应变率对硬化水泥净浆微观力学性能及徐变行为的影响

采用连续刚度测试研究应变率对硬化水泥净浆微观力学性能及徐变行为的影响,结合扫描电镜技术分析水泥净浆的微观结构对连续刚度测试结果的影响。结果表明:通过30μm压入深度的连续刚度测试可以得到水泥净浆均匀的力学性能,当压入深度(荷载)大于临界最小深度(荷载)时,测试得到的弹性模量和压痕硬度基本保持不变,反映了水泥净浆均匀的力学性质;在0.01 s~(–1)~0.50 s~(–1)应变率范围内,应变率变化对硬化水泥净浆弹性模量的影响可忽略不计,但压痕硬度随着应变率的增大而增大,且二者具有幂型函数关系;应变率影响持载阶段的接触徐变函数,应变率越大,持载阶段的接触徐变函数越大,这与应变率越大时加载阶段的徐变发展越不充分有关。为了准确测试水泥净浆的微观徐变,需尽可能减小加载阶段的用时。     

碱激发矿渣/粉煤灰净浆/砂浆力学性能研究

开展碱激发材料力学性能的研究有利于促进其在实际工程中的应用。本文研究了矿渣掺量及细骨料掺量对碱激发净浆/砂浆抗压强度、弹性模量及应力-应变曲线的影响。结果表明:矿渣的掺入能够显著提高碱激发净浆/砂浆的抗压强度和弹性模量;细骨料掺量增多会降低抗压强度,但会提高弹性模量。净浆28 d弹性模量在12.83~19.53 GPa,砂浆28 d弹性模量在18.72~23.10 GPa。细骨料掺量为40%(质量分数)时,砂浆峰值应力和峰值应变出现明显下降,弹性模量变大。采用分段式方程对碱激发矿渣/粉煤灰净浆/砂浆的应力-应变曲线进行拟合,拟合曲线与实测曲线吻合良好。拟合结果表明碱激发净浆/砂浆应力-应变下降段曲线随矿渣掺量与龄期增加而变陡,反映材料脆性增强,与上升段曲线规律一致。     

氧化石墨烯改性水泥的制备及力学性能研究

制备了氧化石墨烯改性水泥,并对其力学性能进行研究。以鳞片石墨、硝酸钠、浓硫酸等为原料,采用Hummers改性法制备氧化石墨烯,经过超声、剥离等方法,得到了最终的氧化石墨烯。然后在净浆搅拌锅内倒入均匀分散的氧化石墨烯胶体,并倒入水泥对其进行均匀搅拌,对获取的水泥浆体进行成型养护,并对氧化石墨烯改性水泥进行了力学性能测试,包括抗压强度与抗折强度实验。将水泥的抗压强度与抗折强度实验结果作为对比组,将氧化石墨烯改性水泥的抗压强度与抗折强度实验结果作为实验组。结果显示制备的氧化石墨烯改性水泥在氧化石墨烯掺量逐渐提升的情况下,实现了抗压强度与抗折强度的提升,在氧化石墨烯掺量为1.0%时达到最大抗压强度,掺量为0.06%时抗折强度达到最高。     

镀镍碳纤维水泥基材料的电热性能研究

采用镀镍碳纤维(Ni-CF)制备导热水泥基复合材料,研究水灰比、纤维掺量和长度对水泥净浆试件升温值的影响,分析了Ni-CF掺量对水泥净浆试件电热升温和电热转化率的提升效果。结果表明:随着Ni-CF掺量的增加,试件的最大升温值呈先升高后降低的趋势,纤维掺量为0.4%(质量分数)时试件升温效果的提升最明显;当Ni-CF长度从4 mm增至8 mm时,水泥净浆试件的最大升温值逐渐降低;水灰比(W/C)为0.5时,Ni-CF水泥净浆试件通电发热的温度最高;Ni-CF提高水泥净浆试件电热转化率的效果较好,最高可达71.98%,是同配合比下碳纤维(CF)水泥净浆试件电热转化率的两倍。     

粉煤灰及水胶比对水泥净浆抗硫酸盐侵蚀性能影响的试验研究

通过5%的硫酸钠溶液对净浆进行长期浸泡试验,以粉煤灰等量取代水泥(0%、20%、30%、40%)以及固定粉煤灰等量取代20%水泥,水胶比在0.35～0.7之间变化来分析粉煤灰以及水胶比对水泥净浆抗硫酸盐侵蚀性能的影响.结果表明:在本试验条件下, W/B=0.5时,清水养护条件下,粉煤灰掺量为20%时在后期拥有最高的抗折强度,粉煤灰掺量为30%时具有最高的强度增长率;5%硫酸钠溶液浸泡条件下,其抗折强度先升高后降低,粉煤灰对改善水泥净浆的抗硫酸盐腐蚀是有利的,且随着粉煤灰掺量的增加,抑制腐蚀破坏效果越明显.但是考虑到试件本身的强度值,其掺量也不宜过高,可取20%～30%;20%粉煤灰的掺入并不能改变水泥净浆随水胶比增大其抗硫酸盐腐蚀性能下降的规律.     

氧化石墨烯对新拌水泥浆体流变性的影响

随着纳米材料和技术不断发展,关于氧化石墨烯对水泥基材料改性作用的相关研究越来越受到重视。在此背景下,通过Anton Paar Rheolab QC型旋转黏度计研究了氧化石墨烯对新拌水泥浆体流变性的影响,并测试了浆体静态屈服应力、动态屈服应力和黏度系数以及触变环面积。结果表明:相同氧化石墨烯掺量下,随浆体静置时间延长,低剪切速率下浆体的静态屈服应力逐渐增大;随氧化石墨烯掺量增大,浆体结构建立参数、动态屈服应力和黏度系数先增大后减小,而触变滞后环面积则呈现相反的变化趋势。     

冲击荷载作用下掺橡胶颗粒自密实混凝土的力学性能

为探究掺橡胶颗粒自密实混凝土(SCC)在冲击荷载下的力学特性,采用?75 mm分离式霍普金森压杆(SHPB)试验方法,对比分析了不同橡胶颗粒掺量SCC的冲击压缩破坏模式及其应力–应变关系,并基于应变等价性假说和统计损伤理论建立了其动态力学本构模型。结果表明:橡胶颗粒的掺入增强了SCC抵抗不同应变率条件下的破坏作用;SCC的动态强度增长因子DIF随应变率的增加而显著增大,且随橡胶掺量的增加,DIF的增长率提高;在应变率相同时,橡胶颗粒对SCC动态强度的增强效果大于普通混凝土;掺橡胶颗粒SCC弹性模量的应变率相关性不明显,但在所调查的应变率范围内,SCC弹性模量有一定的增加,橡胶掺量为0、10%、20%和30%时,其各自的平均弹性模量比静态弹性模量分别提高了35.1%、39.7%、53.3%和57.7%;所建立的本构模型与试验结果吻合较好。     

多壁碳纳米管分散性对水泥基材料导电性能和电热特性的影响

采用分散剂、超声处理及离心机分离作用,得到分散均匀、稳定状态的多壁碳纳米管(MWCNTs)悬浮液和分散不均匀、团簇状态的MWCNTs沉淀,分别将这两种状态的MWCNTs掺入水泥净浆中,研究MWCNTs分散性对水泥基材料电学性能和电热特性的影响.结果表明:MWCNTs在水泥基体中分散均匀时,随MWCNTs掺量的增加试块电阻率下降;当MWCNTs在水泥基体中分散不均匀时,试块的导电性与MWCNTs掺量没有明确的相关性.MWCNTs水泥净浆的电阻率均随测试温度的升高不断降低,当温度超过80℃时,电阻率趋于恒定,并且MWCNTs分散均匀时,水泥净浆电阻率受温度影响的程度随MWCNTs掺量增高而减小;MWCNTs在基体中分散效果好时,水泥净浆因通电引起的升温速率和幅度随着MWCNTs掺量增大而提高.     

石膏对碳硫硅钙石型硫酸盐破坏的影响

通过将内掺不同种类和不同质量分数二水石膏的水泥-石灰石粉净浆和胶砂试件在(5±1)℃的低温条件下长期浸泡,并定期观测试件外观形貌与抗压强度变化,同时对净浆试件取样进行X射线衍射和Fourier红外光谱分析,研究了石膏掺量对水泥基材料碳硫硅钙石(TSA)型硫酸盐破坏的影响及破坏机理。结果表明:当净浆试件中石膏掺量≥10%时发生了TSA型硫酸盐破坏,而石膏掺量为7.0%和3.5%的净浆试件均未发生破坏;水泥基材料中的石膏是否会引起TSA型硫酸盐破坏与水泥基材料中所用水泥的铝酸三钙含量有关。     

碳纳米管增强水泥净浆的动态力学特性EI北大核心CSCD

利用分离式Hopkinson压杆(SHPB)装置对不同掺量(占水泥的质量分数)碳纳米管(CNTs)的水泥净浆试样在冲击荷载下的动力学特性展开研究,并利用扫描电子显微镜揭示了含CNTs水泥净浆的微观形貌特征。结果表明:在恒定冲击荷载下,试样的动态抗压强度、弹性模量和峰值韧度均随CNTs掺量的增加呈现出先增加后减小的趋势;CNTs掺量为0.1%时,三者达到最大值,与空白对照试样相比,其增幅分别为34.1%、70.0%和15.4%;试样的破坏程度表现出相反的变化规律,0.1%CNTs掺量的试样破碎程度最低,分形维数较空白试样减小了22.3%;适量的CNTs可改善水泥基体的孔径分布,对孔洞、裂缝进行填充与桥接,使其更加致密,但当其掺量过高极易发生团聚,降低基体的力学性能。     

接枝磺化木质素高效减水剂的配伍性能研究

以酸析木质素为原料,通过接枝、磺化和缩合制得接枝磺化酸析木质素GSAL,研究了它与木质素磺酸盐和消泡剂的配伍性能。结果表明:GSAL分别与木质素磺酸盐及其改性产品复配,可得到减水剂GSAL1和GSAL2。当水灰比为0.29、掺量w(GSAL1)=0.6%时,水泥净浆流动度达243mm;掺量w(GSAL2)=0.8%时,水泥净浆初凝时间延长110min,终凝时间延长约7h。掺量w(GSAL1)=0.8%时,水泥净浆减水率为21.4%,砂浆3d和7d的抗压强度比分别为163%和143%,其对水泥的减水增强作用超过了萘系高效减水剂FDN。GSAL与消泡剂的复配产品起泡性降低,水泥净浆流动度、新拌砂浆密度和砂浆抗压强度比均增大,GSAL与磷酸三丁酯配伍后的综合性能最佳。     

纳米SiO_2对水泥粉煤灰胶凝材料早期水化硬化的影响

利用纳米SiO_2对水泥-粉煤灰体系早期水化硬化促进作用,可以显著弥补大掺量粉煤灰体系凝结时间长、早期强度较低的缺陷。结果表明,掺有占胶凝材料质量5%的纳米SiO_2的水泥-粉煤灰净浆(粉煤灰取代率为40%)凝结时间与水泥净浆相当。纳米SiO_2可显著提高水泥-粉煤灰砂浆早期(3-7d)强度,且粉煤灰取代率越高,增强作用越明显,5%纳米SiO_2掺量可提高40%和60%粉煤灰取代率砂浆7d强度达到50%和68%。拌合物中纳米SiO_2促进了水泥水化硬化过程,密实了水泥石结构。结果表明,纳米SiO_2的掺入有利于大掺量粉煤灰、绿色混凝土的开发和利用。     

聚丙烯纤维对固化工程废浆压缩性能和渗透性能的影响

通过对聚丙烯纤维加固的固化工程废浆开展室内一维压缩试验和柔性壁渗透试验,研究固化高含水率工程废浆压缩性能和渗透性能随纤维掺量(0%~1.2%,质量分数,下同)和纤维长度(3~18 mm)的变化规律,探讨纤维添加引起固化工程废浆力学性能变化的原因。结果表明,当纤维掺量为0.5%时,纤维添加会引起固化工程废浆体应变和渗透系数减小。此时,对于初始含水率为145%的固化工程废浆,纤维添加引起其体应变的降低幅度随纤维长度的增加而减小。当初始含水率增加至174%时,纤维添加引起固化泥浆体应变的降低幅度则基本不受纤维长度增加的影响;当纤维掺量较高(1.2%)时,和短纤维(<12 mm)相比,相同外加荷载下含长纤维固化工程废浆的体应变和渗透系数增大。对于研究所用工程废浆,聚丙烯纤维的长度和掺量分别以不超过12 mm和1.2%为宜。     

一种具有抗泥作用的两性聚羧酸减水剂的低温合成工艺研究

针对目前混凝土砂石中含泥量高的问题,以自制阳离子单体(MADA)、丙烯酸(AA)、异戊烯醇聚氧乙烯醚(TPEG)为单体,以30%H_2O_2-次磷酸钠(SHP)为氧化还原引发剂,在低温条件下水溶液中通过自由基共聚合成了一种两性聚羧酸减水剂(PCE)。以水泥净浆流动度为评价指标,确定最优合成工艺为:单体物质的量比n(AA)∶n(TPEG)∶n(MADA)为4.0∶1.0∶0.5、30%H_2O_2用量2.0%、m(H_2O_2)∶m(SHP)为2.5∶1、反应温度30℃、单体滴加时间3.0h、保温时间2.5h。采用FTIR表征了两性PCE的分子结构,采用凝胶渗透色谱(GPC)测试了两性PCE的分子量分布,其分子产率达到96.69%。水泥净浆流动度测试结果表明,当水灰比为0.29、两性PCE(M_w为20 180)折固掺量为水泥质量的0.15%时,水泥净浆初始流动度为292mm,60min后的流动度为295mm,具有较好的分散性和分散保持性;当300g水泥中泥土掺量高达5%时,净浆仍具有较好的分散性和分散保持性,表明两性PCE具有较好的抗泥作用。     

加载条件对纳米石墨烯片水泥基复合材料压敏性能的影响

研究不同纳米石墨烯片(GNPs)掺量下加载幅值(15 MPa、20 MPa、25 MPa)和加载速率(100 N/s、300 N/s、500 N/s)对纳米石墨烯片水泥基复合材料(GNPs/CC)压敏性能的影响。试验结果表明:在GNPs掺量低于0.25%(质量分数,下同)时,GNPs/CC的压敏性能与空白组相近;在掺量达到0.3%时,GNPs/CC的电阻变化率最大,且重复性最好。在GNPs掺量为0.3%的情况下,GNPs/CC的电阻变化率与应变随加载幅值的增加而增大,在加载幅值不大于20 MPa时,GNPs/CC的电阻变化率与应变的增加幅度相近,材料的灵敏因子变化较小;在加载幅值达到25 MPa时,由于电阻变化率的增加幅度大于应变的增加幅度,材料的灵敏因子出现了较明显的增加。而加载速率在纳米石墨烯片掺量为0.3%时,对材料的压敏性能无明显影响。     

Influence of Class Ⅰ Fly Ash on Cracking of Cement Paste

采用环约束法,试验研究了Ⅰ级粉煤灰对不同水胶比下水泥净浆开裂的影响.试验研究发现:Ⅰ级粉煤灰在低水胶比(0.24)情况下对净浆开裂几乎没有影响,当水胶比为0.32和0.40时抗裂作用明显;较高水胶比(0.32、0.40)情况下,Ⅰ级粉煤灰对净浆的抗裂性能有较好的改善作用,在20％～65％掺量范围内,随着掺量的增大,净浆的开裂龄期延长,抗裂性能提高.     

硅粉在普通硅酸盐水泥中合理掺量的试验研究

研究了硅粉对普通硅酸盐水泥性能的影响,结果表明,水泥净浆的用水量会随着硅粉的掺量呈现规律性增长趋势,掺入适量粉煤灰可有效改善缺陷。从水泥净浆的强度测试结果,结合水泥净浆粘度随硅粉掺量大小的变化情况,综合选定硅粉在普通硅酸盐水泥中的合理掺量范围为5%¹0%,为进一步进行硅粉高性能水泥的研制提供了试验依据。     

多壁碳纳米管改性水泥基复合材料的性能研究

通过试验研究了多壁碳纳米管(MWCNTs)掺量对水泥净浆的力学性能、水化特性、凝结时间、孔隙分布等性能的影响,并采用SEM(扫描电镜)观察与分析了MWCNTs改性水泥净浆的微观形貌。结果表明,MWCNTs的掺入会降低水化过程中矿物的溶解速率,因而延缓了水泥的水化进程;在适宜的掺量范围内,MWCNTs能够有效提升水泥净浆的力学强度,但当其掺量过高时,反而会对力学强度造成不利影响;MWCNTs在水泥净浆中能够分散均匀并降低水泥净浆的孔隙率,使其变得更加密实。     

多壁碳纳米管改性水泥基复合材料的性能研究

通过试验研究了多壁碳纳米管(MWCNTs)掺量对水泥净浆的力学性能、水化特性、凝结时间、孔隙分布等性能的影响,并采用SEM(扫描电镜)观察与分析了MWCNTs改性水泥净浆的微观形貌。结果表明,MWCNTs的掺入会降低水化过程中矿物的溶解速率,因而延缓了水泥的水化进程;在适宜的掺量范围内,MWCNTs能够有效提升水泥净浆的力学强度,但当其掺量过高时,反而会对力学强度造成不利影响;MWCNTs在水泥净浆中能够分散均匀并降低水泥净浆的孔隙率,使其变得更加密实。     

含沥青路面再生骨料的自密实混凝土损伤本构关系

为了研究沥青路面再生骨料(RAP)掺量对RAP自密实混凝土(SCC)力学性能的影响,采用单轴压缩方法研究RAP掺量为0%、30%、60%、90%和100%(质量分数)的自密实混凝土的应力-应变关系和韧性指数。基于应变等价假说和统计损伤理论建立单轴压缩本构关系模型,探讨了RAP掺量与损伤变量和损伤速率之间的关系。结果表明,随着RAP掺量的增加,试件峰值应力和弹性模量下降,峰值应变和韧性指数增加,所建立的损伤本构关系可以较好地描述不同RAP掺量下自密实混凝土的应力-应变关系。在应变小于0.002时,掺入RAP的自密实混凝土损伤变量值大于基准自密实混凝土,且随着RAP掺量的增大其损伤值越大;当应变大于0.002时,掺入RAP自密实混凝土的损伤变量值低于基准自密实混凝土,且随RAP掺量增大不断减小。随着RAP掺量增大,RAP自密实混凝土损伤速率不断下降,且损伤速率呈先增大后减小的趋势。