超高性能混凝土的冲击压缩性能及损伤演变规律EI北大核心CSCD

掺2种不同形状的超细镀铜钢纤维,制备出性能优异的超高性能混凝土材料(UHPC),采用分离式Hopkinson压杆装置对UHPC材料进行了多次高速冲击压缩实验,研究了应变率、冲击次数、纤维种类及其混杂对该材料抗多次冲击性能的影响规律,采用X射线CT测试技术研究UHPC在多次冲击荷载作用下的动态损伤演变规律并对材料的损伤程度进行定量分析。结果表明:端勾型钢纤维对UHPC材料的增强、增韧效果略优于平直型钢纤维,掺加1%的平直型和2%端勾型钢纤维的材料具有最优异的静态和动态力学性能,提出了改进的动态增长因子模型解析式,与实验结果具有很好的吻合度。     

低水胶比条件下水泥基复合材料的微结构形成机理

超高性能水泥基复合材料(UHPCC)由于其水胶比极低,水化进程明显与普通混凝土不同,故采用多种分析测试手段以期揭示其水化过程及微结构形成机理。结果表明,低水胶比条件下的UHPCC材料水化反应一直持续进行,随着养护龄期的延长,火山灰反应消耗了Ca(OH)2,孔隙率得以进一步降低(4%以下),界面得到强化。纳米力学性能测试分析表明,UHPCC材料存在大量未水化的水泥颗粒,且绝大部分水化产物为UHD C-S-H凝胶,未发现类似普通混凝土材料中的LD C-S-H凝胶,存在少量的HD C-S-H凝胶,且未水化水泥颗粒被水化产物UHD C-S-H凝胶紧密包围,不会对后期的耐久性能产生过多影响,因此UHPCC才显示出优异的力学性能和耐久性能。     

超高性能水泥基材料的力学行为及机理分析

研究安防系统对超高性能水泥基复合材料工作性及超高力学性能的特殊要求,以大掺量超细工业废渣取代水泥,掺加超高硬度细集料,采用高温干热养护制度,成功制备出一种超高性能水泥基复合材料.对其工作性及不同养护温度和养护时间下的力学性能进行测试,结果表明,制备的材料具有较好的工作特性及超高力学性能,可满足安保产品要求,其抗压强度最高可达240 MPa.采用X射线衍射技术、差热-热重分析方法及扫描电镜对其微观结构形成进行分析,结果显示,超高硬度细集料与胶凝材料的强物理结合使其在复合材料中起增强相的作用,高温养护加速了水泥的水化及矿物惨合料的火山灰反应,降低了材料中Ca(OH)2的含量,增加了C-S-H凝胶的含量,提高了材料的密实度,改善了界面微观结构,提高了超高性能水泥基复合材料的宏观力学性能.     

高性能钢纤维增强混凝土的抗侵彻行为及数值模拟(英文)

采用大掺量超细工业废渣取代水泥,并掺加了天然河砂以及高弹、高强的玄武岩石子,制备了不同强度等级的高性能钢纤维增强混凝土材料。采用φ25mm弹道炮开展了初速度为500～850m/s的正侵彻实验,获得了弹丸着靶速度、最大侵彻深度、弹坑直径以及靶体破坏形态等实验参数,采用经典公式对侵彻深度进行了分析,同时采用非线性有限元方法对侵彻全过程进行了数值模拟。结果表明:侵彻深度随着材料强度等级的提高略有降低,粗集料的掺加有利于提高靶体的抗侵彻能力,随着纤维掺量的降低以及侵彻速度的提高,材料破坏程度明显加剧,数值模拟结果同试验结果吻合较好,侵彻深度的模拟结果与试验值的误差均在5%以内。     

超高性能钢纤维混凝土抗二次接触爆炸性能研究

采用复合技术制备了两种强度等级的超高性能钢纤维混凝土(UHPSFRC),对6块靶体进行了抗一次和抗二次接触爆炸试验,对比分析了靶体材料的抗爆炸性能.结果表明,制备的超高性能钢纤维混凝土具有优异的抗一次和抗二次爆炸性能.对压缩系数进行了计算分析,建议超高性能钢纤维混凝土(有粗骨料)CF150的压缩系数取为0.112,超高性能钢纤维混凝土(无粗骨料)CF200取为0.096,且CF200的抗二次爆炸压缩系数要降低到80%左右.     

AZ31镁合金无铬阳极氧化新工艺

为了提高镁合金的耐腐蚀性能,采用直流阳极氧化工艺研究了一种新型无Cr环保型镁合金阳极氧化配方及工艺.溶液主要成分包含NaOH、Na3PO4、KF、铝盐和适量添加剂.结果表明,氧化膜主要由MgO和MgAl2O4组成;该环保型阳极氧化新工艺所获得的膜层的耐腐蚀性能等级为9级,优于传统的HAE工艺(8级),对AZ31镁合金能提供更有效的保护.     

生态型超高性能混凝土的制备、流动性能与力学行为

系统研究了掺合料掺入方式、砂胶比、纤维掺量对超高性能混凝土流动性能和力学行为的影响规律。通过二元、三元复合工业废渣,大掺量取代水泥;普通砂取代细石英砂;掺入短切钢纤维,优化基体组成,在普通成型和标准养护条件下,制备出了抗压强度200MPa的生态型超高性能混凝土(ECO-UHPC)。研究表明:配比为50%水泥、10%硅灰、10%粉煤灰、30%矿渣,胶砂比1:1.2,纤维体积掺量3%优于其它配比,抗压强度达到200MPa,抗折强度达到55MPa。本研究以期对生态型超高性能混凝土(ECO-UHPC)的实际工程应用有参考和指导作用。     

绿色超高性能纤维增强水泥基防护材料抗侵彻、抗爆炸试验研究

 利用工业废渣多元协同激发、有机外加剂与无机辅料复合和纤维增强技术,通过复合工业废渣大掺量取代水泥(20%～50%),使用减水率40%的新型聚缩类高效外加剂、掺入短切钢纤维,使用常规工艺,在自然养护条件下成功制备强度等级大于100 MPa的超高性能防护工程材料。基于经验公式,系统研究基体强度(C100,C150,C200)和钢纤维对混凝土靶体抗侵彻、抗爆炸性能的影响规律。试验结果表明：绿色超高性能混凝土具有优异的抗侵彻、抗爆炸性能。C200单位厚度能耗达到516 kJ/m,相对于C40提高近45%;材料侵彻系数为0.389 mm2•s/kg,仅为C40的75%;爆炸压缩系数为0.051 m/kg1/3,与活性粉末混凝土材料(RPC)相当;具有优异的抗二次爆炸、抗震塌性能。     

高与超高性能钢纤维混凝土的抗侵彻性能研究

为研究不同强度等级的高与超高性能钢纤维混凝土材料的抗侵彻性能,采用25 mm口径弹道炮开展了初速度500～850 m/s的正侵彻实验,利用高速摄影系统记录了弹体的着靶姿态及靶体的动态破坏过程,采用非线性有限元方法对侵彻全过程进行了数值模拟.实验结果表明,随着混凝土强度等级的提高及钢纤维掺量的增加,侵彻深度略有减小,但这种差距随着强度等级的提高越来越小;随着纤维掺量的提高及侵彻速度的降低,材料破坏程度明显减弱.     

活性矿物掺合料对超高性能水泥基材料的影响

通过复掺粉煤灰和硅灰,制备一种抗压强度超过200 MPa的超高性能水泥基复合材料(UHPCC),采用扫描电镜、微区能谱分析、X射线衍射、汞压入法和差示扫描量热分析等现代测试手段,研究了活性矿物掺合料对UHPCC微观结构及性能的影响.实验结果表明,UHPCC水泥石主要以低mCa/mSi、结构致密的C-S-H凝胶和许多未水化颗粒组成;活性矿物掺合料的火山灰效应使水泥浆体与集料间界面过渡区得以改善;矿物掺合料的微集料效应使体系颗粒级配优化,致使基体内部结构致密,总孔隙率减小,孔尺寸得到细化,孔结构得以优化,材料性能得以提高.