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粗骨料及混杂纤维对UHPC力学性能的影响

工程科学学报 2024年第3期46卷 536-546页

作者：边晨赵长军黄卫军郭君渊肖建庄叶建龙浙江数智交院科技股份有限公司杭州310030 同济大学土木工程学院上海200092 湖州市交通投资集团有限公司湖州313098 同济大学材料科学与工程学院上海201804

为评议粗骨料超高性能混凝土(CA–UHPC)的基体配合比设计方法及探究混杂纤维对其力学性能的影响,基于修正的安德森(MAA)模型提出CA–UHPC基体配合比的两种设计思路,对不同粗骨料体积掺量(10%,12%,14%,17%)及混杂纤维形式(平直钢纤维、... 详细信息

为评议粗骨料超高性能混凝土(CA–UHPC)的基体配合比设计方法及探究混杂纤维对其力学性能的影响,基于修正的安德森(MAA)模型提出CA–UHPC基体配合比的两种设计思路,对不同粗骨料体积掺量(10%,12%,14%,17%)及混杂纤维形式(平直钢纤维、端钩钢纤维、共聚甲醛(POM)纤维)的CA–UHPC开展轴拉试验、抗压强度及工作性能测试及微观结构分析.结果表明:采用MAA模型计算CA–UHPC的基体配合比,不论是否将粗骨料引入计算体系,均可实现CA–UHPC的紧密堆积状态,两种思路设计的CA–UHPC中粗骨料–UHPC基体界面及纤维–UHPC基体界面的粘结强度均较高;制备的混杂纤维CA–UHPC可实现工作性能与轴拉韧性的协同提升,其中平直钢纤维与端钩钢纤维混杂的CA–UHPC具备更优异的轴拉韧性,平直钢纤维与POM纤维混杂的CA–UHPC具备更优异的工作性能;拔出的POM纤维表面存在较多的细长絮状物,说明POM纤维对CA–UHPC轴拉韧性提升的机理为优异的化学粘结作用.

关键词：桥梁工程配合比设计纤维混杂增韧轴拉试验微观分析粗骨料超高性能混凝土

DEIPA和C-S-H-PCEs复掺对水泥-粉煤灰体系早期性能影响

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建筑材料学报 2024年

作者：刘驰郭君渊杨晓杰陈雪婷李好新同济大学先进土木工程材料教育部重点实验室同济大学材料科学与工程学院

促进水泥熟料-辅助组分体系强度发展，是降低水泥工业碳排放的有效途径.二乙醇-单异丙醇胺（DEIPA）是一种新型醇胺类早强剂，C-S-H-PCEs是一种新型纳米早强剂.因此，本论文试图探讨这两者对水泥-粉煤灰体系的综合影响.通过凝结时间、... 详细信息

促进水泥熟料-辅助组分体系强度发展，是降低水泥工业碳排放的有效途径.二乙醇-单异丙醇胺（DEIPA）是一种新型醇胺类早强剂，C-S-H-PCEs是一种新型纳米早强剂.因此，本论文试图探讨这两者对水泥-粉煤灰体系的综合影响.通过凝结时间、流动度、抗压强度，结合X射线衍射分析、热重分析法和扫描电镜分析法，研究了不同掺量的DEIPA与C-S-H-PCEs对水泥-粉煤灰体系的早期水化过程和早期性能影响规律，结果表明：随着DEIPA和C-S-H-PCEs掺量的增加，水泥-粉煤灰体系流动度增大、凝结时间缩短、早期强度提高和孔隙结构得到改善.

关键词：粉煤灰水泥二乙醇-单异丙醇胺 C-S-H-PCEs 早期强度

介孔HPW-TiO催化剂用于水泥窑协同处理MSS氧化脱硫

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建筑材料学报 2024年

作者：秦西凤郭君渊温小栋陈雪婷李好新同济大学材料科学与工程学院同济大学先进土木工程材料教育部重点实验室宁波工程学院建筑与交通工程学院

为解决水泥窑协同处理城市污水污泥(MSS)过程中复杂含硫物逸出问题，采用聚合物导向自组装法及浸渍法制备负载磷钨酸(HPW)的介孔二氧化钛(TiO2)催化剂，并对催化剂进行表征.实验结果表明自组装法能获得更大的比表面积和更多的酸性位点.... 详细信息

为解决水泥窑协同处理城市污水污泥(MSS)过程中复杂含硫物逸出问题，采用聚合物导向自组装法及浸渍法制备负载磷钨酸(HPW)的介孔二氧化钛(TiO2)催化剂，并对催化剂进行表征.实验结果表明自组装法能获得更大的比表面积和更多的酸性位点.将介孔HPW-TiO2与MSS在水泥窑预热窑温度(200°C/260°C/320°C)下混合共处理，利用X射线光电子能谱(XPS)研究其催化性能及反应机理.自组装法合成的催化剂表现出更高效的氧化催化性能，促进了氧气作氧化剂将芳香族和脂肪族有机硫氧化为亚砜和砜的反应.

关键词：污水污泥水泥窑协同氧化脱硫自组装介孔催化剂

DEIPA和C-S-H-PCEs复掺对水泥-粉煤灰体系早期性能的影响

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建筑材料学报 2024年第9期27卷 789-795页

作者：刘驰郭君渊杨晓杰陈雪婷李好新同济大学材料科学与工程学院上海201804 同济大学先进土木工程材料教育部重点实验室上海201804

为提高水泥-粉煤灰体系的早期性能,将二乙醇-单异丙醇胺(DEIPA)和水化硅酸钙晶核(C-S-H-PCEs)这2种早强剂进行复掺,研究其对水泥-粉煤灰体系凝结时间、流动度和抗压强度的影响规律,同时结合X射线衍射仪(XRD)、热重-差示扫描量热(TG-DSC... 详细信息

为提高水泥-粉煤灰体系的早期性能,将二乙醇-单异丙醇胺(DEIPA)和水化硅酸钙晶核(C-S-H-PCEs)这2种早强剂进行复掺,研究其对水泥-粉煤灰体系凝结时间、流动度和抗压强度的影响规律,同时结合X射线衍射仪(XRD)、热重-差示扫描量热(TG-DSC)分析和扫描电镜(SEM)探讨其作用机理.结果表明:DEIPA和C-S-H-PCEs复掺可缩短水泥-粉煤灰净浆的凝结时间,增加其流动度,提高砂浆抗压强度;0.03%DEIPA和2.00%C-S-H-PCEs复掺效果最优,净浆流动度增加217.5 mm,初凝和终凝时间分别缩短120、127 min,砂浆1、3 d抗压强度分别提高6.6、6.1 MPa.

关键词：水泥-粉煤灰体系二乙醇-单异丙醇胺水化硅酸钙晶核早强剂早期强度

循环荷载作用下超高性能混凝土的轴拉力学性能及本构关系模型

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复合材料学报 2021年第11期38卷 3925-3938页

作者：杲晓龙王俊颜郭君渊刘超同济大学先进土木工程材料教育部重点实验室上海201804 同济大学土木工程学院上海201804

对具有不同拉伸应变特性(应变强化和应变软化)的超高性能混凝土(Ultra high performance concrete,UHPC)进行了单调和循环荷载作用下的直接拉伸试验。试验结果表明:应变强化UHPC基体开裂后进入多点微裂纹分布的应变强化段,达到极限抗拉... 详细信息

对具有不同拉伸应变特性(应变强化和应变软化)的超高性能混凝土(Ultra high performance concrete,UHPC)进行了单调和循环荷载作用下的直接拉伸试验。试验结果表明:应变强化UHPC基体开裂后进入多点微裂纹分布的应变强化段,达到极限抗拉强度后进入单缝开裂的应变软化段;应变软化UHPC基体开裂后直接进入单缝开裂的应变软化段;循环荷载下两种类型UHPC的轴拉应力-应变曲线包络线与单调荷载下的应力-应变曲线基本一致;基于刚度退化过程建立了两种类型UHPC的轴拉损伤演化方程,根据实测应力-应变曲线和试件的裂缝分布形态建立了两种类型UHPC的轴拉本构关系模型,与试验结果基本吻合;采用能量法研究了应变强化UHPC两阶段轴拉本构关系在数值计算时的等效方法。最后,通过无筋应变强化UHPC抗弯试验梁的数值模拟对本文建立的应变强化UHPC轴拉本构关系模型和损伤演化方程及相关假定进行了验证,结果表明本文建立的应变强化UHPC轴拉本构模型能较好地预测UHPC弯拉构件的极限承载力,轴拉损伤变量能在宏观层面上较好地反应试件的裂缝分布状态。

关键词：超高性能混凝土(UHPC) 直接拉伸试验循环荷载轴拉本构模型数值模拟

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全局布索预应力钢框架的试验研究

全局布索预应力钢框架的试验研究

作者：郭君渊江苏科技大学

学位级别：硕士

本文基于全局布索预应力钢框架的结构形式,设计两榀缩尺模型进行设计荷载条件下的静力试验,包括全局布索预应力钢框架性能试验和预应力参数试验两部分。根据试验数据对全局布索预应力钢框架各系统的作用机理和整体受力性能、拉索截面积... 详细信息

本文基于全局布索预应力钢框架的结构形式,设计两榀缩尺模型进行设计荷载条件下的静力试验,包括全局布索预应力钢框架性能试验和预应力参数试验两部分。根据试验数据对全局布索预应力钢框架各系统的作用机理和整体受力性能、拉索截面积和预拉力等预应力参数的改变对钢框架性能的影响两方面进行有益的研究。最后借助有限元软件SAP2000以试验设计模型为原型,按试验方案所述步骤进行建模计算,将软件模拟结果与试验结果进行对比分析,在证明试验正确性的同时进一步细化了结论。通过性能试验可发现,竖向向下荷载下,隅撑索预拉力对钢框架的不利值会随隅撑索索力的降低逐渐减小并与其同时达到零,索支部分对钢框架的受荷性能则有增强作用。竖向向上荷载下,索支索预拉力对钢框架的不利值会随索支索索力的降低逐渐减小并与其同时达到零,隅撑部分对钢框架的受荷性能则有增强作用。水平向左荷载下,索支索在受荷过程中不起作用,左侧隅撑索预拉力对钢框架的影响则会随着其索力的降低逐步抵消,右侧隅撑索对钢框架的受荷性能则有增强作用。将软件模拟结果与试验数据整体对比分析可发现,两者关系曲线特征吻合较好,但试验数据的绝对值要比软件模拟小,这主要是因试验模型相较于软件分析模型在框架梁内及梁柱交接处增设了许多连接构件,这些构件增强框架的整体刚度。通过预应力参数试验可发现,索支索预拉力的增加增大了索支撑杆对钢框架的顶推力,隅撑索预拉力的增加增大了隅撑撑杆对钢框架的拖曳力,但其对各截面受荷时弯矩和变形的增长率并无影响。不同索截面积的拉索初始预拉力在相等预应力的情况下对钢框架各截面产生的弯矩和变形与其各自的索截面积有关,且按其变化倍数增加。索支索、隅撑索和两索索截面积的增加在竖向荷载下分别使索支承、帯隅撑和全局布索预应力钢框架各截面弯矩变形的增长率不断下降,且存在增长率下降幅度的峰值,其对应索截面积可认为是最经济的索截面积,水平荷载下,索截面积变化对钢框架各截面弯矩变形的增长率影响较小。

关键词：预应力钢结构预应力钢框架试验研究

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UHPC的轴拉性能与裂缝宽度控制能力研究

哈尔滨工业大学学报 2017年第12期49卷 165-169页

作者：王俊颜耿莉萍郭君渊刘超刘国平先进土木工程材料教育部重点实验室(同济大学) 上海201804 同济大学土木工程学院上海200092 上海罗洋新材料科技有限公司上海200092

为研究3种类型超高性能混凝土(ultra-high performance concrete,简称UHPC)的轴拉应力-应变曲线及其裂缝宽度控制能力,包括高应变强化UHPC、低应变强化UHPC和应变软化UHPC.采用轴拉试验方法测试狗骨头形试件,得到UHPC的轴拉应力-应变曲... 详细信息

为研究3种类型超高性能混凝土(ultra-high performance concrete,简称UHPC)的轴拉应力-应变曲线及其裂缝宽度控制能力,包括高应变强化UHPC、低应变强化UHPC和应变软化UHPC.采用轴拉试验方法测试狗骨头形试件,得到UHPC的轴拉应力-应变曲线和缝宽-应变曲线.试验结果表明:高应变强化UHPC和低应变强化UHPC的轴拉应力-应变曲线均包括弹性段、应变强化段和应变软化段,应变软化UHPC只有弹性段和应变软化段;UHPC应变强化段和应变软化段的转折点是裂缝缓慢扩展和迅速扩展的临界点;提高UHPC的极限拉伸应变,即延长其应变强化段,有助于提高其裂缝宽度控制能力;高应变强化UHPC拉伸应变在0.42%之前,其裂缝宽度均小于0.05 mm.对比C50混凝土(极限应变、极限强度分别为0.012%、2.3 MPa),高应变强化UHPC优异的裂缝宽度控制能力避免了结构设计中受正常使用状态裂缝宽度验算限制的影响,同时可在钢筋屈服前与其全程协同工作,这使得钢筋增强高应变强化UHPC在某些需要对裂缝宽度进行严格控制的结构类型中具有很高的应用价值.

关键词：超高性能混凝土轴拉应力-应变曲线应变强化应变软化裂缝宽度控制

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磷石膏基复合胶凝材料的性能优化及机理研究

无机盐工业 2022年第9期54卷 136-142页

作者：张太玥谢凡郭君渊江苏工程职业技术学院建筑工程学院江苏南通226000 上海现代建筑设计集团工程建设咨询有限公司先进土木工程材料教育部重点实验室(同济大学)

采用水泥、矿渣粉、粉煤灰和减水剂对磷石膏进行改性。最终得到的磷石膏基复合胶凝材料的强度为原状磷石膏的2倍,软化系数从0.5提高至0.8。磷石膏基复合胶凝材料的比强度和孔隙率之间存在明显的线性关系,随着孔隙率的减小比强度增加。... 详细信息

采用水泥、矿渣粉、粉煤灰和减水剂对磷石膏进行改性。最终得到的磷石膏基复合胶凝材料的强度为原状磷石膏的2倍,软化系数从0.5提高至0.8。磷石膏基复合胶凝材料的比强度和孔隙率之间存在明显的线性关系,随着孔隙率的减小比强度增加。通过扫描电镜(SEM)对磷石膏基复合胶凝材料微观形貌的演变过程进行表征,发现随着矿渣粉、水泥、粉煤灰和减水剂的掺加,基体由疏松转变为致密;主要的水化产物二水石膏从针状转变为棒状或片状,并且出现了水化硅酸钙(C-S-H)凝胶,其填充于体系内部的孔隙并将二水石膏连成整体。利用X射线衍射(XRD)分析和傅里叶变换红外吸收光谱(FT-IR)测试对水化产物的微观结构进行研究。结果表明,复合体系中的主要产物为二水石膏,但是由于可用水量的减少,体系中仍剩余少量磷石膏未水化。

关键词：磷石膏复合胶凝材料孔隙率微观结构水化机理

常温养护型超高性能混凝土的弯曲性能表征方法

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同济大学学报（自然科学版） 2017年第9期45卷 1352-1358页

作者：王俊颜李钢郭君渊刘超刘国平同济大学先进土木工程材料教育部重点实验室上海201804 同济大学土木工程学院上海200092 上海罗洋新材料科技有限公司上海200092

采用4点弯曲试验方法对常温养护超高性能混凝土的弯曲性能进行了试验研究,并在试验结果的基础上讨论了适于超高性能混凝土UHPC弯曲性能的评价方法.试验结果表明,UHPC没有明显的初裂点,但有明显的"挠度硬化"行为.结合不同钢纤维掺量下UHP... 详细信息

采用4点弯曲试验方法对常温养护超高性能混凝土的弯曲性能进行了试验研究,并在试验结果的基础上讨论了适于超高性能混凝土UHPC弯曲性能的评价方法.试验结果表明,UHPC没有明显的初裂点,但有明显的"挠度硬化"行为.结合不同钢纤维掺量下UHPC荷载-挠度关系曲线,分析总结了三种国外常用的弯曲性能评价方法(ASTM C1018法、JSCE SF4法和ASTM C1609法)的优点和不足.通过比较分析,ASTM C1609规定的不同挠度及其对应的弯曲强度给予了UHPC结构设计更为准确的指标,能满足UHPC结构设计的多种需求.

关键词：超高性能混凝土钢纤维 4点弯曲弯曲性能 ASTM C1609