负热膨胀材料及β-锂霞石研究进展及应用前景

随着多应用场景对功能器件高热稳定性的要求,负热膨胀材料逐渐进入研究学者的视野.负热膨胀材料与正热膨胀材料的复合,可实现复合材料热膨胀系数的调控,制备近零热膨胀材料,具有广阔的应用前景.该文重点介绍了负热膨胀材料热缩机理及分类,β-锂霞石的研究现状,并对其应用进行了展望.     

PPR管道热膨胀补偿方法的研究

介绍了解决PPR道热膨胀的有效措施，提出了半圆形金属托板加固管道的新颖热膨胀补偿方法。实验结果表明，该补偿方法简单易行，可操作性好，且较为经济。     

混凝土早期收缩试验方法评价

探讨了混凝土早期自由收缩和约束收缩的实验方法，分别对自由收缩、环形约束收缩、轴向约束收缩、板式约束收缩的试验原理、试验方法、实验装置、适用性等方面做了较详细的分析和评价，对促进相关标准的制定，以及为结构早期裂缝控制和耐久性研究提供参考。     

混凝土早期收缩的研究现状

混凝土早期收缩造成的早期开裂问题越来越引起工程界的重视。本文从早期收缩的分类及其形成机理、早期收缩与外加剂的关系、早期收缩试验方法研究三个方面介绍了国内外的研究现状。     

基于细观尺度的混凝土热膨胀性能研究

用细观力学方法对混凝土有效热膨胀系数和温度应力进行研究,提出了有效热膨胀系数理论公式.同时假定混凝土为骨料和砂浆组成的两相复合材料,用代表性体积单元(RVE)建立混凝土三维随机椭球形骨料模型,并对此模型进行有效热膨胀系数和温度应力的数值计算.将所提出的有效热膨胀系数理论公式、其他经典理论公式与数值计算结果对比后发现:对于混凝土有效热膨胀系数的预测,所提出的混凝土有效热膨胀系数理论公式预测精度最高,自洽法次之,而稀疏解法精度较低且只适用于骨料体积分数较小的情况.提出的理论解与数值计算结果吻合较好,其误差随骨料体积分数的增大而增大;当骨料与砂浆的弹模比小于1时,理论解小于数值计算结果,当弹模比大于1时,理论解大于数值计算结果.     

水泥石热膨胀性能的研究

对水泥石从室温(20℃)升到600℃和经室温到180℃热循环后再从室温升至600℃的热膨胀率进行了研究,结果表明,2种条件下水泥石热膨胀率的变化均表现为随温度的升高先提高而后再降低的趋势,而热膨胀率达最大值时前者温度较后者低70℃左右,即热循环可以提高水泥石在受热时出现收缩的温度值.借助于DSC/TG和XRD测试手段,对水泥石的热膨胀性能变化规律进行了机理分析.     

混凝土早期收缩裂缝的研究与控制方法

针对混凝土早期收缩裂缝,分别讨论了设计、材料、施工和监管等方面与裂缝成因的关联性和亟待解决的问题。提出了几个裂缝控制的基本观点：设计基础理论缺乏,控制方法几乎空白,急需材料和结构工程师的协同;材料收缩,特别是外加剂对早期收缩的增大作用是早期收缩开裂的源头,收缩率比试验方法不足以表达外加剂对收缩的增大作用,虽然相关研究和产品开发应积极跟进,但从目前来说,材料技术本身并不是经济的裂缝控制有效措施;监管理念和能力要提升,但只能起到一定的外部保障作用;及时和适当的施工养护,特别是初凝后8h以内的养护是关键,建议从浇捣抹平后立即采用薄膜覆盖、喷洒养护剂或喷雾养护,这是目前最简单、最经济和最有效的早期裂缝控制方法。     

早期混凝土自收缩实验研究

混凝土收缩应变通常与干燥或水泥水化引起的水分损失量成比例。从混凝土浇筑开始,实验测量了正常和高强度混凝土早期样品的内部相对湿度和自收缩的发展。实验结果表明,混凝土内部相对湿度的发展首先遵循湿度饱和阶段(RH=100%,阶段I),然后是逐渐减少阶段(RH <100%,阶段II)。阶段I和阶段II中产生的收缩应变可分别与化学收缩和内部湿度降低相关。     

复合型人造大理石结构层热膨胀牲研究

研究了聚苯颗粒、花生壳粉单一填料及其2种填料共混对人造大理石结构层热膨胀系数的影响.结果表明,通过添加热膨胀系数较大的填料可以提高复合型人造大理石结构层的热膨胀系数,随着填料的增加,体系的热膨胀系数增大.添加单一填料时,加入2%的聚苯颗粒或20%的花生壳粉可使结构层的热膨胀系数分别达到4.56×10-5℃-1和6.3×10-5℃-1.2种填料复合时,固定聚苯颗粒为35%、花生壳粉为15%可将结构层热膨胀系数提高到8.52×10-5℃-1.2种填料复合比添加单一填料的效果好.     

混凝土硬化初期的收缩变形试验研究

混凝土硬化初期出现的微裂纹容易扩展合并成为宏观裂纹,从而影响工程质量。为分析早期裂纹的成因,采用内埋式应变计对不同强度的混凝土试块进行收缩应变测量,使用半导体应变片改进商品应变计的测量精度。数据结果显示,早期裂纹的主要形成因素并非如人们通常判断的那样是表面失水导致,在终凝以后的一周时间内,混凝土以近似均匀的速度收缩,由此可推断,水泥水化过程中的体积收缩才是混凝土早期裂纹的主因。若根据试验数据有针对性的采取止裂措施,混凝土初期裂纹的防治将建立在更科学合理的基础上。     

高性能混凝土早期抗裂试验研究

为减少高性能混凝土早期收缩开裂,利用非接触测量技术,通过测量高性能混凝土早期自生及单面干燥条件下的收缩,研究减缩剂、聚丙烯纤维及不同减水剂对高性能混凝土早期自生及干燥收缩的影响.在此基础上,利用板式混凝土早期收缩开裂试验架,对高性能混凝土进行约束试验,研究减缩剂、减缩剂 聚丙烯纤维等对高性能混凝土早期抗裂的作用.结果表明:减缩剂、聚丙烯纤维、减缩剂 聚丙烯纤维及聚羧酸高效减水剂均有减缩抗裂效果.其作用大小为:减缩剂 聚羧酸高效减水剂＞减缩剂 FDN高效减水剂＞减缩剂 聚丙烯纤维＞聚丙烯纤维.     

混凝土早期徐变对开裂敏感性的影响

混凝土的开裂敏感度主要是由早期应力发展决定,早期徐变是影响由自生收缩与温度变形引起的混凝土约束应力发展的重要因素。研究了约束条件下混凝土的早期徐变松弛性质,以及应力松弛对混凝土早期开裂敏感性的影响。     

高性能混凝土早期自收缩测试方法研究

高性能混凝土因水胶比低、自收缩大且主要发生在早期 ,而目前对于早期自收缩的测量还没有统一标准可依。在对比和分析国内外自收缩测量方法的基础上 ,提出了一种新型非接触式测试方法。该方法测量精度高 ,适用范围广 ,克服了其他方法在测量早期自收缩时的不足     

混凝土的早期收缩机理与开裂条件研究

对混凝土收缩的研究进行了总结,并在此基础上对混凝土产生收缩的机理进行了深入探讨。混凝土产生收缩的原因是由于自干燥导致的弯液面曲率半径的减小和表面张力的提高。混凝土在发生开裂时的拉应力小于当时混凝土的劈裂抗拉强度。环形约束时,当拉应力达到劈裂抗拉强度的55%~62%时,混凝土发生开裂。试验室中可以根据约束混凝土拉应力的发展趋势和开裂的时间来预测工程中混凝土发生开裂的可能性。     

钢筋混凝土早期约束变形性能分析

约束变形引起的现浇混凝土结构早期开裂是工程中存在的普遍现象,这种混凝土未成熟期裂缝影响结构的正常使用、耐久性甚至安全性。从材料、结构和施工环境三方面的影响因素出发,对混凝土早期变形裂缝进行综合分析,着重利用裂缝计算的粘结滑移理论,建立轴向配筋构件在约束变形下的开裂机制模型和裂缝参数计算,并对荷载作用和变形作用下裂缝发展以及力学性能的主要特点及差异进行分析比较。     

混凝土早期变形与开裂敏感性评价

温度变形和自生变形是硬化混凝土在初龄期两种最主要的变形。温度变形是由水泥水化热和环境温度变化引起的变形,自生收缩变形是水泥水化导致的自干燥收缩变形,这两种变形对混凝土早期开裂敏感性的影响与混凝土的孔结构有关,而孔结构与混凝土硬化过程的温度水平及温度历程密切相关。试验表明,掺硅灰的混凝土具有较高的早期抗拉强度,而掺粉煤灰的混凝土具有更好的徐变应力松弛能力,抗裂性能较好,不同温度历程下混凝土热膨胀系数的准确测定对应力分析十分重要。     

早龄期混凝土热膨胀系数研究

采用一种近似测量方法,分别研究了不同水胶比的早龄期混凝土的热膨胀系数发展规律。研究结果表明,混凝土热膨胀系数在混凝土硬化初期变化显著,在硬化1d后逐渐趋于稳定。基于试验研究结果,建立了简单适用的热膨胀系数模型,可用于混凝土早期变形和温度应力的近似计算。     

间歇浇筑板式混凝土的早期约束收缩效应分析

以桥梁高性能混凝土为研究对象,测试老混凝土约束下新混凝土板的收缩变形。通过试验分析界面粗糙度对其影响,并考察混凝土内部早期温、湿度变化与收缩应变的关系,分析养护时间对混凝土材料收缩应力的影响。结果表明:老混凝土约束下的新混凝土厚度随新老混凝土黏结界面粗糙度的提高而增大,新混凝土内部拉应力随界面粗糙度的提高而降低,但新、老混凝土界面粗糙度对黏结面处的收缩影响不显著;距黏结面越近的截面收缩应变越小,在黏结面处达到最小,表现出显著的不均匀性,并随龄期逐渐增大。延长养护时间可减小混凝土收缩变形和内部由于不均匀收缩导致的拉应力,降低混凝土板早期开裂的风险。     

高性能混凝土早期收缩开裂问题研究

根据理论和试验分析,对高性能混凝土早期收缩机理、早期开裂与早期收缩间关系,混凝土非均匀收缩等问题进行研究。结果表明：高性能混凝土早期收缩主要取决于表面水份蒸发和内部自干燥作用引起的相对湿度降低程度,同时与混凝土的弹性模量和龄期有关。混凝土收缩量越大、弹性模量越高、受拉徐变量越小,受约束程度越高,就越容易产生开裂。单面干燥条件下混凝土结构中存在明显的内外层非均匀收缩现象,从而使混凝土表层受拉,内部受压;水灰比越小,这种非均匀收缩现象越显著。     

矿粉混凝土早期抗裂性研究

采用平板法研究了矿粉对混凝土早期抗裂性的影响。试验结果表明：强度越高，其早期抗裂性越差，同水胶比情况下，矿粉取代水泥，可明显改善混凝土的早期抗裂性；掺量越高，改善效果越明显；在同标号(R28)情况下，掺加矿粉对混凝土早期抗裂性无不利影响；在高标号(R28为65～751MPa)、大掺量(≥35％)情况下，对早期抗裂性有一定改善效果；掺加超细矿粉(≥730m^2/kg)对混凝土早期抗裂性不利。