用有限元方法研究水泥石微结构与力学行为关系的探讨

本文建立了包括孔、晶体、凝胶体和界面在内的水泥石微结构模型,利用有限元法分析了水泥石微结构与宏观力学行为的关系。文章特别对孔和晶体的作用进行了研究,成功地解释了一些实验现象,并得出了新的结论。本文为今后定量分析水泥石性能进行了探索。     

水泥石氯离子扩散系数的简单解析解

提出了水泥石氯离子扩散系数的简单解析解。将水泥石看成是一种由固体相和孔所组成的两相复合材料,结合渗流理论和一般有效介质方法导出了水泥石氯离子扩散系数的解析解,该解析解的有效性得到了2组独立试验结果的证实。最后,定量评价了水化度和水灰比对水泥石氯离子扩散系数的影响,发现水泥石氯离子扩散系数随着水化度的增大而减小,但随着水灰比的增大而增大。     

基于热力学理论的水泥石热–力耦合本构模型和有限元分析

深层地热井中,水泥环在温度作用下的塑性和应力非线性对井下系统的封固性有重要影响。基于热力学理论,建立适用于水泥石的黏弹塑性热–力耦合本构模型。模型考虑了密度、弹性应变与温度之间的耦合关系以及弹性应变与耗散方程的耦合关系,能够模拟水泥石在等温试验中的诸多重要力学特性,以及在非等温试验中随温度升高而产生的强度和刚度衰减。在本构模型基础上开发瞬态传热的平面有限元程序,对中石油肯尼亚地热开发项目的套管–水泥环–围岩系统进行了温度和应力分析。研究发现,系统会在套管–水泥环界面和水泥环–围岩界面处产生应力集中,且界面处的温度附加应力在单调的温度荷载作用下呈现非单调性发展;能量耗散的考虑对于准确模拟水泥石的滞回特性和塑性变形发展十分重要。     

基于修正双重介质渗流模型的隧道断层破碎带渗流特性确定

在工程中突水突泥问题往往会对施工产生很大影响,不仅会影响施工进度,还会产生很多安全问题。因此针对四川省大凉山1号隧道施工过程中断层破碎带处发生突水突泥的问题,提出了一种修正的双重介质渗流模型,研究了断层破碎带的渗流特征,并将裂隙岩体作为研究对象,假定基质和裂隙均匀分布在裂隙岩体中,且基质系统和裂隙系统分别遵循达西定律和Forchheimer非线性渗流定律,基于此求得相对应的渗透系数,并据此对水头势函数进行了计算。     

非连续裂隙网络管状渗流模型及其校正

模拟一个野外实际入渗试验的岩体裂隙网络的渗流。在建立渗流模型时，首先产生圆盘形三维裂隙网络，然后令圆盘形裂隙网络退化为三维空间上的管状网络。管元的直径通过模型校正的办法确定，即通过优化方法寻找适当的管元直径，使计算的渗流试验排泄流值能够满意地拟合实测值。由于不可能校正每个管元直径，所以假设在一组裂隙内管元直径服从对数正态分布，这样渗流模型校正参数为每组裂隙管元直径的平均值和标准差。为验证模型的稳定性，通过重复实现产生20个裂隙网络，这20个随机裂隙网络的平均流量与实测值之间的误差为6％。     

裂隙岩石非饱和渗流模型研究

由于岩石裂隙的分布遵循分形分布,在研究裂隙岩石非饱和渗流时,本文基于毛细吸持理论和分形理论,建立了分形维数与有效饱和度,水力传导系数间的关系,该模型为裂隙岩石非饱和渗流分形模型。探讨了分形维数与裂隙渗透率以及孔隙度的关系,本模型包含了Brook-Corey模型,当裂隙开度范围较大时,本模型与Brook-Corey模型一致。当裂隙开度范围不大时,本模型可以很好地描述有效饱和度、水力传导系数,因此,能比较好地描述岩石裂隙非饱和渗流特征,而此时Brook-Corey模型描述岩石裂隙非饱和渗流具有较大的误差。     

堤坝非饱和渗流模型实验

<正> 堤坝稳定性与非饱和区渗流的作用密切相关。在研究堤坝非饱和渗流问题时,主要的方法是数值模拟。在国内外学者的努力下,数值模拟非饱和渗流问题得到了很快的发展。     

减水剂作用下的新拌水泥浆体微结构模型

以单粒径悬浮分散体系为前提假设,结合减水剂作用机理,建立了新拌水泥浆体微结构模型。通过环境扫描电镜观测新拌浆体微结构形貌,验证了模型的合理性。通过测定不同水灰比下新拌浆体扩展度随减水剂掺量的变化规律,依据模型计算出不同水灰比下体系中各形态水的体积,并提出了不同水灰比及减水剂掺量下新拌水泥浆体微结构模型。     

透水坝渗流流量计算模型的选择

透水坝是针对平原河网地区的地形特点以及农业非点源污染的时空不均匀性而开发的面源污染控制新技术,它既可以拦蓄径流,也具有一定的净化效果.透水坝的过水能力与其几何参数及渗透系数密切相关,可以通过联立渗流方程和达西定律进行计算.一般来说,在渗流量不是很大的情况下,可用矩形模型进行计算,而在贴坡流不可忽略的情况下则应采用梯形模型精确计算渗流量.通过现场试验,实测渗流量与理论值符合较好.     

纤维对水泥石力学性能的影响

针对水泥石极限应变小、抗冲击性能差等特点,尝试将不同的纤维材料掺入水泥浆中,以改善水泥石的力学性能.室内试验表明,代号D的特种化纤材料能够显著提高水泥石的力学性能,使水泥石的抗折强度增长18%～26%,抗冲击能力增长17%～64%,且该种纤维材料的加入,水泥石的抗压强度不低于14MPa.     

钢渣掺合料对水泥基材料渗流结构的影响

对不同掺量的钢渣掺入水泥浆体后引起的渗流结构变化进行了研究。并与掺入矿渣或粉煤灰的水泥浆体渗流结构进行了比较．结果表明：钢渣的掺入有助于提高水泥浆体的水化速率和密实度;与掺矿渣或粉煤灰的水泥基材料相比,当钢渣掺量为30％(质量分数)时,掺钢渣水泥基材料有着更高的密实度和更好的后期性能．     

粉煤灰-脱硫石膏水泥基材料水化活性及微结构

采用DTA-TG、XRD、SEM以及宏观水化收缩和强度试验等手段研究了粉煤灰-脱硫石膏-水泥三元复合胶凝体系的水化过程、活性效应及微观结构等,根据试验结果总结了复合胶凝材料的水化动力学过程.结果表明,粉煤灰-脱硫石膏水泥石的钙矾石吸热峰强于基准样;在各组分相互活性激发和外掺激发剂作用下,粉煤灰-脱硫石膏水泥石中2次水化...     

基于微观信息的水泥水化动力学模型研究

为了精确预测水泥水化过程,分析水泥水化过程中微观结构的时变发展规律,提出了水化单元的概念;基于水泥水化的微观信息,采用Krstulovi(c)-Dabi(c)水化反应动力学方程式,构建了水泥水化度与微观结构之间的联系,考虑了水灰比、水泥化学组分、孔隙水分、温度、水泥颗粒与水的接触面积、水泥颗粒粒径分布等因素对水泥水化过程的影响,建立了改进的水泥水化动力学模型.通过热重分析、压汞试验等一系列试验方法,分析了水泥净浆的水化度、孔隙率等特征参数随时间的发展变化规律.试验结果与模型预测结果吻合良好,表明所建立的模型可以较准确地模拟水泥水化过程的时变发展规律.     

用于图像分析的水泥基材料样品制备技术

介绍了用于图像分析的水泥基材料样品的一般制备程序，重点介绍了样品制备中的重要环节——浸渍与染色，并对染色与浸渍的新技术、新方法进行了简要评述。     

水泥基电磁波吸收材料的研究进展

电磁波危害已日益被人们所重视,研究新型电磁波吸收材料对于防护电磁波危害有极其重要的意义,而水泥基材料作载体的新型电磁波吸收材料更是具备耐久性好、成本低等优点。文章介绍了电磁波吸收材料的吸波机理,探讨了新型水泥基吸波材料设计理论,对目前水泥基吸波材料的现状进行了分析,并且提出了其未来发展方向。     

水泥基复合材料的发展与展望

水泥基复合材料已由普通性能发展到高性能，并向功能化方向发展。经过复合技术，混凝土已不再是一种单纯抗压强度高的结构材料，而是具有高强度、高韧性、高耐久性、高工作性、高功能化的复合材料。     

废旧橡胶改性水泥基材料的研究进展

综述了国内外废旧橡胶改性水泥基材料的现有研究成果。分析了废旧橡胶改性水泥基材料未能得到广泛应用的原因,并指出了今后研究的方向。现有研究成果表明,掺入橡胶颗粒取代部分集料可以有效提高水泥基材料的抗冻性和抗渗性,成倍提高混凝土的弯曲疲劳寿命,同时使抗裂性、抗冲击性能也得到改善。此外,橡胶混凝土应用到结构构件中能提高结构的延性及耗能能力。     

UF/E微胶囊用于水泥基材料自修复的渗流结构性能研究

采用原位聚合法合成了水泥基材料自修复用脲醛树脂/环氧树脂（UF/E）微胶囊,利用电化学阻抗谱测试方法和渗流结构参数检测、评价了该微胶囊的自修复效果,总结了渗流结构中迂曲度T和水力半径rh在不同自修复温度、自修复龄期、微胶囊参数时的变化规律,同时,分析了UF/E微胶囊在水泥基体中发挥自修复作用的机理.     

碳化对碱矿渣水泥浆体微观结构的影响

针对碱-矿渣水泥水化产物中不存在Ca(OH2)且碳化比较严重的现象,选择水玻璃作为碱组分,采用X-射线衍射(XRD)和可变真空扫描电子电镜(SEM)研究了碱-矿渣水泥浆体的碳化产物和微观形貌,结合氮吸附方法分析了碳化对碱-矿渣水泥浆体孔结构的影响.结果表明:碱-矿渣水泥浆体碳化导致的孔隙溶液Ca2+浓度降低由水化硅酸钙(C-S-H)凝胶脱钙补偿,碳化生成的碳酸钙主要以方解石的形式存在;碳化后,C-S-H凝胶的钙硅比降低,浆体的比表面积增大,平均孔径降低,而累积孔体积的变化与水玻璃的模数有关.     

基于分形理论的土体微观结构研究

土体的微观结构对土的工程性质具有重要的影响.基于分形理论适合于研究复杂不规则图形的特点,介绍了分形理论在土体微观结构研究中的作用,定义了研究土体微观结构的平面分形维数.利用光学显微镜对不同应力路径三轴试验的土样进行孔隙大小及分布的对比研究.利用MATLAB语言编写程序,对土体微观结构图片进行了平面分维计算,分析了不同应力路径试验后土体微观结构的分形特征.分析结果表明,土样的微观结构具有分形特征,其平面分维在1.5～2.0之间;土体越松散,平面分维的数值越大.