钢纤维对超高性能混凝土弹性模量的影响EI北大核心CSCD

测试了掺有3种不同规格、4种不同掺量圆直形钢纤维的超高性能混凝土(UHPC)的弹性模量、立方体抗压强度和流动性能,分析了钢纤维几何参数和掺量对UHPC弹性模量的影响。结果表明:UHPC弹性模量、抗压强度随纤维掺量的增加而增大,随纤维的长径比增大而增大;新拌UHPC的流动性能则相反。钢纤维的掺入,对UHPC弹性模量具有正、负双重效应。纤维本身较高的弹性模量,发挥着正效应;但纤维同时会降低UHPC的流动性能,增大孔隙率和内部缺陷,削弱基体弹性模量,发挥负效应;综合呈现正效应。基于试验结果,建立了考虑纤维掺量和几何参数的UHPC弹性模量的半经验预测公式。UHPC弹性模量与抗压强度具有明显的相关性,为此建立了二者关系的经验公式。最后,基于收集到的42篇文献中320个试验数据,对上述半经验和经验公式进行了验证与修正,以扩大其适用范围。     

约束对单面盐冻混凝土表面损伤的影响及机理EI北大核心CSCD

研究约束(膨胀约束、收缩约束)对单面盐冻混凝土表面损伤的影响及作用机理,测试了水灰比为0.40的自由态和约束态混凝土每4次盐冻循环的表面剥落量和首次盐冻循环降温过程中的混凝土应变,计算了混凝土表面冰层中的拉应力。结果表明:约束态混凝土表面剥落量比自由态混凝土大;约束态混凝土表面剥落量随膨胀约束应力增大而增加,受收缩约束应力影响较小。与自由态混凝土相比,约束态混凝土表面冰层中的拉应力较大且随膨胀约束应力增大而增大;根据"粘贴-剥落"理论计算并证明了膨胀约束导致冰层更易开裂,引发了冰层下混凝土发生更严重表面损伤。     

含乙烯基硅树脂交联剂对硅橡胶热性能的影响

以混合氯硅烷及烷氧基硅烷的共缩聚制备了含乙烯基硅树脂（VSR），并将其作为高温硫化硅橡胶（HCSR）的交联剂。由于硅树脂的集中交联对成环降解的阻碍作用，所得硫化胶的热稳定性和老化性能得到提高，并且VSR中含有苯基单元时，所得硫化胶的热空气老化性能更好。     

不同珊瑚骨料对珊瑚混凝土力学性能的影响EI北大核心CSCD

研究了经冲刷的鹿角状珊瑚、轻质珊瑚礁和重质珊瑚礁作为粗骨料对珊瑚混凝土力学性能的影响。结果表明:鹿角状骨料对珊瑚混凝土立方体和棱柱体抗压强度的提高作用最显著,其次是重质珊瑚礁骨料,最后是轻质珊瑚礁骨料;珊瑚混凝土90d与28d立方体抗压强度具有正相关性,棱柱体抗压强度随立方体抗压强度增大而线性增大,与骨料种类无关;珊瑚混凝土棱柱体峰值应变随峰值应力增大而对数增大,应力–应变曲线方程以及棱柱体的受压破坏形态都不受珊瑚骨料种类的影响。     

消泡剂对引气剂的界面行为和作用效果的影响EI北大核心CSCD

研究了消泡剂与引气剂之间的界面行为,计算了其在混合界面处的分子组成、分子间作用力常数(β)及混合体系的附加自由能,对比了多种比例搭配的消泡剂与引气剂体系在溶液和硬化砂浆中的性能差异。结果表明:在引气型表面活性剂中引入消泡型组分时,会导致表面活性剂分子在界面排列的自由能增加,从而导致溶液泡沫稳定性和砂浆含气量稳定性明显下降,并且消泡剂可有效减小硬化砂浆气泡孔径和气泡间距系数,提高砂浆的抗压强度。     

骨料裹浆厚度对混凝土流变性能的影响EI北大核心CSCD

基于Bingham模型,测试了不同骨料裹浆厚度时新拌混凝土的流变参数,探究了骨料裹浆厚度对新拌混凝土流变性能的影响。结果表明,改变骨料裹浆厚度能够明显影响新拌混凝土的流变性能。在保持骨料基本参数不变时,随着骨料裹浆厚度的增加,混凝土的屈服应力、塑性黏度和静态屈服应力基本呈降低趋势,坍落度逐渐升高,混凝土的流动性得到改善;当在特定水灰比、骨料裹浆厚度相对较高时,拌合物的坍落度较高,且存在轻微离析现象。通过建立流变参数随骨料裹浆厚度的变化曲线,能够确定混凝土中的最佳胶凝材料用量,进而指导混凝土的组成设计。     

硅树脂对硅橡胶耐热性能的影响

用硅树脂对硅橡胶进行改性 ,研究了硅树脂及其含量对硅橡胶耐热性能的影响。通过热空气老化试验及热重法—差热分析表明 :其力学性能与热空气老化性能显著提高。经过 30 0℃× 48h热空气老化后 ,加入硅树脂的试样仍非常柔软 ,性能保持率达 80 %。     

基于聚乙烯纤维表面改性的超高性能混凝土应变硬化机理EI北大核心CSCD

采用不同浓度硅烷偶联剂(SCA)溶液对憎水的聚乙烯纤维(PE纤维)进行表面改性处理,用表面改性后的PE纤维制备超高性能混凝土(UHPC),测定其直拉应变硬化与开裂行为。结果表明:对于低水胶比(0.18)UHPC,掺有3%浓度SCA溶液改性PE纤维得到了较好的应变硬化效果,多缝开裂效果更为显著。改性PE纤维影响UHPC应变硬化的机理是,附着在PE纤维表面的硅烷偶联剂官能团与基体之间建立较强的化学粘结力,其中的自由羟基(—OH)与基体中水化产物C-S-H发生缩合反应,羟基(—OH)与Ca(OH)_(2)中的Ca^(2+)之间发生配位化合作用。     

膨胀剂与内养剂对超高性能混凝土性能的影响EI北大核心CSCD

为降低或完全补偿超高性能混凝土(UHPC)的自收缩,研究了膨胀剂单掺、内养剂单掺、膨胀剂与内养剂复掺对UHPC的流动性、凝结时间、强度和自收缩的影响。结果表明:膨胀剂的加入明显降低和缩短了UHPC的流动性和凝结时间,内养剂的加入可以提高和延长掺膨胀剂UHPC的流动性和凝结时间;4%掺量的膨胀剂能小幅提高UHPC的强度,8%掺量的膨胀剂会降低UHPC的强度,内养剂的加入能改善掺8%膨胀剂UHPC的强度;4%掺量的膨胀剂能降低34.4%的自收缩,8%掺量的膨胀剂能完全补偿UHPC的自收缩,但存在体积安定性不良的问题,内养剂的加入能进一步降低掺4%膨胀剂UHPC的自收缩和改善掺8%膨胀剂UHPC的体积安定性。因此膨胀剂与内养剂复掺是一种较理想的用于降低UHPC自收缩的方法。     

冻融循环下混凝土中氯离子传输研究进展EI北大核心CSCD

钢筋混凝土结构遭受氯盐侵蚀和冻融循环的共同作用时,其耐久性能会迅速降低。本文针对冻融循环下混凝土中氯离子传输过程,从混凝土物理性能、氯离子传输性能和保护措施3个方面总结相关研究成果。冻融循环过程中混凝土损伤分为两个阶段,两阶段损伤理论可以较好描述冻融损伤初始和扩散阶段。结合实验可量化氯盐侵蚀和冻融循环双重作用下混凝土的损伤程度,冻融损伤和氯离子扩散系数之间的关系能够有效描述冻融循环对氯离子传输的加速效应,以此为基础可探究各影响因素对冻融循环下混凝土中氯离子传输性能的影响。但是目前的研究结果、规律多为实验室条件下获得,对于定量评估实际混凝土结构的寿命仍有局限性。最后介绍了3种常见的防护方法,分别是表面处理、电化学修复/防护技术以及添加掺合料,并对未来该领域的发展方向从实验、理论和模型三方面进行展望。     

速凝剂种类对钢纤维喷射混凝土力学及界面性能影响EI北大核心CSCD

采用三分点加载法系统地评价了液体速凝剂种类对喷射大板成型钢纤维混凝土的力学强度与弯曲韧性行为的影响,设计同配比钢纤维砂浆体系,从早期力学强度发展与钢纤维-水泥基体微观界面方面探究了液体速凝剂种类对钢纤维增韧作用的影响机理,结果表明:相对于有碱速凝剂,无碱速凝剂的掺入对混凝土基体后期强度影响较小,有利于发挥钢纤维的增韧抗弯作用,体系荷载-挠度曲线更为饱满;从早期力学强度发展角度,无碱速凝剂通过促进短柱状钙矾石与纤维针状C-S-H凝胶的早期水化环境形成,有效地改善了水泥基体与钢纤维的界面粘结效果,有利于提高钢纤维喷射混凝土的早期初期支护能力。     

煅烧黏土掺量对超高性能混凝土动态力学性能的影响EI北大核心CSCD

利用石灰石煅烧黏土水泥(LC_(3))制备了3种不同煅烧黏土掺量的超高性能混凝土(UHPC),并通过动态热机械分析、扫描电镜能谱分析、孔结构分析等测试技术评估煅烧黏土掺量对UHPC静、动态力学性能的影响。结果表明:煅烧黏土的掺入可使UHPC的损耗因子、损耗模量和储能模量最高分别提升46.7%、50.0%和102.0%;煅烧黏土掺量为35%、40%和45%时,坍落扩展度分别降低了20.5%、26.9%和29.2%;煅烧黏土掺量为35%时,抗压和抗折强度分别增加了13.78%和27.11%。综合可知,掺入30%~40%煅烧黏土制备的UHPC具有更好的静、动态力学性能和环境、经济效益。     

凹凸棒石–硅灰石/PTFE复合材料摩擦磨损性能及其机理EI北大核心CSCD

将机械力化学改性后的凹凸棒石和硅灰石粉体添加到聚四氟乙烯(PTFE)中,通过机械搅拌、冷压烧结制成矿物/聚合物复合材料。采用X射线衍射、Fourier变换红外光谱、扫描电子显微镜、热重–差热同步热分析、偏光显微镜、X射线光电子能谱、邵氏硬度计和环块摩擦磨损试验机对复合材料的理化性能及其摩擦磨损特征进行了研究。结果表明:添加凹凸棒石和硅灰石后,PTFE复合材料的结晶度、玻璃转化温度降低,硬度增加,摩擦系数稍有增加但磨损率显著降低。研究认为,凹凸棒石和硅灰石有利于金属摩擦副表面转移膜的形成,有效改善了PTFE复合材料与对偶金属摩擦副摩擦界面的自适应性,是导致摩擦副磨损率显著降低的主要原因。     

基于电磁场方法的混凝土性能调控研究进展EI北大核心CSCD

现代科学技术的快速发展,促进了物理化学、电磁学、信息学等多学科知识在混凝土中的应用,助推了混凝土性能提升和技术发展。本文结合现代混凝土结构与材料的数字化、智慧化发展趋势,着重综述了电场、磁场等方法调控新拌混凝土流变性及硬化混凝土性能的研究进展,展望了电磁场调控混凝土性能的前景及亟待解决的问题,以期为现代混凝土结构的智慧建造提供先进混凝土材料技术支撑。     

再水化作用对超高性能混凝土基体显微结构和水稳定性的影响EI北大核心CSCD

通过开展超高性能混凝土(UHPC)基体的再水化试验,测试了不同再水化时间水泥石的化学结合水量、试件膨胀率和抗压强度,基于Krstulovi?–Dabi?的水泥水化动力学和水泥水化微观信息,建立了再水化模型,同时结合微观形貌变化和孔结构变化,基于建立的模型,分析了再水化作用对其水稳定性的影响机理。结果表明:在低水灰比(0.15~0.30)范围内,水灰比越低,再水化结合水量在前期越大,后期反而越小;再水化过程中,试件膨胀率随水灰比的降低呈增大趋势;不同水灰比水泥石的抗压强度随再水化时间的增长呈增大和减小交替出现的趋势。根据再水化模型计算的水泥水化度模型预测结果和试验结果吻合良好,表明所建立的模型可以较准确地模拟UHPC基体的再水化过程。水灰比0.30水泥石较大的水泥水化速率导致其具有较高的抗压强度增长幅度。再水化前期,水泥水化速率快,再水化产物不断填补水泥石内部初始孔隙,后期水泥水化速率缓慢,再水化产物体积膨胀导致水泥石出现微裂缝,UHPC基体性能劣化。     

混凝土老化的原因和对策

讨论混凝土在自然环境中的老化的原因及延缓老化延长混凝土工程服务期的对策。着重探讨 Ｓ Ｏ２ －４ 、 Ｃｌ－ 、 Ｃ Ｏ２ 、温度与湿度等因素对混凝土的破坏作用,尤其是各因素的共同作用。     

定向分布钢纤维对超高性能混凝土的增强作用EI北大核心CSCD

将细短钢纤维定向分布在水泥浆中制备超高性能混凝土(UHPC),在不同的钢纤维体积掺量下,对比分析了定向分布钢纤维UHPC(D-UHPC)与乱向分布钢纤维UHPC(L-UHPC)的抗压、抗折和弯曲抗拉等强度,通过弯曲韧性、钢纤维与UHPC基体的界面黏结强度及宏观、细观照片来揭示其增强作用机理。结果表明:随着钢纤维掺量的增加,L-UHPC的抗压强度先增大后减小,D-UHPC的抗压强度则持续增大;两种UHPC的抗折强度均随着钢纤维体积掺量的增加而不断增大;在相同的钢纤维体积掺量下,D-UHPC的抗折强度均比L-UHPC的更高;试样受弯断裂过程中,D-UHPC所产生的裂缝宽度比L-UHPC的更窄,且出现了更多细小裂缝,可通过分散吸收荷载而表现出更高的弯曲韧性;D-UHPC的初裂挠度、极限抗拉挠度、初裂强度、极限抗拉强度和韧性指数在相同的钢纤维体积掺量时均比L-UHPC的有大幅度增加;钢纤维的埋入角越大,拔出荷载峰值越小,且荷载峰值对应的挠度越大,显示出钢纤维方向对UHPC力学性能的显著影响。     

偏高岭土对超高性能混凝土流变及纤维分布的影响EI北大核心CSCD

为研究相同流动度下偏高岭土对超高性能混凝土(UHPC)浆体流变性能和静置状态下纤维分布的影响规律,采用流变性能试验、结构重建速率测试和图像分析技术,探讨了偏高岭土对UHPC浆体流变性能的作用机理,并使用结构重建速率表征纤维分散情况。结果表明:流动度相同时,浆体的屈服应力基本相同;随着偏高岭土掺量的增加(5%~10%),UHPC浆体的表观黏度逐渐增加,但其流变特性无明显变化;掺入偏高岭土可以提升浆体的结构重建速率,但减水剂用量的增加会削弱这种提升效果;浆体结构重建速率与静置状态下UHPC中的纤维分散具有良好的相关性,结构重建速率越高,纤维分散越好。     

养护制度对超高性能混凝土抗高温爆裂性能的影响EI北大核心CSCD

采用4种不同养护制度(20℃水养、热水养护、干热养护和热水-干热组合养护)制备超高性能混凝土(UHPC),测定其高温爆裂行为,并结合多种微观测试技术,对UHPC的微观结构进行分析。结果表明:组合养护能够明显改善UHPC的抗高温爆裂性能,且当先进行90℃热水预养护2 d,再进行250℃干热养护3 d时,混凝土的高温爆裂现象完全被抑制。明显不同于通常的掺加聚丙烯纤维抑制爆裂的是,热水-干热组合养护是一种新的抑制爆裂方法。其机理是内部游离水的减量化机理,即:组合养护可使UHPC内部建立一种高温蒸汽环境,有效促进水泥水化、激活掺合料的火山灰活性,导致许多致密的水化产物得以生成,同时消耗大量混凝土内部游离水,使得制备出的UHPC在高温加热过程中所能形成的蒸汽压较低,不足以引发高温爆裂。