掺混合材的水泥砂浆的阻抗谱研究

本文回顾了阻抗技术的基本原理，并对该技术在水泥砂浆材料中进行应用的重要环节－水泥砂浆体系与电极的等效电路模型进行了理论分析及该体系的交流阻抗试验。在同时进行的砂浆力学性能及反映其耐久性能的吸水性试验的基础之上，对该体系的等效电路参数与材料的宏观性能之间的关系进行了讨论。     

硬化水泥砂浆湿度的交流阻抗研究

研究了单频交流阻抗与硬化水泥砂浆湿度的关系．研究表明，交流复阻抗实部及虚部的对数值与硬化水泥砂浆的湿度呈线性关系；采用阻抗测定方法，可以动态确定硬化水泥砂浆的湿度空间分布及其随时间的变化；在干燥空气中，试件拆模后表面湿度迅速下降，其下降速率大大高于水泥砂浆内部湿度的变化．     

岩锚体中界面开裂滑移判据

本文基于理论分析研究了由钢锚索、水泥砂浆和岩石三种异质材料粘结复合而成的锚固体内锚根段界面性状、传力机理和界面应力 ,建立了钢锚索与水泥砂浆之间界面上作用应力表达式、开裂滑移准则 ,为深入分析岩锚体的锚固机理奠定了一定的基础。     

岩锚体中界面开裂滑移判据

本文基于理论分析研究了轴钢锚索、水泥砂浆和岩石三种异质材料粘结复合而成的锚固体内锚根段界面性状、传力机理和界面应力，建立了钢锚索与水泥砂浆之间界面上作用应力表达式、开裂滑移准则，为深入分析岩锚体的锚固机理奠定了一定的基础。     

钢纤维砂浆界面过渡区的交流阻抗研究

利用交流阻抗谱对钢纤维砂浆界面过渡区进行研究.结果表明,随着龄期的增长,砂浆的总孔隙率下降,孔溶液电阻Rm不断升高.钢纤维/砂浆界面电阻Rint随钢纤维掺量的增大而增大,但其关系非线性变化,Rint随养护时间的变化在45 d前逐渐增大,45 d后基本不变.钢纤维砂浆界面的扩散阻抗系数随钢纤维掺量的增加、龄期的增长而增大.     

生土材料与水泥砂浆黏结界面切向黏结性能试验研究

生土材料与水泥砂浆材料接触界面切向黏结性能是衡量两种材料共同作用效果的重要指标。设计一种推剪试验方法,以有效模拟生土与水泥砂浆接触界面的实际受力状态。基于此方法,通过4组20个试件的推剪试验,得到不同界面处理试件的黏结面剪切强度、破坏荷载及位移值。试验表明:界面粗糙度对界面黏结性能、强度、断裂能有一定影响。黏结界面增设抗剪键方法可以较大程度地增大界面破坏荷载值,提高两种材料界面黏结性能。试验研究表明:生土墙体表面略做粗糙处理后,与外贴水泥砂浆有一定的黏结力,基本能够满足水泥砂浆与生土墙体共同工作的要求。     

基于不同黏结材的CFRP链-混凝土#br# 界面黏结性能试验研究

为研究碳纤维增强复合链(CFRP Strand Sheet)与混凝土的界面黏结性能,共制作8组共24个试件并进行拉伸双剪试验,观测各组试件的破坏形态和应变分布规律,分析CFRP链与混凝土界面的黏结破坏机理,研究不同黏结材的力学性能和CFRP链加固层数对CFRP链 混凝土界面的剪切应力传递和黏结性能的影响。研究结果表明：CFRP链与混凝土的双剪试件均为表层混凝土的剪切破坏,随着CFRP链加固层数的增加,试件的剥离承载力增大,而CFRP链最大应变和界面断裂能均减小;当采用环氧树脂(EP)为黏结材时,CFRP链的材料利用率较大,而采用聚合物水泥砂浆(PCM)为黏结材时,虽单层CFRP链与混凝土界面间具有较优的抵抗剥离能力,但双层加固时,CFRP链的材料利用率却大幅降低。基于现有FRP片材 混凝土的双线性黏结滑移模型,并考虑CFRP链加固层数和黏结材力学性能的影响,建立了相应的界面黏结-滑移模型。     

不同筋材界面剪切试验研究

为了研究废旧轮胎、土工格室和土工格栅3种不同土工合成材料的筋-土界面抗剪特性,对试样开展了一系列大型直剪试验。对比了3种筋材的加筋效果,并研究了竖向荷载对筋-土界面抗剪强度和剪应力-剪切位移曲线特征的影响。试验结果表明:筋-土界面的剪切应力与剪切位移关系为非线性;几种不同筋材加筋效果较为显著,其中废旧轮胎的加筋效果最为明显;筋-土界面的黏聚力提高较大,内摩擦角变化相对较小,表明筋-土界面主要依靠提高黏聚力增大其抗剪强度。确定了各筋材加筋界面抗剪强度指标,并分析了3种筋材的加筋机理。     

早龄期碳化养护下水泥基材料的阻抗谱特征

利用交流阻抗技术对早龄期碳化养护下不同水灰比、砂灰比和试件尺寸的水泥基材料进行研究，建立优化的等效电路模型并获得相应电学参数，对比分析早龄期碳化养护下水泥基材料的质量增加率和交流阻抗谱变化.结果表明：试件质量增加率随水灰比增大而增大，随砂灰比降低而增大，净浆组的质量增加率均值为11.29%，为砂浆组的2～3倍；试件尺寸越大，质量增加率越大；在碳化养护条件下水泥基材料交流阻抗谱高频区圆弧直径呈增大趋势，低频区直线斜率呈减小趋势；建立了试件质量增加率与阻抗谱参数之间的关系模型，采用电荷传递电阻Rct2预测碳化养护下水泥基材料的CO2吸收量，早龄期碳化养护下水泥基材料的交流阻抗谱研究有助于建立相应的无损监测技术.     

钢纤维水泥砂浆与老混凝土双面剪切粘结性能研究

通过外包钢纤维水泥砂浆加固混凝土试件的双面剪切试验,探讨老混凝土表面不同界面处理、钢纤维水泥砂浆强度对钢纤维水泥砂浆与老混凝土界面粘结强度的影响。结果表明:老混凝土表面粗糙度、钢纤维水泥砂浆强度对新老材料界面粘结强度有显著影响,二者的交互效应影响不显著。修补材料中钢纤维的掺入,对新老材料粘结强度的提高有一定影响。     

Multi-scale prediction of the effective chloride diffusion coefficient of concrete

The N-layered spherical inclusion theory is applied to develop a multi-scale model to predict the effective diffusion coefficient of chloride ion in concrete. The model treats concrete as four-phase composite materials consisting of matrix phase, aggregate phase, ITZ (interfacial transition zone) and their homogenization phase. With hardened cement pastes characterized by three parameters such as the porosity, tortuosity and constrictivity, the effect of the cement paste microstructures and ITZ on the chloride diffusivity in concrete is taken into account and the porosity distribution function and effective chloride diffusion coefficients of the ITZ are given in the model based on the cement particle distribution characteristics of the ITZ in concrete. To validate the proposed model, the diffusion coefficient of chloride ion by the steady-state migration test is measured on a series of mortar and concrete specimens and good agreement between the model and experiment is obtained. In addition, the model predicts that the chloride diffusivity of concrete composite materials depends on the chloride diffusion coefficient of the matrix and ITZ, volume fraction of the aggregate and ITZ, with the volume fraction of the ITZ influenced by aggregate size distribution, the volume fraction of aggregate and thickness of the ITZ.     

The ITZ microstructure,thickness, porosity and its relation with compressive and flexural strength of cement mortar; influence of cement fineness and water/cement ratio

A new insight into the interfacial transition zone (ITZ) in cement mortar specimens (CMSs) that is influenced by cement fineness is reported. The importance of cement fineness in ITZ characterizations such as morphology and thickness is elucidated by backscattered electron images and by consequences to the compressive (F_c) and flexural strength (F_f), and porosity at various water/cement ratios. The findings indicate that by increasing the cement fineness the calcium silicate hydrate formation in the ITZ is favored and that this can refine the pore structures and create a denser and more homogeneous microstructure. By increasing cement fineness by about 25% of, the ITZ thickness of CMSs was reduced by about 30% and F_c was increased by 7%–52% and F_f by 19%–40%. These findings illustrate that the influence of ITZ features on the mechanical strength of CMSs is mostly related to the cement fineness and ITZ microstructure.     

提升水泥砂浆耐酸性能的防护技术研究

采用普通硅酸盐水泥、磨细矿渣和粉煤灰等原材料配制了水胶比和矿物掺合料掺量不同的4种砂浆试件,并使用环氧防护涂层对其中1种砂浆进行表面防腐涂刷。将成型的砂浆试件分别浸泡于不同pH值的硫酸溶液中。对比研究了各龄期砂浆的质量变化率和强度变化率以及不同砂浆在侵蚀试验后的表面微观形貌。结果表明,硫酸溶液对水泥砂浆有严重的腐蚀作用,在pH值较低的强酸溶液中,通过降低水胶比的方式并不能显著提升砂浆的抗酸侵蚀能力;含大掺量矿物掺合料的砂浆,其耐酸腐蚀性能有明显提升;pH≥3的中强酸和弱酸环境对水泥基材料的侵蚀作用会有明显减弱;采用环氧涂层可较大幅度提升水泥砂浆的耐酸腐蚀性。     

聚合物裹砂改性水泥砂浆的性能研究

采用一种新的工艺,即聚合物裹砂工艺配制丙苯胶乳（Ａｃｒｏｎａｌ Ｓ－４００）和丁苯胶乳（Ｓｔｙｒｏｆａｎ ＳＤ６２２Ｓ）聚合物改性水泥砂浆,并对其进行了物理力学性能的测试。结果显示,用聚合物裹砂工艺配制的水泥砂浆的性能优于相同聚合物掺量下用普通工艺配制的水泥砂浆的性能,而且在较低聚合物掺量的条件下能达到较好的力学性能。丁苯胶乳可明显改善新拌水泥砂浆的流动性;丙苯胶乳本身虽无减水作用,但在加入少量改性剂后便能获得与不掺聚合物新拌水泥砂浆相同的流动度。     

玄武岩纤维修复加固综合法修补混凝土结构裂缝的研究

混凝土裂缝会影响构件的耐久性,严重的裂缝还会影响结构的承载能力,因此,多数情况下需对混凝土裂缝进行修复处理。裂缝修复加固综合法是采用玄武岩纤维水泥砂浆和灌浆法修补混凝土裂缝。同时在梁底粘贴玄武岩纤维布提高构件抗弯承载力。试验表明,该综合修复技术既提高了构件的抗裂度和刚度,增强二次抗开裂能力,又有效提高受弯构件的抗弯承载力,达到综合修复的效果,经济效益优于目前常用修复技术。     

矿物掺合料对硫铝酸盐水泥-普通硅酸盐水泥复合体系性能的影响

研究了矿粉、硅灰和粉煤灰3种矿物掺合料对硫铝酸盐水泥-普通硅酸盐水泥复合体系的标准稠度用水量、凝结时间、水化放热、胶砂抗折及抗压强度、砂浆干缩率、抗硫酸盐侵蚀性能和水化产物的影响。结果表明:随矿物掺合料掺量的增加,复合体系的标准稠度用水量增大,凝结时间延长;掺加矿物掺合料后水化放热峰出现时间延后,总水化放热量减少,其中掺加矿粉和硅灰的试件初期水化速率减慢程度较掺加粉煤灰试件更明显;3种矿物掺合料对复合体系强度的影响差别较大,掺加3%硅灰的试件3 d抗压强度增长较快;硅灰的掺加会使砂浆干缩率增大,矿粉、粉煤灰的掺加可以减小砂浆试件的干缩;矿物掺合料的掺加会提高胶砂试件抗硫酸盐侵蚀性能,掺粉煤灰的试件抗硫酸盐侵蚀性能最好。     

水泥基轻质墙板接缝砂浆及其应用

水泥基轻质复合墙板同其他新型墙体材料一样存在开裂问题,在普通砂浆中掺入复合矿物掺和料及聚合物外加剂能降低砂浆收缩,增加韧性和粘结强度,有效抑制墙体开裂,分析了复合掺和料和外加剂的作用机理,提出了从提高墙体材料性能、接缝砂浆性能和施工工艺等方面提高墙体的综合性能,从而解决裂缝问题.     

混凝土轴压溃裂过程的细观数值试验研究

将混凝土视为由骨料、砂浆以及它们之间的界面过渡区(ITZ)组成的细观复合材料,建立了一种包含零厚度粘结单元在内的有限元模型,将粘结单元嵌入到ITZ中以及砂浆单元的边界上,以形成潜在的裂缝发展路径。利用该模型对已生成的二维混凝土试件进行了单轴压缩的数值试验,获得了试件的应力-应变关系曲线以及试件从微裂纹萌发、裂缝开展到最后压溃破坏过程的裂缝演变状态,得到的宏观裂缝及溃裂形态与轴压物理试验十分相近,得到的力学响应曲线与物理试验也呈现良好的一致性。     

传统有机掺料对砂浆性能影响之初步试验研究

利用传统灰浆中有机掺料的作用机理,将糯米、桐油作为添加剂掺入现代砂浆,研究其对砂浆吸水率及强度的影响,以探索有机／无机混合砂浆之可行性。试验结果表明：糯米对水泥混合砂浆吸水率影响不大,桐油对降低水泥混合砂浆吸水率有显著作用,且桐油掺量越高,效果越明显;糯米、桐油均能提高混合砂浆后期强度（120d）,但混合砂浆强度等级越高,影响越小;糯米、桐油对水泥砂浆的吸水率和强度均无明显作用。结果表明有机／无机混合砂浆是可行的,建议在水泥石灰混合砂浆中掺入桐油,以提高后期强度,降低吸水率,增强耐久性。     

地下水强酸盐复合腐蚀环境下不同矿物掺合料对水泥砂浆耐腐蚀性能的影响

模拟了贵州地区地下水强酸盐复合腐蚀环境,系统研究了粉煤灰、矿渣粉和硅灰3种矿物掺合料单掺与复掺对水泥砂浆耐腐蚀性能,如耐蚀系数、质量变化率、氯离子相对扩散系数的影响规律,并探讨了地下水强酸盐复合腐蚀环境下水泥砂浆的腐蚀机理。结果表明,与基准砂浆相比,单掺与复掺矿物掺合料均提高了砂浆的耐蚀系数,降低了砂浆后期氯离子相对扩散系数,但增大了砂浆质量损失率。这3项指标从不同角度反映了地下水复合腐蚀环境下水泥砂浆的耐腐蚀性能。