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基于压电陶瓷的地聚合物砂浆强度发展监测研究

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硅酸盐通报 2021年第9期40卷 2905-2910页

作者：胡鹏兵陈娟孙航蔡高洁胡现岳刘谨宁长江大学城市建设学院荆州434023

将压电陶瓷(PZT)智能骨料成对嵌入地聚合物砂浆试件内部,利用主动感应法监测不同龄期地聚合物砂浆压电应力波信号,将时域信号图分析和小波包能量分析相结合,探讨了压电信号能量变化与地聚合物砂浆强度变化的对应关系。时域信号图分析表... 详细信息

将压电陶瓷(PZT)智能骨料成对嵌入地聚合物砂浆试件内部,利用主动感应法监测不同龄期地聚合物砂浆压电应力波信号,将时域信号图分析和小波包能量分析相结合,探讨了压电信号能量变化与地聚合物砂浆强度变化的对应关系。时域信号图分析表明,随着地聚合物砂浆养护龄期的增加,压电陶瓷智能电压幅值逐步增加,反映了地聚合物砂浆抗压强度的变化过程。小波包能量分析表明,随龄期的增加,地聚合物砂浆抗压强度变化过程与压电信号幅值计算总能量具有一致性。基于地聚合物砂浆抗压强度试验结果与压电陶瓷应力波所计算的能量值,拟合出地聚合物砂浆强度与压电应力波信号计算总能量的相关函数关系。

关键词：压电陶瓷智能骨料地聚合物砂浆主动感应法小波包能量分析时域信号图函数关系

纳米SiO2和PVA纤维增强地聚合物砂浆弹性模量研究

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水利水电技术 2019年第8期50卷 203-208页

作者：张鹏王万成焦美菊杨永辉郑州大学水利科学与工程学院

为研究纳米SiO2和PVA纤维增强地聚合物砂浆的弹性模量,通过静压弹性模量试验,研究了纳米SiO2和PVA纤维单掺和复掺两种情况下,纳米SiO2用量和PVA纤维用量对地聚合物砂浆轴心抗压强度和弹性模量的影响。试验结果表明,纳米SiO2用量和PVA纤... 详细信息

为研究纳米SiO2和PVA纤维增强地聚合物砂浆的弹性模量,通过静压弹性模量试验,研究了纳米SiO2和PVA纤维单掺和复掺两种情况下,纳米SiO2用量和PVA纤维用量对地聚合物砂浆轴心抗压强度和弹性模量的影响。试验结果表明,纳米SiO2用量和PVA纤维用量对地聚合物砂浆轴心抗压强度和弹性模量有较大影响。地聚合物砂浆和纳米SiO2增强地聚合物砂浆中掺入PVA纤维后,随纤维掺量的增加,两者的轴心抗压强度和弹性模量均呈现先增加后减小的趋势,PVA纤维最佳体积掺量均为0.8%;地聚合物砂浆和PVA纤维增强地聚合物砂浆中掺入纳米SiO2后,随着纳米SiO2掺入量的增大,两者的轴心抗压强度和弹性模量先逐渐增大,达到最大值后开始逐渐降低,纳米SiO2最佳掺量均为1.5%。

关键词：纳米SiO2 PVA纤维地聚合物砂浆轴心抗压强度弹性模量

纳米SiO2和PVA纤维增强地聚合物砂浆抗折强度研究

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新型建筑材料 2019年第12期46卷 14-16,20页

作者：张鹏王晗焦美菊杨永辉张天航郑州大学水利与环境学院

研究了PVA纤维和纳米SiO2单掺及复掺对地聚合物砂浆抗折和抗压强度的影响。结果表明,PVA纤维和纳米SiO2对地聚合物砂浆的抗折和抗压强度有较大影响。无论单掺还是复掺,当纳米SiO2和PVA纤维掺量逐渐增加时,抗折强度均逐渐提高,而抗压强... 详细信息

研究了PVA纤维和纳米SiO2单掺及复掺对地聚合物砂浆抗折和抗压强度的影响。结果表明,PVA纤维和纳米SiO2对地聚合物砂浆的抗折和抗压强度有较大影响。无论单掺还是复掺,当纳米SiO2和PVA纤维掺量逐渐增加时,抗折强度均逐渐提高,而抗压强度先提高后降低。当纳米SiO2掺量为1.0%时,PVA纤维对地聚合物砂浆增强作用的最佳掺量为0.8%;当PVA纤维掺量为0.6%时,纳米SiO2对地聚合物砂浆增强作用的最佳掺量为1.5%。

关键词：纳米SiO2 PVA纤维地聚合物砂浆抗折强度抗压强度

纳米SiO2和PVA纤维增强地聚合物砂浆断裂能研究

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土木工程与管理学报 2019年第5期36卷 68-72,89页

作者：张鹏赵燕坤焦美菊张天航郑州大学水利科学与工程学院

为研究纳米SiO2和PVA纤维单掺和复掺两种情况下对地聚合物砂浆断裂性能的影响,通过预切口小梁三点弯曲试验,测得了试件的断裂能。结果表明:纳米SiO2和PVA纤维在一定用量范围内对地聚合物砂浆的抗压强度和断裂能有较大提升作用;在纤维体... 详细信息

为研究纳米SiO2和PVA纤维单掺和复掺两种情况下对地聚合物砂浆断裂性能的影响,通过预切口小梁三点弯曲试验,测得了试件的断裂能。结果表明:纳米SiO2和PVA纤维在一定用量范围内对地聚合物砂浆的抗压强度和断裂能有较大提升作用;在纤维体积掺量不大于0.8%时,PVA纤维掺量越大的试件抗压强度越高,当纤维体积掺量大于0.8%时,增大纤维掺量,试件抗压强度出现略微下降;当PVA纤维的体积掺量不超过1%时,地聚合物复合砂浆试件断裂能均随着PVA纤维掺量的增大而逐渐增加,超过1%后则随着纤维掺量的增加呈降低趋势;当纳米SiO2的掺量低于1.5%时,地聚合物砂浆和PVA纤维地聚合物砂浆试件抗压强度和断裂能均随着纳米SiO2掺量增加不断增大,而当掺量大于1.5%时随着纳米SiO2掺量的增加开始下降。

关键词：纳米SiO2 PVA纤维地聚合物砂浆断裂能

纳米SiO2和PVA纤维增强地聚合物砂浆抗压强度研究

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水电能源科学 2019年第12期37卷 81-85页

作者：张鹏杨永辉焦美菊张天航郑州大学水利科学与工程学院

为研究纳米SiO2和PVA纤维对地聚合物砂浆工作性和抗压强度的影响,进行了地聚合物砂浆坍落扩展度和抗压性能试验。结果表明,在一定的掺量范围内,随着纳米SiO2掺量的增加,地聚合物砂浆的坍落扩展度、立方体抗压强度、折后抗压强度和轴心... 详细信息

为研究纳米SiO2和PVA纤维对地聚合物砂浆工作性和抗压强度的影响,进行了地聚合物砂浆坍落扩展度和抗压性能试验。结果表明,在一定的掺量范围内,随着纳米SiO2掺量的增加,地聚合物砂浆的坍落扩展度、立方体抗压强度、折后抗压强度和轴心抗压强度均先增大后减小,在纳米SiO2掺量为1.5%时,抗压强度达到最大值;在试验PVA纤维掺量范围内,随着PVA纤维掺量的增加,地聚合物砂浆坍落扩展度逐渐减小,地聚合物砂浆各试件抗压强度也都呈先增大后减小的趋势,当PVA纤维掺量为0.6%时,抗压强度达到最大值;同时掺加纳米SiO2和PVA纤维地聚合物砂浆各试件抗压强度比单掺纳米SiO2或PVA纤维地聚合物砂浆高。

关键词：纳米SiO2 PVA纤维地聚合物砂浆工作性抗压强度

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机制砂地聚合物砂浆强度特性试验研究

水电能源科学 2021年第4期39卷 129-132,189页

作者：张鹏张彪曹宏亮郑州大学水利科学与工程学院河南郑州450001 河南省水利科学研究院河南郑州450003

为研究机制砂地聚合物砂浆的强度特性,通过抗压强度试验、抗折强度试验和劈裂抗拉强度试验,探讨了粉煤灰掺量、水玻璃模数、液固比和骨胶比等因素对机制砂地聚合物砂浆强度特性的影响。研究结果表明,各因素对机制砂地聚合物砂浆各种强... 详细信息

为研究机制砂地聚合物砂浆的强度特性,通过抗压强度试验、抗折强度试验和劈裂抗拉强度试验,探讨了粉煤灰掺量、水玻璃模数、液固比和骨胶比等因素对机制砂地聚合物砂浆强度特性的影响。研究结果表明,各因素对机制砂地聚合物砂浆各种强度均有较大影响。当粉煤灰掺量由15%增加到35%时,机制砂地聚合物砂浆强度逐渐提高;当水玻璃模数由1.1增加到1.5时,液固比从0.6提高到0.8时,机制砂地聚合物砂浆各种强度均呈现先增大后降低的趋势,水玻璃模数和液固比分别为1.2、0.7时,机制砂地聚合物砂浆可获得较高的强度。当骨胶比从1增大到5时,机制砂地聚合物砂浆各种强度均逐渐降低。

关键词：地聚合物砂浆机制砂粉煤灰水玻璃模数强度特性

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机制砂地聚合物砂浆材料性能研究

机制砂地聚合物砂浆材料性能研究

作者：张彪郑州大学

学位级别：硕士

地聚合物砂浆是新型绿色砂浆材料,而天然河砂作为地聚合物砂浆的重要组分,供应日渐紧迫,难以满足当前需求,机制砂代替天然河砂成为了必然的趋势。砂浆配合比参数对地聚合物砂浆性能研究中尚未考虑砂浆配合比参数对机制砂地聚合物砂浆性... 详细信息

地聚合物砂浆是新型绿色砂浆材料,而天然河砂作为地聚合物砂浆的重要组分,供应日渐紧迫,难以满足当前需求,机制砂代替天然河砂成为了必然的趋势。砂浆配合比参数对地聚合物砂浆性能研究中尚未考虑砂浆配合比参数对机制砂地聚合物砂浆性能的影响。鉴于此,论文通过一系列的室内试验研究,深入探讨了粉煤灰掺量、水玻璃模数、液固比、骨胶比等砂浆配合比参数对机制砂地聚合物砂浆性能的影响。本文主要研究内容及成果如下:(1)通过机制砂地聚合物砂浆立方体抗压强度试验、抗折强度试验、劈裂抗拉强度试验,探讨了粉煤灰掺量、水玻璃模数、液固比、骨胶比等砂浆配合比参数对其强度特性的影响规律,并揭示了配合比参数对机制砂地聚合物砂浆强度特性的影响机理。研究结果表明:随着粉煤灰掺量增加,机制砂地聚合物砂浆强度逐渐增强;但随着水玻璃模数和液固比的增加,机制砂地聚合物砂浆强度分别呈现出先增强后降低的趋势;随着骨胶比增加,机制砂地聚合物砂浆强度呈现逐渐降低的趋势。(2)通过机制砂地聚合物砂浆弹性模量试验,研究了粉煤灰掺量、水玻璃模数、液固比、骨胶比等砂浆配合比参数对其弹性模量的影响规律,并揭示了配合比参数对机制砂地聚合物砂浆弹性模量的作用机理。研究表明:随着粉煤灰掺量增加,机制砂地聚合物砂浆弹性模量逐渐增加;但随着水玻璃模数和液固比增加,机制砂地聚合物砂浆弹性模量呈现先增加后降低的趋势;随着骨胶比增加,机制砂地聚合物砂浆弹性模量呈现逐渐降低的趋势。(3)通过机制砂地聚合物砂浆抗渗性试验,研究了粉煤灰掺量、水玻璃模数、液固比、骨胶比等砂浆配合比参数对其抗渗性的影响规律,并揭示了配合比参数对机制砂地聚合物砂浆抗渗性的影响机理。研究表明:随着粉煤灰掺量增加,机制砂地聚合物砂浆渗水高度逐渐减小;随着水玻璃模数与液固比增加,机制砂地聚合物砂浆渗水高度呈现先减小后升高的趋势;随着骨胶比的增加,机制砂地聚合物砂浆渗水高度逐渐升高。(4)通过机制砂地聚合物砂浆抗开裂试验,研究了粉煤灰掺量、水玻璃模数、液固比、骨胶比等砂浆配合比参数对其抗开裂性能的影响规律,并揭示了配合比参数对机制砂地聚合砂浆抗开裂性能的响应机理。研究表明:随着粉煤灰掺量增加,机制砂地聚合物砂浆的开裂指数逐渐减小;随着水玻璃模数与液固比增加,机制砂地聚合物砂浆的开裂指数分别呈现先减小后增加的趋势;随着骨胶比的增加,机制砂地聚合物砂浆开裂指数逐渐增加。

关键词：机制砂地聚合物砂浆强度特性弹性模量抗渗性能抗开裂性能

纳米粒子和纤维协同增强地聚合物砂浆高温后力学性能研究

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纳米粒子和纤维协同增强地聚合物砂浆高温后力学性能研究

作者：赵燕坤郑州大学

学位级别：硕士

地聚合物材料是一种以无机SiO、AlO四面体为主要组成,结构上具有三维架状结构的新型无钙铝硅质胶凝材料,具有快硬、早强、低收缩、低渗透、耐久性好、耐高温和隔热等优点,制备工艺CO等有害气体排放量少,在水利、市政、道桥、地下等领域... 详细信息

地聚合物材料是一种以无机SiO、AlO四面体为主要组成,结构上具有三维架状结构的新型无钙铝硅质胶凝材料,具有快硬、早强、低收缩、低渗透、耐久性好、耐高温和隔热等优点,制备工艺CO等有害气体排放量少,在水利、市政、道桥、地下等领域具有很大的应用前景,有望成为替代水泥的新型绿色胶凝材料。以地聚合物作为胶凝材料,采用石英砂为骨料,掺入纳米材料和纤维可制备出力学性能及耐久性优良的新型结构修复加固材料,即纳米粒子和纤维协同增强地聚合物砂浆。然而,建筑结构及其构件在其服役期内除了承受常规的荷载,还有可能受到由爆炸产生的强动载或火灾等高温环境产生的热应力作用,因此,纳米粒子和纤维协同增强地聚合物砂浆的耐高温性能是一个十分值得研究的课题。本文结合宏观试验和微观测试分析,研究了纳米粒子和纤维协同增强地聚合物砂浆经受高温后的质量损失、基本力学性能、孔结构变化以及微观增强机理,并建立了相应的计算模型,主要研究内容与成果如下:(1)通过纳米粒子和纤维协同增强地聚合物砂浆配合比设计,确定了本文12组配合比,以及PVA纤维和纳米SiO的掺量范围。利用高温前后纳米粒子和纤维协同增强地聚合物砂浆试件质量损失及外观形貌变化,研究了纳米粒子和纤维协同增强地聚合物砂浆质量损失率和宏观形貌与温度之间的关系。结果表明,随着温度的不断升高,纳米粒子和纤维协同增强地聚合物砂浆质量损失不断增加,在600℃后趋于稳定,试样剩余质量大约80%,地聚合物砂浆外观颜色由青灰色变为了砖红色,基体变得酥脆。(2)通过高温后纳米粒子和纤维协同增强地聚合物砂浆试样的立方体抗压强度试验、抗折强度试验以及轴心抗压试验,分析了PVA纤维体积掺量、纳米SiO掺量和加热温度对地聚合物砂浆抗压强度、抗折强度和轴心抗压强度的影响,并拟合出了地聚合物复合砂浆强度受加热温度影响的变化曲线,分别建立了考虑立方体抗压强度-温度以及相对抗折强度-温度的地聚合物复合砂浆数学模型。结果表明,当温度低于200℃时,温度的升高对试样立方体抗压强度产生有利的影响,且抗压强度分别在PVA纤维体积掺量为0.8%和纳米SiO掺量为1.5%时达到最大值,当温度高于200℃时,试样立方体抗压强度持续降低。当温度低于100℃时,随着温度的升高,试样抗折强度和轴心抗压强度不断增加,且在本文掺量范围内,试样抗折强度随着PVA纤维体积掺量和纳米SiO掺量的不断增大而增加。(3)通过孔结构分析试验,测得了高温后纳米粒子和纤维协同增强地聚合物砂浆试样的几何参数(气泡的数量、大小和间距),分析了PVA纤维体积掺量、纳米SiO掺量及加热温度对地聚合物复合砂浆基体内部孔结构的影响。结果表明,温度低于200℃时,对地聚合物砂浆内部孔结构产生有利的影响,优化孔径大小。超过400℃时,造成内部基体损伤严重,孔隙率增加。一定掺量的PVA纤维和纳米SiO改善了孔径分布。(4)利用微观测试方法对高温后纳米粒子和纤维协同增强地聚合物砂浆试样进行了微观物相分析,研究了PVA纤维、纳米SiO和加热温度对地聚合物复合砂浆微观形态的影响,对地聚合物复合砂浆试件断裂破坏面进行了微观结构观测分析,应用宏观与微观相结合的观点,从微观层次上探明了纳米粒子与纤维协同作用对高温后地聚合物砂浆力学行为影响的作用机理。结果表明,在温度低于200℃时,地聚合物砂浆微观形貌有所改善,密实性增强。当温度超过200℃后,随着温度的不断升高,微观结构完整性变弱,呈现酥松状,裂缝横纵向开裂严重,水分大量散失,胶体分解烧结严重。PVA纤维和纳米SiO增强地聚合物砂浆经受200℃-400℃高温后,生成了短针状和簇状产物。

关键词：地聚合物砂浆 PVA纤维纳米SiO2 加热温度力学性能强度计算模型 SEM

粒化高炉矿渣代砂地聚合物砂浆的强度特性及微观分析

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新疆农业大学学报 2023年第2期46卷 159-165页

作者：刘博何建村王怀义杨桂权贺传卿新疆农业大学水利与土木工程学院乌鲁木齐830052 新疆水利厅水资源规划研究所乌鲁木齐830000 新疆水利水电科学研究院乌鲁木齐830049

为研究粒化高炉矿渣地聚合物砂浆的强度特性及孔隙结构特征,采用不同掺量(0%、30%、50%、70%、100%)的粒化高炉矿渣,测试了不同龄期(3、7、28 d)地聚合物砂浆的抗压强度、抗折强度和劈裂抗拉强度等力学性能,分析不同代砂率砂浆的孔隙结... 详细信息

为研究粒化高炉矿渣地聚合物砂浆的强度特性及孔隙结构特征,采用不同掺量(0%、30%、50%、70%、100%)的粒化高炉矿渣,测试了不同龄期(3、7、28 d)地聚合物砂浆的抗压强度、抗折强度和劈裂抗拉强度等力学性能,分析不同代砂率砂浆的孔隙结构特征,并采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和扫描电镜(SEM)对其微观结构特征进行分析。结果表明,粒化高炉矿渣代砂地聚合物砂浆早期阶段的强度小于全河砂组,但其7~28 d的抗压强度增长速率大于全河砂组;相同养护龄期30%代砂率的地聚合物砂浆的气泡间距系数和孔隙率小,平均弦长大,内部结构更致密。XRD、FTIR和SEM结果显示,粒化高炉矿渣的掺加并未改变晶相结构的种类,随代砂率的提高,900~1200 cm^(-1)波数内,Si(Al)-O结构增多,C-(A)-S-H衍射峰逐渐增强,粒化高炉矿渣的掺加优化了内部孔隙结构,改善界面过渡区域的缺陷。综合考虑,30%代砂率其内部结构更为密实,表现出较高的强度特性。

关键词：粒化高炉矿渣地聚合物砂浆抗压强度孔隙结构微观结构