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Effect of coral sand on the mechanical properties and hydration mechanism of magnesium potassium phosphate cement mortar

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Journal of Zhejiang University-Science A(Applied Physics & Engineering) 2024年第2期25卷 116-129页

作者： Hao LIU Huamei YANG houzhen wei Jining YU Qingshan MENG Rongtao YAN College of Civil Engineering and Architecture Guilin University of TechnologyGuilin541004China Guangxi Key Laboratory of Geomechanics and Geotechnical Engineering Guilin University of TechnologyGuilin541004China State Key Laboratory of Geomechanics and Geotechnical Engineering Institute of Rock and Soil MechanicsChinese Academy of SciencesWuhan430071China School of Intelligent Construction Wuchang University of TechnologyWuhan430002China Hydraulic Concrete Institute China Three Gorges CorporationBeijing100038China The First Railway Survey and Design Institute Group Corporation Xi’an710043China

Damaged structures on coral islands have been spalling and cracking due to the dual corrosion of tides and *** ensure easy access to aggregate materials,magnesium potassium phosphate cement(MKPC)and coral sand(CS)are mixed to repair damaged structures on coral ***,CS is significantly different from land-sourced sand in mineral composition,particle morphology,and *** has a substantial impact on the hydration characteristics and macroscopic properties of MKPC ***,in this study we investigated the compressive strength,interfacial mechanical properties,and corrosion resistance of MKPC CS *** in the morphology,microstructure,and relative contents of hydration products were revealed by scanning electron microscope-energy dispersive spectrometer(SEM-EDS)and X-ray diffraction(XRD).The results indicated that the compressive strength increased linearly with the interfacial micro-hardness,and then stabilized after long-term immersion in pure water and Na2SO4 solution,showing excellent corrosion *** with MKPC river sand(RS)mortar,the hydration products of CS mortar were an intermediate product 6KPO2·8H2O with a relative content of 3.9%at 1 h and 4.1%at 12 *** hydration product MgKPO_(4)·6H_(2)O increased rapidly after 7-d curing,with an increased growth rate of 1100%.Our results showed that CS promoted the nucleation and formation of hydration products of MKPC,resulting in better crystallinity,tighter overlapping,and a denser interfacial transition *** results of this study provide technical support for applying MKPC mortar as a rapid repair material for damaged structures on coral islands.

关键词： Magnesium potassium phosphate cement(MKPC) Coral sand(CS) Mechanical properties Corrosion resistance Hydration mechanism

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Effect of stress path on the mechanical properties of calcareous sand

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Underground Space 2023年第2期9卷 20-30页

作者： houzhen wei Hao Liu Xiaoxiao Li Zhao Tao Yongjie Wu Jianhua Shen Mei Yin State Key Laboratory of Geomechanics and Geotechnical Engineering Institute of Rock and Soil MechanicsChinese Academy of SciencesWuhan 430071China College of Civil Engineering and Architecture Guilin University of TechnologyGuilin 541004China Guangxi Key Laboratory of Geomechanics and Geotechnical Engineering Guilin University of TechnologyGuilin 541004China Dept.of Civil and Environmental Engineering Brunel University LondonLondon UB83PHUK

Calcareous sand is widely observed in the foundation of off-shore *** a lot of research has been carried out on the mechanical properties of calcareous sand,study into the influence of the stress–strain path on the mechanical behaviour of calcareous sand is very *** this study,a series of triaxial tests were performed on calcareous sand under three different stress *** particle morphology of calcareous sand before and after the tests,the stress–strain relationship under different stress paths,and the char-acteristics of shear strength and deformation were *** results show that the consolidation pressure and stress path have significant effects on the volume strain,strength,and particle breakage of calcareous *** addition,the underlying mechanisms of the different behaviours of calcareous sand observed in this study were discussed.

关键词： Calcareous sand Triaxial test Stress path Particle breakage

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Influence of water content and shear rate on the mechanical behavior of soil-rock mixtures

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Science China(Technological Sciences) 2018年第8期61卷 1127-1136页

作者： wei houzhen XU WenJie wei ChangFu MENG QingShan State Key Laboratory of Geomechanics and Geotechnical Engineering Institute of Rock and Soil MechanicsChinese Academy of Sciences State Key Laboratory of Hydroscience and Hydraulic Engineering Department of Hydraulic EngineeringTsinghua University

Soil-rock mixtures(S-RMs) are widely distributed in the nature. The mesoscopic deformation and failure mechanisms as well as the macro-mechanical behaviors of the S-RMs depend largely upon the rate of deformation, water content and particle sizes. In this research, a series of large-scale direct shear tests with different water contents and different grain-size distributions were conducted to study the influence of the aforementioned factors on the mechanical properties of the S-RMs. Due to the effect of the rock blocks' breakage in the S-RMs, the relationship between the shear strength and the vertical stress of S-RM follows a power law instead of a linear one. It is found that there exists a threshold value for the vertical stress during the shearing process,below which the soil strength is mainly determined by the inter-locking of particles and the re-arrangement of meso-structure,and otherwise large-sized rock blocks are gradually broken into smaller fragments, resulting in a decrease in the soil *** shear rate can also significantly influence the degree of particle breakage and the meso-structural rearrangement of the SRMs, namely, under low shear rate, the particles of the samples are fully broken resulting in enhanced macro-strength. As a result, the lower the shear rate, the higher the macroscopic strength. So under unsaturated conditions, the water content will affect the strength of the S-RMs by reducing the strength of rock blocks. As the water content increases, the soil strength decreases gradually, and assumes a moderate value when the water content reaches 8%. At the same water content, the soil strength increases with the sizes of large rock blocks. For the occlusion, breakage and structure re-arrangement of the oversized rock blocks inside S-RM, which have a huge influence on the mechanical characteristics of the samples.

关键词：土壤岩石机械性质混合物行为水粒子尺寸尺寸分布垂直应力

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Branch-Chain-Rich Diisopropyl Ether with Steric Hindrance Facilitates Stable Cycling of Lithium Batteries at-20℃

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Nano-Micro Letters 2024年第10期16卷 121-135页

作者： houzhen Li Yongchao Kang Wangran wei Chuncheng Yan Xinrui Ma Hao Chen Yuanhua Sang Hong Liu Shuhua Wang State Key Laboratory of Crystal Materials Shandong UniversityJinan 250100People's Republic of China

Li metal batteries(LMBs)offer signifi-cant potential as high energy density alternatives;nev-ertheless,their performance is hindered by the slow desolvation process of electrolytes,particularly at low temperatures(LT),leading to low coulombic efficiency and limited cycle ***,it is essential to opti-mize the solvation structure thereby achieving a rapid desolvation process in LMBs at ***,we introduce branch chain-rich diisopropyl ether(DIPE)into a 2.5 M Li bis(fluorosulfonyl)imide dipropyl ether(DPE)elec-trolyte as a co-solvent for high-performance LMBs at-20℃.The incorporation of DIPE not only enhances the disorder within the electrolyte,but also induces a steric hindrance effect form DIPE’s branch chain,excluding other solvent molecules from Li+solvation *** of these factors contribute to the weak interactions between Li^(+)and solvent molecules,effectively reducing the desolvation energy of the ***,Li(50μm)||LFP(mass loading~10 mg cm^(-2))cells in DPE/DIPE based electrolyte demonstrate stable performance over 650 cycles at-20℃,delivering 87.2 mAh g^(-1),and over 255 cycles at 25℃ with 124.8 mAh g^(-1).DIPE broadens the electrolyte design from molecular structure considera-tions,offering a promising avenue for highly stable LMBs at LT.

关键词： Solvation structure Li metal battery Low temperature Steric hindrance Disorder

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残留含气量影响的非饱和多孔介质流动过程

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岩石力学与工程学报 2013年第7期32卷 1426-1433页

作者：陈盼韦昌富魏厚振马田田中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室湖北武汉430071

多孔介质微观大小孔隙的分布及其连通具有随机性,使得流体在实际孔隙中的流动与理想单孔隙中迥异,当多孔介质中的含水量循环变化时,毛细滞回和残留含气量效应极大地影响着多孔介质的渗流过程。基于对非饱和孔隙介质干湿过程的分析,提出... 详细信息

多孔介质微观大小孔隙的分布及其连通具有随机性,使得流体在实际孔隙中的流动与理想单孔隙中迥异,当多孔介质中的含水量循环变化时,毛细滞回和残留含气量效应极大地影响着多孔介质的渗流过程。基于对非饱和孔隙介质干湿过程的分析,提出能够考虑残留含气量影响的土水特征关系理论模型,随后建立一个新的渗流理论模型,该模型考虑残留含气量对流动过程的影响。在此基础上,建立相应的数值分析模型,并进行程序代码的实施。建立的模型能够用于模拟任意含水量变化条件下残留含气量对多孔介质中非饱和渗流过程的影响。通过数值模拟结果与实测数据的比较,证实残留含气量效应对非饱和孔隙介质中流体分布的重要影响。为更准确地预测多孔介质中的土水状态,在非饱和渗流分析中考虑残留含气量与毛细滞回效应十分必要。

关键词：土力学多孔介质渗流模型毛细滞回残留含气量数值模拟

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密实度对含水合物土体力学特性的影响

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力学与实践 2022年第5期44卷 1111-1119页

作者：于鸿飞杨德欢颜荣涛魏厚振陆地桂林理工大学广西岩土力学与工程重点实验室广西桂林541004 中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室武汉430071

利用项目团队搭建的含天然气水合物土水-力特性联合测试装置,通过富气法制备含天然气水合物沉积物试样,采用三轴压缩试验研究了密实度对含水合物土体的力学特性的影响规律。试验结果表明,密实度对含水合物土体的应力-应变曲线、刚度和... 详细信息

利用项目团队搭建的含天然气水合物土水-力特性联合测试装置,通过富气法制备含天然气水合物沉积物试样,采用三轴压缩试验研究了密实度对含水合物土体的力学特性的影响规律。试验结果表明,密实度对含水合物土体的应力-应变曲线、刚度和强度存在显著影响;在低净围压下,高密实度含水合物土会出现应变软化现象,而中、低密实度含水合物土出现应变硬化现象,并且剪缩程度随着密实度的增加而降低;含水合物土体的刚度会随着密实度的增大而增强,这种增强效应会随着净围压的增加逐渐减弱;在密实度越高的情况下,胶结赋存模式的水合物越多,但剪切行为也会破碎更多的水合物,这两者行为共同影响了含水合物土体的强度。因此,含水合物土体在中密实度情况下的强度最高。

关键词：天然气水合物力学特性三轴压缩试验密实度

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碱激发烧结砖粉力学性能与水化机理研究

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人民长江 2023年第6期54卷 200-207页

作者：马祖旭于基宁杨华美李丹魏厚振刘昊武汉科技大学城市建设学院湖北武汉430065 中铁第一勘察设计院集团有限公司陕西西安710043 中国长江三峡集团有限公司湖北武汉430010 中国科学院武汉岩土力学研究所湖北武汉430071

废弃烧结砖约占城市建筑垃圾总量的50%,将其任意堆放与丢弃给环境造成极大负荷。为寻求废弃烧结砖的资源化利用新途径,以磨细的废弃烧结砖粉为原料,用水玻璃和NaOH为复合碱性激发剂制备碱激发胶凝材料,研究了水玻璃模数、Na_(2)O含量对... 详细信息

废弃烧结砖约占城市建筑垃圾总量的50%,将其任意堆放与丢弃给环境造成极大负荷。为寻求废弃烧结砖的资源化利用新途径,以磨细的废弃烧结砖粉为原料,用水玻璃和NaOH为复合碱性激发剂制备碱激发胶凝材料,研究了水玻璃模数、Na_(2)O含量对碱激发烧结砖粉力学性能的影响,并结合水化热、X射线衍射和扫描电镜等测试技术,揭示了碱激发烧结砖粉的水化作用机理。结果表明:碱激发烧结砖粉抗压强度随水玻璃模数和Na_(2)O含量的增加均呈先增大后减小的变化趋势,当水玻璃模数为1.8、Na_(2)O含量3.0%时,试样28 d抗压强度最高,可达1.70 MPa,可做辅助胶凝材料使用。随着水玻璃模数减小或Na_(2)O含量增加,碱激发烧结砖粉浆体水化反应诱导期延长,加速期第二放热峰出现时间延后;放热总量随水玻璃模数减小而先增加后减小,随Na_(2)O含量增加而增加。碱激发胶凝材料微结构演变中,当水玻璃模数和Na_(2)O含量过高或过低时,均会阻碍水化产物N-A-S-H凝胶的生成,增加孔隙率,进而影响试样抗压强度的增长。

关键词：烧结砖粉碱激发水化热抗压强度水化机理

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正冻土水热迁移的移动泵模型

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冰川冻土 2016年第4期38卷 1083-1089页

作者：周家作韦昌富李东庆魏厚振中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室湖北武汉430071 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冻土工程国家重点实验室甘肃兰州730000

通过引入脉冲函数将流量边界条件转化为源(汇)项,冻结锋面处的假想泵从未冻土中抽吸水分并储存在冻结锋面附近的狭窄区域.将水分扩散方程在整体求解域上等效分解为两个方程,避免了处理移动冻融边界的难题.在一个分解方程中引入汇项以表... 详细信息

通过引入脉冲函数将流量边界条件转化为源(汇)项,冻结锋面处的假想泵从未冻土中抽吸水分并储存在冻结锋面附近的狭窄区域.将水分扩散方程在整体求解域上等效分解为两个方程,避免了处理移动冻融边界的难题.在一个分解方程中引入汇项以表达未冻区水分的流出,在另一个分解方程中引入相同大小的源项以表达冻土中水分的聚集.将移动泵模型相关场方程和变量输入COMSOL M ultiphysics模拟软件的数学模块中,对一个封闭系统非饱和土冻结过程中水分和温度的变化过程进行了数值模拟,将模拟结果与前人试验和模拟结果进行了对比.

关键词：冻土水热迁移数值模拟移动泵模型

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饱和粉土冻胀过程试验研究及数值模拟

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岩石力学与工程学报 2017年第2期36卷 485-495页

作者：周家作韦昌富李东庆魏厚振裴万胜中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点试验室湖北武汉430071 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冻土工程国家重点实验室甘肃兰州730000

为了研究温度梯度、冻结速率、土样高度和竖向压力对冻胀的综合影响,在不同试验条件下对饱和粉土进行了一系列一维土柱冻胀试验,试验中测量土样温度、竖向压力、冻胀量和补水量。试验结果表明:在温度场处于准稳态时,冻胀速率与温度梯度... 详细信息

为了研究温度梯度、冻结速率、土样高度和竖向压力对冻胀的综合影响,在不同试验条件下对饱和粉土进行了一系列一维土柱冻胀试验,试验中测量土样温度、竖向压力、冻胀量和补水量。试验结果表明:在温度场处于准稳态时,冻胀速率与温度梯度成正比例增长关系,冻胀速率随着竖向压力增大而线性减小;定义比冻结速率为冻结速率与土样高度之比,当温度场处于瞬态时,冻胀速率随比冻结速率成幂函数增长,增长率随着比冻结速率增大而减小。提出了综合考虑温度梯度、冻结速率、竖向压力和土样高度的冻胀计算公式,在此基础上推导了考虑水分迁移的冻土热扩散方程,提出了模拟冻胀和温度变化的数值模拟方法,通过一个数值算例计算了冻结过程中的温度和冻胀量变化,并与实测结果对比验证了该方法的可靠性。

关键词：土力学饱和粉土冻胀速率温度梯度竖向压力比冻结速率

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贵州玄武岩残积土崩解特性试验研究

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工程地质学报 2011年第5期19卷 778-783页

作者：唐军余沛魏厚振孟庆山贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司贵阳550001 天津城市建设学院土木工程系天津300384 中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室武汉430071

完成了2种不同风化程度的玄武岩残积土的崩解特性试验,通过对原状、烘干1h、风干48h 3种情况下试块的浸水崩解曲线的分析后发现:棕红色残积土的崩解速度较快;由于含水率的不同,原状土完成崩解的时间最长,烘干1h的次之,风干48h的最短。... 详细信息

完成了2种不同风化程度的玄武岩残积土的崩解特性试验,通过对原状、烘干1h、风干48h 3种情况下试块的浸水崩解曲线的分析后发现:棕红色残积土的崩解速度较快;由于含水率的不同,原状土完成崩解的时间最长,烘干1h的次之,风干48h的最短。不同条件下试块的崩解破坏形式是不同的,烘干、风干试样由于经历了干湿循环的作用而崩解速度加快,其中大量裂隙的出现是玄武岩残积土发生崩解加快的主要原因。研究结果为玄武岩残积土层的边坡加固方案设计提供了依据。

关键词：玄武岩残积土崩解性崩解速率

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