水泥砂浆孔结构分形特征的研究

利用压汞仪测定了不同水灰比及龄期水泥砂浆的孔结构,通过基于热力学关系的分形模型计算得到了水泥砂浆的孔表面积分形维数,并探讨了孔表面积分形维数与微观孔隙率、孔表面积、平均孔径、中值孔径等其他孔结构参数及砂浆强度之间的关系.结果表明:基于热力学关系的分形模型能够很好地表征水泥砂浆孔隙的复杂程度;孔表面积分形维数与微观孔隙率的相关性较差,而与孔表面积、平均孔径、中值孔径以及强度之间有较好的相关关系;随着孔表面积分形维数的增大,平均孔径和中值孔径减小,孔表面积增加,水泥砂浆的抗折强度及抗压强度增加.基于热力学关系的分形模型计算得到的孔表面积分形维数可作为水泥砂浆孔结构特征的综合评价指标,并且分形维数与其宏观力学性能相关性良好.     

基于分形理论的水泥砂浆强度预测模型

测试了多组配合比砂浆不同龄期的强度及孔隙结构,引入基于热力学关系的分形模型计算得到了砂浆的孔表面积分形维数。利用统计学方法,探讨了孔隙量参数和孔径分布参数与砂浆抗压强度的定量关系,建立了同时考虑孔隙量和孔径分布的强度预测模型,采用该模型对多组配合比混凝土的抗压强度进行预测。结果表明,预测强度接近室内试验实测强度。     

日污水流量序列的分形特征研究

为定量描述污水流量的变化特性，并获得污水管网非恒定流模拟精度要求的节点流量过程线，结合某污水处理厂的日进水流量记录应用分形理论对污水流量序列的分形特征进行了研究。结果表明：整个日流量序列存在分形特征，而分时期流量序列的分形特征则尚需进一步证实；对于整个流量序列，随着滞时的增加则关联维数逐渐增大，饱和时的关联维数为1．0466；当滞时T=1d时，分时期流量序列的关联维数比整个流量序列的关联维数大；整个流量序列的盒维数为1．7973，春、夏、秋和冬季流量序列的盒维数分别为1．5936、1．4259、1．5558和1．1372，即分时期流量序列的盒维数比整个流量序列的盒维数小。     

基于分形理论的废弃纤维再生混凝土碳化深度模型

为改善再生混凝土由于骨料自身缺陷产生的性能不稳定,通过掺入废弃聚丙烯纤维的方式探讨其对再生混凝土碳化深度的影响,同时将分形理论引入到废弃纤维再生混凝土孔隙结构的评价体系中,为定性或定量评定废弃纤维再生混凝土孔结构的复杂性及孔结构与宏观性能的关系开辟新的思路。通过快速碳化试验,以再生骨料掺入量、废弃纤维掺入量、水灰比等为影响因素,结合分形理论对废弃纤维再生混凝土的碳化深度进行研究。结果表明:水灰比、再生骨料掺入量的减小及纤维掺入量的增大均会减小碳化深度;废弃纤维再生混凝土孔隙体积分形维数越小,碳化深度越大。利用孔隙体积分形维数与碳化深度的关系,建立了废弃纤维再生混凝土碳化深度预测模型,模型预测结果与试验值吻合良好。     

纳米黏土水泥砂浆开裂性能试验研究

为了研究纳米黏土对水泥基材料抗裂性能的影响规律,分别考虑2种粒径纳米偏高岭土(NMK)和2种粒径纳米凹凸棒石黏土(NMA),利用平板刀口约束试验,研究了纳米黏土水泥砂浆(NCM)早期开裂过程,基于分形理论揭示了NCM表面裂缝的分布特性,给出了NCM最大裂缝宽度的计算方法。研究结果表明:纳米黏土导致水泥砂浆起裂时刻提前16～18 h,NMA试件起裂时刻较NMK试件提前2～4 h,纳米黏土粒径越小,试件起裂时刻越早;然而,纳米黏土有效地抑制了砂浆裂缝的扩展,NCM表面裂缝细而疏,粒径较大NMK、NMA砂浆表面单位开裂面积较普通水泥砂浆试件分别降低99.7%、72.3%(3 d)和78.8%、50.8%(28 d);NCM表面裂缝分布具有分形特征,其表面裂缝分形维数较普通水泥砂浆小,纳米黏土粒径越大,裂缝分形维数越小;建立了裂缝分形维数与NCM弹性模量和收缩拉应力之间的定量关系;与试验结果相比,NCM最大裂缝宽度理论计算值误差不超过11.1%。     

碳化对混凝土孔结构的影响

通过对混凝土快速碳化试验和微观孔结构测试,研究了碳化龄期对碳化深度和碳化区试样密度的影响,分析了碳化区孔隙率和孔径大小随碳化龄期的变化规律,采用灰熵法探讨了4种孔隙对碳化区密度的影响程度,并基于热力学分型模型计算得到各个碳化龄期下碳化区孔结构分形维数.结果表明:混凝土碳化深度随碳化龄期的增加而增加,密度随碳化龄期先增加后减小,7 d时密度最大;碳化填充了多害孔和有害孔,提高了无害孔比例,并使多害孔更好的分散,连通和集聚了少害孔;对碳化区密度影响最大的是有害孔表面积,其分形维数随碳化龄期的增加出现了先降低后增加的趋势;碳化区密度与有害孔分形维数相关性良好,碳化区密度随有害孔分形维数的增加而减小.     

碱矿渣水泥砂浆抗碳化性能研究

研究了碱当量(以氧化钠当量计)、水胶比和胶砂比对碱矿渣水泥砂浆抗碳化性能的影响,并与硅酸盐水泥砂浆进行了对比试验。结果表明:在相同水胶比条件下,碱矿渣水泥砂浆比硅酸盐水泥砂浆更易碳化,且水胶比越大,胶砂比越小,碳化越严重。在3%～6%范围内,随着碱当量的增加,碱矿渣水泥砂浆的碳化程度减小。扩展度相当时,水玻璃为碱组分的碱矿渣水泥砂浆的抗碳化能力强于硅酸盐水泥砂浆。     

粉煤灰水泥砂浆孔隙结构及分形维数的演变特征

采用压汞法对不同粉煤灰掺量不同养护龄期的粉煤灰水泥砂浆的孔隙结构进行测定,引入分形理论,对孔径分布进行定量表征,分析孔隙结构随粉煤灰掺量和养护龄期的演变规律。结果显示:当粉煤灰掺量为10%时,孔隙结构与基准砂浆相似,当掺量增加至20%和30%时,孔径分布形态和孔隙量均发生明显改变;随着龄期的增加,孔隙结构细化作用显著,细化过程主要发生在3～28 d;分形维数定量反应了孔隙结构的演变规律,与观察孔径分布曲线得出的结论相一致。     

基于分形理论的汽油燃烧痕迹特征研究

本文就分形理论在火灾调查技术当中的应用进行了相关论述,根据MATLAB 2019b中的Fraclab2.2工具箱,计算出了不同材料上汽油燃烧痕迹在宏观几何图形以及微观形态上的分形维数,研究分形维数在汽油燃烧痕迹上的特征,将分形理论应用到火灾调查技术当中。     

沥青混凝土集料级配的分形特征研究

以散粒体分形模型为基础 ,推导了沥青混合料矿料分布函数。在双对数坐标系里画出 19(或 2 0 )的几种沥青混合料的级配上限、下限、中值曲线 ,经过回归分析 ,得到每种级配集料的分形维数。沥青混合料的矿料分形维数主要由 0 .0 75 mm以下颗粒的多少决定。 0 .0 75 mm以下颗粒越多维数越高 ,反之越少。分形维数的相关性越高 ,集料级配越连续。分形维数越高 ,集料越细。分形维数和相关性可以作为集料级配评价的量化指标。     

水泥净浆絮凝结构研究

通过试验研究了掺加超塑化剂前后水泥净浆流动度的变化,并结合光学显微镜观察相应的水泥絮凝结构,讨论了微观絮凝结构与宏观流动度的联系.得出结论,水泥的絮凝结构中确实包裹了大量的自由水,严重影响了水泥的流动性.同时还应用分形理论得出水泥絮团属于典型的分形结构,其分形维数为1.846 8.     

水泥细度对混凝土碳化性能的影响

碳化性能是混凝土的重要耐久性指标之一,而水泥细度对混凝土的碳化性能有重要的影响。本文主要研究了水泥细度对混凝土抗碳化性能的影响。试验结果表明:水泥细度的提高有利于混凝土抗碳化性能的提高,并探讨了水泥细度对混凝土碳化性能影响的作用机理。     

高温净浆法快速检验水泥强度

从检测机理、试验条件、试验方法等方面介绍了快速检验水泥强度的高温净浆法,指出高温净浆法检验水泥强度时间短,费用低,检验结果可靠,可满足施工企业工程进度的要求。     

汞压法对水泥浆和掺合料水泥浆孔隙分析

硬化后混凝土材料具有细观、微观多孔隙特征,即使配制良好的高性能混凝土,也含有微孔隙和微裂纹。混凝土内部孔隙率及孔径分布对混凝土材料的性质有重要影响,如强度、变形、容重、导热性、吸水性、抗渗性及耐久性等;而矿物掺合料可改变混凝土内部孔隙的分布,从而影响混凝土的性能;因此,对混凝土材料内部孔隙的研究也是混凝土微观研究的一个重要方面。     

Modelling of carbonation of PC and blended cement concrete

Presented herein is a numerical model to predict the carbonation depth of Portland cement (PC) and blended cement concrete under a wide range of environmental conditions. The improved model for hydration of PC and activity of blended cement is proposed and used in this carbonation model. This carbonation model can be used for concrete made of silica fume, fly ash and slag with various chemical composition and particle size distribution. The saturation degree of concrete during carbonation process and the preconditioning before accelerated carbonation test were also considered to improve the ability of the model to predict the carbonation depth of concrete under natural condition or an accelerated condition. The predicted results are in good agreement with the experimental results.     

水溶性聚合物对水泥浆体性能的影响

采用水溶性聚合物-聚丙烯酰胺对水泥浆体进行改性处理,对比分析了不同掺量的聚丙烯酰胺对新拌水泥浆体的凝结时间、标准稠度用水量、流动度的影响,以及对硬化水泥浆体力学性能的影响。研究结果表明:聚丙烯酰胺增加了水泥浆体标准稠度用水量,降低了水泥浆体的流动度,聚丙烯酰胺对水泥基复合材料的抗压强度无改善作用,但在其掺量为1%时,复合材料28 d的抗折强度提高了9.55%,而且随着其掺量的增加,复合材料的折压比呈增大趋势,其整体韧性得到改善。     

稳定剂水泥浆流变机理研究

对聚合物稳定剂水泥浆和膨润土稳定剂水泥浆进行了流变性试验研究,按宾汉流变模型对其流变参数进行了理论计算;研究结果表明,聚合物稳定剂水泥浆动切应力较膨润土稳定剂水泥浆低,其浆液的可灌性和扩展半径要优于膨润土稳定剂水泥浆,可成为GIN灌浆法中优良的稳定水泥浆液,该项研究具有很强的工程实用价值。     

微生物水泥净浆的自修复性能研究

研究了微生物矿化对水泥基材料的自修复作用,试验测定了微生物水泥净浆的裂缝自愈合、抗压强度、吸水率、孔结构等性能,并采用X射线衍射对矿化产物进行成分分析。结果表明微生物的掺入使普通硅酸盐水泥净浆和硫铝酸盐水泥净浆的抗压强度增加,吸水率下降;试件裂缝处自愈合形成了一条连续、饱满的灰白色矿物填充带。矿化生成的方解石型碳酸钙和菱镁矿型碳酸镁沉淀填充于试件内部缺陷、裂缝,使水泥净浆的总孔隙率及其增长率下降微细孔隙比例增加促进了材料的自修复,改善了其孔结构。     

碳化对水泥制品中重金属元素溶出性能的影响研究

采用3种工业废弃物,配制水泥净浆试件,对比研究了标准养护和碳化作用条件下,水泥制品中重金属元素的溶出性能经时变化规律,分析了碳化作用对重金属溶出的影响机理。结果表明,重金属的溶出符合Fick扩散第二定律;溶出主要发生在前14 d,而后趋于平缓,21 d后溶出量极少;工业废弃物的重金属含量会显著影响其平均扩散系数和总溶出量。水泥基材料的高碱性环境、致密的孔隙结构以及稳定的水化产物形态是重金属元素稳定固化的重要保障,碳化由表及里地降低了材料的碱度和密实度,引起大部分水化产物分解,使得碳化作用后水泥试件的重金属溶出量和平均扩散系数增加。     

减水剂对新拌水泥浆体流变性能的影响研究

采用Haake流变仪研究了LS、FDN、SMF和ASP四种减水剂对新拌水泥浆流变性以及流变性经时变化的影响.结果表明,新拌水泥浆无论掺加减水剂与否,均属于假塑性流体,可用宾汉模型描述.减水剂的掺入明显降低了水泥浆的屈服应力,而对塑性粘度影响不大.当水灰比为0.32时,掺0.4%ASP水泥浆的屈服应力仅为6.64 Pa,而掺等量LS水泥浆的屈服应力较大,为16.28Pa.水泥浆流变性经时变化可分为三个阶段:剪切稀化阶段、剪切应力恒定阶段和剪切变稠阶段.剪切条件下减水剂的掺入有利于水泥浆流动性的保持.在相同条件下,LS对水泥浆流动性的保持能力较优、其次为ASP.