再生混凝土细微观结构和破坏机理研究

再生骨料相当于天然骨料表面附着了一层老砂浆,老砂浆力学性能相对天然骨料较差,造成了再生混凝土内界面过渡区的数量、分布和性能的不同,从而影响了再生混凝土的力学性能.首先通过试验方法研究了再生混凝土中老砂浆的含量和分布;利用扫描电镜考察了新老界面过渡区形貌的异同,分析了老砂浆对界面过渡区的影响;采用有限元软件ANSYS对再生混凝土细观结构的受力特征和破坏机理进行了初步分析.最后利用不同强度等级的废旧混凝土加工成再生粗骨料,制备成再生混凝土,测试其抗压强度和劈裂抗拉强度,验证了再生混凝土受力的破坏机理.     

基于三维离散元法的钢桥面铺装层间剪切模拟

为了研究钢桥面铺装层间剪切破坏行为,采用离散元方法,建立钢桥面铺装复合结构试件的三维数值模型;通过DSR试验,获得沥青砂浆30℃和60℃条件下的Burgers模型参数,并计算得到沥青砂浆的细观参数作为离散元模型的输入参数;通过数值模拟分析了30℃和60℃条件下的钢桥面铺装层间剪切行为,与室内剪切试验结果进行对比,并且分析钢桥面铺装层间粘结失效情况和裂缝发展情况。研究结果表明,离散元数值模型能够较好地模拟铺装体系复合结构层间剪切行为;在虚拟剪切过程中,集料单元与钢板单元之间的粘结最先开始失效,随着剪切位移的逐渐增大,裂缝沿着钢板和沥青铺装层界面不断发展,最终贯穿整个界面。粘结失效集中在钢板与沥青铺装层界面之间,沥青铺装层内部单元之间没有粘结失效。     

采用块体-界面体系的砌体结构简化细观模型

基于ABAQUS装配式建模构架,提出了一种砌体结构的简化细观模型。该建模方法将块体砂浆界面及砂浆层统一采用块体间的界面来代替。界面属性包括法向和切向的力学参数,用来模拟砌体的剪压及受拉行为。界面的法向受拉采用粘性力学参数赋值,并通过与轴心受拉本构模型的等效,推导得出控制界面损伤演化速率的无量纲指数α的计算方程。剪压复合受力模型基于剪摩理论建立,通过粘性属性和库伦摩擦赋值。当剪压复合受力构件处于高轴压比时,通过块体的非线性属性实现了主压应力为主控的损伤阀值。按照该方法进行剪压相关性和砖墙剪切失效的试验仿真模拟,模拟得出的失效形态及力-位移曲线与试验结果基本相符。     

再生混凝土抗氯离子渗透的五相细观数值模拟

考虑到再生混凝土微细观结构的非均质性,建立了包括新、旧界面过渡区,新砂浆、旧粘结砂浆和天然骨料的再生混凝土五相模型。基于Monte Carlo理论,借助MATLAB软件平台开发了更贴近实际的再生混凝土凸多边形粗骨料分析模型。模型计算结果与试验结果相近,证明五相凸骨料细观模型能较好地预测再生混凝土中氯离子的渗透行为,进而定量分析了再生骨料混凝土特性因子对氯离子渗透的影响。研究结果表明:当再生粗骨料体积分数由0增至50%时,氯离子扩散系数和扩散深度分别增加102.0%和23.9%;当界面过渡区厚度从25μm扩大至100μm时,氯离子扩散深度和扩散系数分别增加13%和37.0%;当再生粗骨料含量较大时,旧粘结砂浆的增加会显著降低再生混凝土抗氯离子渗透性能,旧砂浆粘结率从0.1增加到0.4,氯离子扩散系数增加18.2%;新、旧界面过渡区和旧粘结砂浆是影响再生混凝土抗氯离子渗透能力的根本原因。     

钛渣与矿渣对水泥修补砂浆性能的影响

研究了在相同水灰比下,单掺或双掺钛渣和矿渣掺合料对水泥修补砂浆流动性、强度的影响,并与水泥修补砂浆进行了比较.结果表明,与纯水泥修补砂浆相比,钛渣、矿渣等量取代水泥能改善修补砂浆的流动性;双掺钛渣和矿渣能显著改善修补砂浆的流动性,提高修补砂浆的中后期强度与耐久性.     

钢筋非均匀锈蚀引发的混凝土保护层开裂细观数值研究

混凝土保护层锈裂严重影响钢筋混凝土结构的耐久性。为了研究混凝土保护层的锈裂行为,考虑到混凝土细观结构的非均质性以及钢筋锈蚀的非均匀性,将完好混凝土视为由骨料、砂浆和界面过渡区组成的三相复合材料,建立了细观随机骨料模型。在模型中,钢筋的非均匀锈蚀行为以施加非均匀径向位移的方式模拟,骨料的力学行为假定为弹性,砂浆和界面过渡区的力学特性采用塑性损伤模型来描述。在此基础上进行了中部钢筋非均匀锈蚀引发的混凝土保护层开裂行为的细观数值模拟;分析结果与已有文献中的试验结果吻合良好。另外,对比了均质模型和非均质模型中钢筋均匀锈蚀和非均匀锈蚀导致的保护层开裂模式;并探讨分析了保护层厚度和钢筋直径对保护层开裂模式、钢筋锈胀压力及保护层开裂时钢筋锈蚀率的影响。     

抛填骨料工艺对混凝土抗压强度影响的机理分析

抛填骨料工艺是一种制备骨料嵌锁型混凝土的有效方法。基于已有混凝土细观结构的定量模型,计算了抛填骨料混凝土中的砂浆层厚度,研究了抛填率和抛填骨料粒径对混凝土抗压强度以及砂浆层厚度的影响。结果表明:抛填骨料工艺提升了混凝土抗压强度,但存在最佳抛填率;抛填骨料粒径也存在最佳范围,当抛填骨料粒径稍大于基准混凝土中的骨料最大粒径时,对抗压强度的提升作用更为明显。根据抗压强度与砂浆层厚度之间的关系,在设计抛填骨料混凝土时,应以1mm的砂浆层厚度为参考,确定最佳抛填率。     

水泥基复合胶凝材料改性聚合物修补砂浆的试验研究

针对硫铝酸盐水泥基修补材料凝结时间快、抗折强度倒缩等问题,提出以普通硅酸盐（PO）- 硫铝酸盐水泥（SAC）复合改性聚合物快速修补材料性能,探究 PO-SAC 复合胶凝体系对聚合物修补砂浆的新拌性能和力学性能的影响,并且进一步研究了复合体系对砂浆界面粘结性能的影响,采用 SEM 分析解释宏观性能变化。结果表明：当 PO 占复合胶凝体系比例达 90% 时,聚合物修补砂浆的凝结时间相比 SAC 明显延长,满足修补需求;流动性能良好,砂浆呈现微膨胀性,28 d 时的收缩率为 -3.21×10-4;早期强度高,1 d 抗压强度达到 26.1 MPa,且后期抗压、抗折强度增长幅度大;界面粘结性能优异,28 d 粘结强度可达到 4.4 MPa。随着PO 的掺入,复合胶凝体系的水化产物钙矾石（AFt）会逐渐减少,砂浆微观形貌不致密,不利于水泥浆体早期强度和收缩的发展。     

基于预插粘性界面单元的全级配混凝土梁弯拉破坏模拟

为确定预插粘性界面单元法模拟全级配混凝土梁在弯拉荷载作用下断裂破坏过程的有效性和适用性,基于粘结裂缝模型的基本原理,在混凝土梁的中心区域采用Monte—Carlo法生成随机骨料模型,通过自编程序实现了砂浆单元间和界面处粘性界面单元的预插,对全级配细观混凝土梁的弯拉断裂破坏过程进行数值模拟,模拟结果与相关文献结果吻合良好。研究结果表明：预插粘性界面单元法能够有效地模拟细观混凝土材料的弯拉断裂破坏过程和宏观力学特性。     

减缩剂在修补砂浆中的研究与应用

针对修补砂浆易开裂的问题,考察并比较了六种市售国外减缩剂对修补砂浆性能的施工性能、力学性能和减缩性能的影响。结果表明六种减缩剂均能够大幅度减小修补砂浆的自由干燥收缩值,减缩剂对修补砂浆的施工性能,力学性能均有十分显著的影响,添加1%DSR-460时,综合性能为最优。     

碳纳米管增强水泥砂浆在混凝土修补加固中的应用研究

采用8字形新老砂浆抗拉粘结强度的试验方法,研究了不同粘结砂浆粘结材料在不同配比条件下的粘结性能,得到了不同粘结材料抗拉强度的变化规律。试验结果表明,碳纳米管增强水泥砂浆粘结性能良好,适宜作为新老混凝土界面修补材料。     

负载纳米TiO2石英砂功能集料-水泥石的界面粘结性能

光催化水泥基材料是先进建筑功能材料的研究热点之一,但传统内掺法制备的TiO₂-水泥基复合材料中TiO₂有效利用率低、经济效益差。针对此问题,采用负载法制备纳米TiO₂功能集料（QST）,并将QST集料负载于普通水泥砂浆表面。研究QST集料对水泥砂浆干缩性能的影响,通过拉拔法测试QST集料与水泥石的界面粘结力;采用SEM、EDS、MIP等微观测试方法,研究纳米TiO₂对集料-水泥石界面过渡区水化产物、孔结构的影响。结果表明：与普通石英砂集料相比,表面负载纳米TiO₂的石英砂功能集料可减少水泥砂浆的干缩,提高集料-水泥石的界面粘结力。在QST集料-水泥石的界面过渡区,纳米TiO₂促进了水泥浆体的水化,减少了界面过渡区Ca(OH)₂的富集,细化并改善了界面过渡区的孔结构。     

Hybrid modified rubber powder and its application in cement mortar

This research focused on using the waste rubber powder as a kind of regenerate resources to improve the mechanical properties of cement mortar. The two kinds of hybrid modified rubber powder TRP and ATRP were prepared by sol-gel method and then used in cement mortar. The structures and properties of them were studied. It is shown that the nano Si-O-Si network is generated in TRP and ATRP networks and the hydrophilic group is grafted on the surface of ATRP. The mechanical properties of rubber-treated mortar (RTM) were tested and the microstructures of them were also studied. Compared to the mortars with unmodified rubber powders (RP), NaOH treated rubber powder (SRP) and coupling agent treated rubber powder (CRP), the RTM with ATRP has the highest compressive strength and flexural strength. The stress-strain curves shown that the peak of stress of RTM with ATRP is increased and indicated the higher compression deformation and toughness. It is found that the interfacial adhesion between the ATRP and cement mortar is increased distinctly by SEM, which results in enhanced ductility and mechanical properties of RTM with ATRP.     

新旧混凝土界面结合状态研究

研究了在不同的界面干湿状态下，几种常见的修补材料和界面剂对新旧混凝土界面结合强度的影响。运用拉拔强度评价新旧混凝土界面结合状态，并借助显微硬度仪测量界面处的显微硬度值对试验结果进行了验证和分析。结果表明，在界面处于不同的干湿状态时，提高新混凝土的强度可使结合强度略有增大。在修补材料中掺入纤维会明显提高界面结合强度，且聚丙烯纤维要优于碳纤维．使用界面剂后界面干湿程度对界面结合强度影响减小。     

TEM and HREM study on the fine structure and the interfacial structure of bainite

The fine structure of bainite,the morphology and distribution of carbide in steels and the morphology of bainite in Cu-Zn-Al alloys have been investigated with TEM.The interfacial structure ledges and interfacial crystal lattice images of Cu-Zn-Al alloys have also been investigated with HREM.The addition of alloying microelements can fine the structure of bainitic ferrite markedly.The bainitic ferrite is composed of subunits or subchunks.The carbides differ in morphologies and are distributed in between laths,inside the plates and on the boundaries of subunits.There are abundant fine structures in bainitic ferrite.In the primary bainite of Cu-Zn-Al alloy there are interfacial structure ledges,the height of which is about 3 -40 nm,equal to 15-200 atomic layers.The phase transformation mechanism of bainite is discussed.     

偶联剂对杜拉纤维/呋喃砂浆力学性能的影响

研究了不同体积含量的杜拉纤维及同一体积含量的杜拉纤维经不同的硅烷偶联剂处理后掺入呋喃树脂砂浆中，其力学性能的变化。实验结果表明：掺入不同体积含量的杜拉纤维后，其劈拉、轴拉、抗折强度的最大增幅分别为9．6％、8．3％、9．7％；经硅烷偶联剂WD560处理后的杜拉纤维加入呋喃树脂砂浆后，其劈拉、轴拉、抗折强度的最大增幅分别为63．2％、153％、153％；而抗压强度都略有降低。     

机制生土砖与砂浆法向粘结性能的影响因素

为研究机制生土砖与砂浆法向粘结性能的影响因素,分别对凿毛和未凿毛的机制生土砖与改性砂浆在7、14、28 d龄期下共72个试件进行拉伸粘结强度试验,探讨不同界面状态的机制生土砖在不同龄期下与改性砂浆法向粘结强度的变化规律和破坏形态特点,分析界面状态、龄期等因素对机制生土砖与砂浆法向粘结性能和破坏形态的影响。研究表明：机制生土砖与砂浆间的法向粘结强度值与界面状态和龄期有关,法向粘结强度随龄期的增大而提高,界面状态为凿毛时法向粘结强度有所降低,砂浆种类对机制生土砖与砂浆法向粘结强度影响显著。     

废旧轮胎胶粉对水泥砂浆力学性能的影响

研究了废旧轮胎胶粉的细度、掺量对水泥砂浆抗压强度的影响．利用不同的硅烷偶联剂对废轮胎胶粉进行了改性试验，并测定了改性胶粉对水泥砂浆力学性能的影响．研究结果表明：掺胶粉水泥砂浆28d抗压强度有明显下降，但掺量小于10％时，对水泥砂浆的早期强度几乎没有影响；在等掺量条件下，胶粉越细，砂浆强度越高；胶粉经改性后能明显改善掺胶粉水泥砂浆的力学性能．     

基于分段式模型考虑界面损伤的GFRP锚杆-砂浆粘结性能数值模拟

通过编写Vumat子程序定义玻璃纤维增强塑料(GFRP)锚杆材料参数,并考虑GFRP锚杆与砂浆界面的不均匀及损伤特性进行正交各向异性建模,借助ABAQUS有限元软件对GFRP锚杆与砂浆界面的粘结滑移特性进行分段模拟,探究GFRP锚杆轴力、界面剪应力分布形态,进而对不同直径GFRP锚杆-砂浆界面力学特性进行分析.研究结果...     

硅烷涂层提升钢纤维-砂浆界面性能的试验研究

为了提升钢纤维-砂浆界面的黏结性能,采用9种基于硅烷的表面处理剂对钢纤维进行浸渍处理并高温固化成膜;埋置于水泥砂浆圆柱体试块中,开展单根纤维拉拔试验,获得拉拔荷载-位移曲线. 试验结果表明,采用不同的硅烷涂层对钢纤维进行表面改性,可以不同程度地改善钢纤维-砂浆界面的黏结性能;拉拔峰值荷载最高增加5.75倍,拉拔能耗最多增加2.48倍. 硅烷Z6011和Z6020及复合涂层能够较大幅度地提升界面黏结强度,主要增加钢纤维与砂浆界面的化学黏结力;硅烷Z6030和Z6040及复合涂层对界面黏结强度的提升幅度相对较小,主要增加界面滑移摩擦力. 采用扫描电子显微镜（SEM）研究界面黏结性能的提升机理,发现硅烷涂层使得界面过渡区的微观结构更致密,显著提升了钢纤维-砂浆之间的黏结性能.