混凝土初始损伤值呈现递减的趋势,但应变速率对橡胶混凝土的弹性模量影响不显著。当应变速率从3.3×10^-5/s增加至3.3×10^-3/s时,橡胶体积替换率为0%、20%和30%的橡胶混凝土抗压强度分别增加了31%、24%、10%。当橡胶体积替换率率从0%变化到30%时,承受应变速率为3.3×10^-5/s、3.3×10^-4/s和3.3×10^-3/s的橡胶混凝土抗压强度分别减少了17%、15%、30%;橡胶混凝土的耗能随着加载速率的增加,整体呈现增大的趋势。最后基于试验数据建立了不同应变率下橡胶混凝土的损伤本构关系模型,并采用试验数据验证了新建立模型的准确性。     

复合胶凝材料对混凝土抗压强度的影响

以不同比例的粉煤灰、矿粉、天然矿物和活化剂，进行双掺、三掺和四掺配制成复合胶凝材料，并按不同比例等量替代水泥配制C30混凝土（水胶比为0．49），然后测定各试样混凝土拌合物的坍落度以及7d，28d，60d的混凝土抗压强度。结果表明：（1）以粉煤灰、矿粉、天然矿物和活化剂四掺配的复合胶凝材料35％～40％等量替代水泥，其拌合物的坍落度比基准混凝土提高15％-33％，其混凝土的60d龄期抗压强度可比基准混凝土提高9％-14％以上；（2）试验条件下最佳的复合胶凝材料配料方案为：粉煤灰30％－50％、矿渣30％－60％、天然矿物5％－10％、活化剂为5％－10％。     

基于抗氯离子渗透性的复合胶凝材料组成设计与性能

通常采用大量掺加辅助性胶凝材料的方式提高胶凝材料的抗Cl^–渗透性能，进而提升混凝土结构的耐久性和服役寿命，但会显著降低早期力学性能。为提高早期强度和抗Cl^–渗透性能，基于初始浆体密堆积与水化过程孔隙有效填充，设计细、中、粗粒度区间胶凝材料的种类和掺量，提高浆体的初始堆积密度和水化产物固氯能力，从而细化孔径并增大孔隙曲折度，采用59%的水泥熟料(粒径范围4～55μm)，成功制备了3 d抗压强度27.3 MPa、28 d Cl^–扩散系数低至0.36×10^–12 m²/s的高抗渗透复合胶凝材料，为水泥基材料微结构调控和抗渗性能提升奠定基础。     

基于X-CT的非饱和水泥基材料水分传输与渗透系数计算

利用X射线计算机断层扫描(X-CT)联合Cs离子增强技术连续监测水分在非饱和水泥基材料中的动态传输过程,建立水分传输距离与时间的关系,获得水分传输的毛细吸水系数,在此基础上提出了计算水泥基材料渗透系数的理论模型。系统研究了水灰比、粉煤灰掺量、矿渣掺量和砂体积掺量对水泥基材料毛细吸水系数和渗透系数的影响,结果表明:当水灰比从0.35增大到0.55时,硬化水泥浆体的毛细吸水系数从2.07×10^-4 m/s^1/2增大到3.22×10^-4 m/s^1/2,而固有渗透系数增大1个数量级;粉煤灰的掺入能有效降低浆体的水分传输性能,且粉煤灰的最佳掺量为30%(质量分数),当矿渣掺量为30%(质量分数)时,硬化浆体的固有渗透系数比掺同等质量粉煤灰的高1个数量级;当砂体积掺量从0%增加到40%时,砂浆的毛细吸水系数和固有渗透系数均下降,当砂体积掺量大于42.4%时,砂浆的界面过渡区(ITZ)连通,砂浆的毛细吸水系数增大。     

锂电解过程中杂质元素的电化学行为

采用循环伏安法研究了锂电解过程中杂质元素的电化学行为。电解过程中杂质元素镁将优先于锂在阴极析出, 然后是金属锂的欠电位沉积形成镁锂合金, 最后才是金属锂的析出, Mg ²⁺的还原电极过程受扩散控制, 扩散系数为1.44×10 ^-5 cm ²/s;微量的Ca ²⁺即发生钙锂共沉积;在含少量氯化钠的熔盐体系中, 杂质元素钠被锂还原并形成合金, 随着电解质体系中氯化钠含量的增加, 金属锂中的钠含量有较大的增加;杂质元素铁优先于锂在阴极析出, 在阴极被还原成海绵铁使阴极钝化, 引起熔盐体系锂的析出电流急剧降低, Fe ³⁺的还原电极过程受扩散控制, 扩散系数为3.14×10 ^-5 cm ²/s。     

阳离子类型对粉煤灰混凝土氯离子扩散性能的影响

通过快速氯离子迁移系数法(RCM法)和自然扩散法研究了钾、钠、钙、镁四种阳离子类型的氯盐对粉煤灰混凝土氯离子扩散性能的影响,基于分子动力学模拟,对比分析了K⁺、Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Cl^-五种离子在水溶液中的径向分布函数和均方位移曲线。结果表明:粉煤灰混凝土的氯离子扩散系数主要受阳离子价态的影响,价态越高,扩散系数越大;扩散系数随着氯离子浓度增加先增大后减小,随着粉煤灰掺量增加先减小后增大;阳离子类型影响氯离子扩散性能的原因是离子扩散能力不同,其中各离子水合能力强弱顺序为Mg²⁺＞Ca²⁺＞Na⁺＞K⁺>Cl^-,自扩散系数大小顺序为Mg²⁺＞Ca²⁺＞Cl^-＞K⁺>Na⁺。MgCl₂中的Mg²⁺和Cl^-对粉煤灰混凝土都有侵蚀作用,且Mg²⁺会抑制粉煤灰活性的激发。     

电镀电流密度对Al2O3-Ni复合镀层的耐蚀性影响

Q345钢材耐蚀性较差，在其表面电镀致密的Al₂O₃-Ni镀层可有效提高其耐蚀性，研究了电镀的电流密度对Q345钢镀层试样的耐蚀性影响。结果表明：电镀制备的Al₂O₃掺杂的Ni镀层可显著提高Q345钢的耐蚀性，电镀的电流密度最优值为2.5 A/dm²。基体的腐蚀电流密度为1.845×10^-5 A/cm²。制备Al₂O₃-Ni镀层后，试样的腐蚀电流密度均显著下降。电流密度在2.5 A/dm²时，Al₂O₃-Ni复合镀层试样的腐蚀电流密度最小，为9.747×10^-8 A/cm²。在盐雾腐蚀实验中，基体腐蚀速率最快，为12.081 g/cm²·h；电流密度为2.5 A/dm²时，Al₂O₃-Ni复合镀层...     

粉煤灰掺量对全再生自密实混凝土工作性能与力学性能的影响

本文使用再生粗骨料全部替代天然粗骨料,用粉煤灰分别替代20%、30%、40%、50%和70%(质量分数)水泥,制备了不同水胶比(0.36、0.40和0.45)的全再生自密实混凝土,通过抗折强度试验和抗压强度试验,分析了粉煤灰掺量和水胶比对全再生自密实混凝土性能的影响规律,得到了粉煤灰的合理掺量,提出了适用于全再生自密实混凝土抗折强度的计算公式。结果表明：当粉煤灰掺量由20%增至40%时,所有全再生自密实混凝土拌合物的坍落扩展度呈先增加后降低趋势,且均表现出良好的间隙通过能力,但混凝土拌合物扩展时间T₅₀₀受粉煤灰的影响不显著;随着粉煤灰掺量增加,全再生自密实混凝土的抗压强度和抗折强度均呈先增加后降低趋势,抗折强度受粉煤灰掺量的影响程度要高于抗压强度;全再生自密实混凝土抗压强度和抗折强度受水胶比的影响程度相同;综合粉煤灰掺量对全再生自密实混凝土工作性能和力学性能的影响,建议粉煤灰对水泥的取代率为30%。     

中生界高温高压测试试井曲线特征

渤海湾海上葵花岛中生界油藏储层埋藏深、成藏条件复杂,物性差,孔隙度、渗透率较低。经过试油测试测量之后,日产气无阻流量达到19.9×10⁴m³,且压力稳定,试井曲线采用变井储+双孔+无限大油藏模型求取地层参数,获得气有效渗透率0.0076×10^-3μm²,流动系数0.45×10^-3μm²·m/(mPa·s),表皮系数-2.82,探测半径8.83m。参数结果表明,该储层物性差,属于特低渗透层,但近井筒储层较为完善,无污染。     

粉煤灰对人工砂高性能混凝土性能的影响

研究了粉煤灰对人工砂高性能混凝土和易性和抗压强度的影响。试验表明:掺加一定量优质粉煤灰,能显著改善人工砂高性能混凝土拌合物的和易性、降低泌水;水泥用量相同时,大掺灰量人工砂混凝土28d强度较高;胶凝材料用量相同,大掺灰量混凝土用水量少、水胶比低,其强度与水泥用量大、掺灰少的混凝土基本相同。     

PA热熔胶颗粒的压缩空气干燥模型

针对塑料工业中塑料颗粒干燥问题，研究了以压缩空气作为风源的热风干燥特性及其数学模型，为聚酰胺(PA)热熔胶颗粒干燥工艺提供参考。采用正交试验探索温度及风压对干燥的影响，比较了11种薄层干燥模型的适用性。结果得出不同风温下的水分有效扩散系数D_eff为1.0×10^-9～3.2×10^-9 m²/s。PA热熔胶颗粒的干燥活化能E_a为36.438 kJ/mol。描述干燥特性的最佳模型为Logarithmic模型，并进一步给出了0.25 MPa风压下与温度相关的干燥数学模型。     

基于暴露试验的大掺量粉煤灰混凝土耐久性试验研究

为研究海洋环境水位变动区大掺量粉煤灰混凝土的长期耐久性,利用华南地区12年现场暴露试验,研究了大掺量粉煤灰混凝土的抗氯离子渗透性,分析了长龄期时混凝土水化产物的微观产物与形貌及孔结构的演变过程,以及粉煤灰对混凝土耐久性的影响机理.结果 表明:大掺量粉煤灰可显著提升混凝土的抗氯离子渗透性能,延缓海水中氯离子的侵蚀速度,降低混凝土氯离子扩散系数,12年暴露龄期时30％ ～ 40％大掺量粉煤灰混凝土的氯离子侵蚀深度约为27 mm,氯离子扩散系数仅为0.24×10-12 ～0.41×10-12 m2/s,比空白混凝土降低了6倍以上;大掺量粉煤灰显著改善混凝土中孔结构的分布,降低了混凝土的孔隙率和平均孔径,粉煤灰中活性SiO2及Al2O3与水化产物CH反应生成C-A-S-H凝胶产物,提高了水化产物基团的聚合度,进而提升了凝胶产物的密实度,有效提升了混凝土的长期耐久性.     

含粉煤灰微珠混凝土的强度和徐变特性研究

利用粉煤灰微珠按10%、20%和30%（质量分数）部分替代水泥制备了混凝土试样,并对混凝土试样的抗压强度、弹性模量和徐变进行了测试,同时通过压汞孔隙率实验对试样的微观结构进行了研究。结果表明,粉煤灰微珠会使混凝土的早期抗压强度和弹性模量下降,但是对混凝土长期强度增长和弹性模量增长有明显的促进作用,在90 d时粉煤灰微珠掺量为20%的试样强度和弹性模量最高。掺入20%的粉煤灰微珠可以降低混凝土的比徐变,但是过多的粉煤灰微珠反而会增加混凝土的徐变变形。孔隙分析结果表明,总孔隙体积较高时,混凝土的强度较低,徐变变形较大;而加入20%粉煤灰微珠会降低混凝土的中孔隙、大孔隙和总孔隙体积,从而改善混凝土的强度和徐变特性。     

改性橡胶混凝土的力学性能和抗冻融性能研究

在橡胶混凝土中复掺聚丙烯纤维和粉煤灰,研究其掺量对橡胶混凝土力学性能和抗冻融性能的影响。结果表明：橡胶混凝土的抗压强度和抗拉强度均随聚丙烯纤维掺量的增大先增大后减小,随粉煤灰掺量的增大而呈减小的趋势;在整个冻融循环进程中,复掺聚丙烯纤维和粉煤灰橡胶混凝土的相对动弹性模量降幅小于素橡胶混凝土,抗冻融损伤能力提高;在本试验聚丙烯纤维和粉煤灰掺量范围内,聚丙烯纤维掺量为10 kg·m^-3、粉煤灰掺量(以替代水泥的质量百分比计)为14%～16%时,橡胶混凝土的综合性能最优。     

双掺粉煤灰和膨胀珍珠岩对泡沫混凝土性能的影响

为改善泡沫混凝土的匀质性,采用粉煤灰和膨胀珍珠岩双掺技术,配制出性能稳定的泡沫混凝土。结果表明：掺入粉煤灰和膨胀珍珠岩,可明显提高混凝土的匀质性,减少离析和泌水,获得匀质的混凝土拌合料。当水胶比为0.45时,掺入15%～25%的粉煤灰和膨胀珍珠岩,早期强度可提高5%。     

硬化水泥浆体气体渗透特征研究

渗透性直接决定了有害物质在混凝土等水泥基材料中的传输速度,是影响混凝土耐久性的关键指标。基于水泥浆体三维孔隙结构和压汞试验数据,分别采用Katz-Thompson方程和格子Boltzmann方法模拟计算水泥浆体试样的渗透率,并与气体渗透测试结果进行对比,其结果表明:硬化水泥净浆气体渗透率测试结果为3.82×10^-18~7.29×10^-18 m²;Katz-Thompson方程的预测结果仅具有数量级的准确度,不能真实准确地预测水泥浆体孔隙结构的渗透率;格子Boltzmann方法能够准确地预测水泥浆体的本质渗透率,为4.88×10^-19~15.48×10^-19 m²;气体渗透测试结果比模拟结果高约2~10倍,表明水泥浆体中毛细孔依然是渗透的主要路径,而气孔和微裂缝仅在局部起到了提高气体渗透率的作用。     

注射成型发泡过程中温度和剪切速率对CO2扩散行为影响的分子动力学研究

为研究临界CO₂辅助聚乳酸（PLA）注射成型发泡过程中,温度和剪切速率对CO₂扩散行为影响。应用分子动力学模拟方法,以PLA和CO₂为研究对象,基于周期性边界条件和SA算法,引入CAMPASS力场,构建PLA/CO₂扩散模型,对模型进行能量最小化处理。从温度和剪切速率两个方面研究在注射成型发泡过程中PLA主链活跃性、体系能量响应、均方回转半径对CO₂分子在PLA中扩散行为的影响。结果表明,CO₂扩散系数在不受剪切力作用时,随着温度升高而增大,温度达到388 K时,CO₂扩散系数达到0.219 8×10^-5 cm²/s;受剪切力作用时,随着剪切速率增大而增大;温度为378 K,剪切速率为1 ps^-1时,扩散系数达到17.743 6×10^-5 cm²/s;PLA分子链所处环境温度不断提高,分子链能量升高,活跃性提高,CO₂分子扩散路径增多,从而提高CO₂扩散速率;分子链所受剪切力不断增大,分子链能量升高,活跃性提高,单个分子链从缠结网络中剥离出来,沿剪切力方向形成流动取向,从而提高CO₂扩散速率。     

二水硫酸钙溶解动力学

采用电导率法测量匀速旋转的石膏块试样(CaSO₄·2H₂O,质量分数为98%)在纯水中的溶解速率,数据采集时间间隔1 s,测试期间试样表观形状(7 cm×4 cm×2 cm)和面积(100 cm²)基本不变。在溶解过程为表面反应控制条件下,依据溶解反应动力学模型,拟合得到25、45、65、85℃下二水硫酸钙溶解反应速率常数分别为1.91×10^-8、3.46×10^-8、4.92×10^-8、7.07×10^-8 mol·cm^-2·s^-1,反应级数为1.27。经Arrhenius公式回归得到溶解反应表观活化能为19.07 kJ·mol^-1。本实验方法排除了溶解过程试样面积不确定因素,拟合得到的模型参数使动力学方程计算值与实验值更为吻合,更接近溶解速率理论预测文献值。