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基于最紧密堆积理论超密实再生砂浆制备研究

建筑结构学报 2021年第S1期42卷 466-472页

作者：高嵩李秋义李楠金祖权青岛理工大学土木工程学院山东青岛266033 青岛农业大学建筑工程学院山东青岛266109 辽宁省朝阳生态环境监测中心辽宁朝阳122000

再生混凝土或再生砂浆通常被认为力学和耐久性能较低,为研究再生水泥基材料性能,利用颗粒最紧密堆积理论,根据超细再生微粉和超细矿物掺合料颗粒粒径分布,将不同细度颗粒进行合理掺配,使胶凝体系最大程度上接近紧密堆积,制备出超密实再... 详细信息

再生混凝土或再生砂浆通常被认为力学和耐久性能较低,为研究再生水泥基材料性能,利用颗粒最紧密堆积理论,根据超细再生微粉和超细矿物掺合料颗粒粒径分布,将不同细度颗粒进行合理掺配,使胶凝体系最大程度上接近紧密堆积,制备出超密实再生砂浆,并计算粒径分布的分形维数,探讨其对抗压强度和孔隙率的影响。研究结果表明:最紧密堆积的混合料粒径分布具备分形特征,粒径分布的分形维数值越小,颗粒粒径分布越复杂,整体密实程度越高;粒径分布分形维数值较高的混合胶凝粉体,制备的试样早期强度较低。此外,利用最紧密堆积原理制备的超密实胶凝体系的孔隙率低于简单混合的胶凝体系试验组的孔隙率,孔径分布也更合理。

关键词：超细矿物掺合料颗粒级配紧密堆积理论分形维数孔隙率

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紧密堆积理论优化的固井材料和工艺体系

钻井液与完井液 2001年第6期18卷 1-9页

作者：黄柏宗中国石油天然气集团公司工程技术研究院

常规固井水泥浆在混合和泵送顶替时的最优性能与长期层间封隔水泥环柱所要求的力学性能总是矛盾的,在密度低或高时矛盾更加突出。粉末技术和钠米材料以及微细颗粒大小分布测试技术的发展,促进了材料力学的发展,材料科技工作除关注化学... 详细信息

常规固井水泥浆在混合和泵送顶替时的最优性能与长期层间封隔水泥环柱所要求的力学性能总是矛盾的,在密度低或高时矛盾更加突出。粉末技术和钠米材料以及微细颗粒大小分布测试技术的发展,促进了材料力学的发展,材料科技工作除关注化学键力的开发外,更注意颗粒间范德华力的开发,并发现紧密堆积理论是获得高性能固井材料的关键。利用紧密堆积理论与颗粒大小分布技术,使微细胶凝颗粒挤入材料的空隙,材料的胶空比大幅度降低,提高颗粒间的范德华力,从而创造出了新一代高性能胶凝材料。但用于紧密堆积的微细胶凝颗粒应是水化膜薄、外形呈球形、具有较好活性的颗粒。介绍了线性堆积密度模型以及二元系统的最大堆积密度与微细胶凝材料直径的关系,提出二元系统最大堆积时微细胶凝材料的体积分数为0.18～0.27,对于密度与水泥相近的微细胶凝材料,其最佳掺量为18％～27％,指出二元充填微细胶凝材料的尺寸应在被填充材料颗粒尺寸的1/2.5至1/10范围内;提出了干混材料堆积体积分数(PVF)的概念,PVF值越高,水泥浆性能越好。新一代高性能固井材料包括低密度高性能水泥浆、常规高性能水泥浆、高密度高性能水泥浆、微矩阵水泥和微细优化水泥,介绍了新型固井材料性能的优化设计以及与微细优化水泥相应的新的固井工艺——超低?

关键词：高性能水泥浆紧密堆积理论油气井固井工艺体系颗粒大小分布颗粒类型干混物最大堆积原理堆积体系分数

基于最紧密堆积理论合理选择UHPC的减水剂掺量

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硅酸盐通报 2019年第5期38卷 1503-1509页

作者：王哲肖勋光水中和冷勇童瑶余睿王鑫鹏武汉理工大学材料科学与工程学院武汉430000 中山市武汉理工大学先进工程技术研究院中山528400 硅酸盐建筑材料国家重点实验室武汉430000

研究了减水剂掺量对超高性能混凝土的湿堆积密实度、工作性能以及强度的影响,进而得到减水剂掺量的最优选择区间。试验结果表明,超高性能混凝土强度最高时的减水剂掺量为3%,工作性能最优时的减水剂掺量为4%,因此,减水剂掺量的最优选择... 详细信息

研究了减水剂掺量对超高性能混凝土的湿堆积密实度、工作性能以及强度的影响,进而得到减水剂掺量的最优选择区间。试验结果表明,超高性能混凝土强度最高时的减水剂掺量为3%,工作性能最优时的减水剂掺量为4%,因此,减水剂掺量的最优选择区间为3%~4%。减水剂掺量的合理选择不仅能够降低能源消耗和成本,也对制备更高性能的超高性能混凝土具有重要意义。

关键词：紧密堆积理论超高性能混凝土减水剂掺量

基于骨料紧密堆积理论的混凝土力学性能及变形性能控制研究

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基于骨料紧密堆积理论的混凝土力学性能及变形性能控制研究

作者：王江山西南交通大学

学位级别：硕士

预应力混凝土连续刚构桥施工时进行的早龄期预应力张拉对混凝土弹性模量的发展速度提出了较高要求;收缩与徐变失控会导致预应力混凝土箱梁挠度过大及开裂问题。为优化混凝土早龄期力学性能及其发展特性,控制收缩与徐变发展,本文基于骨... 详细信息

预应力混凝土连续刚构桥施工时进行的早龄期预应力张拉对混凝土弹性模量的发展速度提出了较高要求;收缩与徐变失控会导致预应力混凝土箱梁挠度过大及开裂问题。为优化混凝土早龄期力学性能及其发展特性,控制收缩与徐变发展,本文基于骨料紧密堆积理论对混凝土配合比进行优化,随后开展力学性能及变形性能试验以探究该优化控制方法的效果,最后进行微观试验以对试验现象及优化控制方法的机理做出微观解释。主要研究工作如下:(1)通过试验探究了不同矿物掺合料对水泥净浆与胶砂的力学性能及其早龄期发展特性的影响。结果表明,掺量为15%的矿渣对水泥净浆及砂浆的早龄期力学性能影响较小,而掺入15%粉煤灰则有较大削弱作用,故选择掺量为15%的S75矿渣作为矿物掺合料。(2)开展了基于紧密堆积理论的混凝土优化控制试验,探究了两种单粒级粗骨料的掺配比例、砂率及浆骨比对混凝土早龄期力学性能及其发展特性的影响。结果表明,当5～10mm与10～20mm碎石的掺配比例为20:80、砂率为40%、浆骨比为32.5:67.5时,混凝土早龄期力学性能及其发展特性最佳。(3)针对优化前后的混凝土开展了无约束收缩试验,探究了优化控制方法对混凝土收缩特性影响。结果表明,优化后混凝土的总收缩降低了32.8%,自收缩降低了28.5%。开展了受压徐变试验,探究优化控制方法、不同使用环境与不同加载龄期对混凝土徐变特性的影响。试验结果表明,使用环境中的相对湿度对徐变系数的影响最大,当平均湿度从62.9%提升至92.7%时,徐变系数降低了44.5%～50.6%;优化控制方法的影响程度其次,优化后徐变系数降低了12.4%～23.9%;当加载龄期在5～10d范围内,相较其他因素其影响程度最小,徐变系数的变化幅度约为10%。(4)根据受压徐变试验数据,在CEB-FIP(1990)徐变预测模型的基础上考虑弹性模量成熟度对徐变特性的影响,引入影响系数β对原模型进行修正,得到了考虑弹性模量成熟度的混凝土徐变预测修正模型。(5)通过X射线荧光光谱分析(XRF)、扫描电子显微镜观测(SEM)及压汞试验(MIP),分析了胶凝材料的化学组成,观测分析了混凝土试样的微观形貌及孔径结构。分析表明,优化控制方法提高了混凝土颗粒体系的紧密堆积程度,减少了堆积空隙,当龄期为5d时显著降低了孔径150nm以上的有害孔及多害孔体积,当龄期为28d时显著降低了孔径3800nm以下的各级有害孔的体积。加长养护龄期明显减少了混凝土基体的微裂缝,显著减少了各级有害孔体积。

关键词：紧密堆积理论预应力混凝土弹性模量收缩徐变徐变预测

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紧密堆积理论与高性能矿物胶凝体系的发展

商品混凝土 2004年第3期 14-18页

作者：黄柏宗王德顺李锋尧张利萍杨郑新王琰河南省新星建材有限公司

紧密堆积理论基于材料的微观分析,通过干混合组份的选择及颗粒大小分布提高单位体积水泥中的填充固相。此外还通过在水泥浆中改善物质的表面性质,减少颗粒间的填充水及表面的润滑水,进一步提高单位体积水泥浆中的固相,使之形成高强的水... 详细信息

紧密堆积理论基于材料的微观分析,通过干混合组份的选择及颗粒大小分布提高单位体积水泥中的填充固相。此外还通过在水泥浆中改善物质的表面性质,减少颗粒间的填充水及表面的润滑水,进一步提高单位体积水泥浆中的固相,使之形成高强的水化产物,更加致密的水泥石。文中介绍了线性堆积密度模型,计算出二元系统最大堆积时微细胶凝材料体积分数为0.18-0.27,提出二元填充微细胶凝材料尺寸应为被填充材料尺寸的1/2.5-1/1O,并提出PVF(干混堆积分数)=∑绝对体积/∑散装体积的概念。

关键词：高性能胶凝浆紧密堆积理论颗粒大小分布颗粒类型干混物最大堆积原理堆积体积分数

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紧密堆积理论与高性能矿物胶凝体系的发展

紧密堆积理论与高性能矿物胶凝体系的发展

首届商品混凝土技术交流会

作者：黄柏宗王德顺李锋尧张利萍杨郑新王琰河南省新星建材有限公司

紧密堆积理论基于材料的微观分析,通过干混合组份的选择及颗粒大小分布提高单位体积水泥中的填充固相。此外还通过在水泥浆中改善物质的表面性质,减少颗粒间的填充水及表面的润滑水,进一步提高单位体积水泥浆中的固相,使之形成高强的水化产物,更加致密的水泥石。文中介绍了线性堆积密度模型,计算出二元系统最大堆积时微细胶凝材料体积分数为0.18-0.27,提出二元填充微细胶凝材料尺寸应为被填充材料尺寸的1/2.5-1/10,并提出PVF(干混堆积分数)=∑绝对体积/∑散装体积的概念。

关键词：高性能胶凝浆紧密堆积理论颗粒大小分布颗粒类型干混物最大堆积原理堆积体积分数

来源： cnki会议评论

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基于紧密堆积理论的低密度固井水泥浆设计

钻探工程 2021年第3期48卷 94-100页

作者：郑少军王凯伦刘思雨刘天乐蒋国盛白世卿中国地质大学(武汉)工程学院湖北武汉430074 中国地质大学(武汉)非常规固井与特种加固实验室湖北武汉430074

合理的颗粒级配是提高固井水泥环内部密实度、早期力学强度和界面胶结能力的关键。基于此,本文从几种典型的连续颗粒级配的紧密堆积理论中优选出DFE进行固井水泥浆体系设计,并通过大量实验首次确定了适宜G级油井水泥基深水固井水泥浆体... 详细信息

合理的颗粒级配是提高固井水泥环内部密实度、早期力学强度和界面胶结能力的关键。基于此,本文从几种典型的连续颗粒级配的紧密堆积理论中优选出DFE进行固井水泥浆体系设计,并通过大量实验首次确定了适宜G级油井水泥基深水固井水泥浆体系设计的n值最优范围:0.33~0.40。结合激光粒度分析仪实测结果,在粒径≤3.38μm、3.38~70.70μm、≥70.70μm三个范围内依次采用纳米CaCO_3(nano CaCO_3,以下简称“NC”)、G级油井水泥和漂珠,并按DFE(n=0.33~0.40)体积分布曲线进行混配。在此基础上,提出一种密度为1.50 g/cm^(3)的低成本低温早强三元固相级配水泥浆体系,并与漂珠二元固相水泥浆体系和NC二元固相水泥浆体系的性能进行对比。研究结果表明:该三元体系水泥石的抗压强度、抗折强度和二界面胶结强度相比于漂珠二元体系和NC二元体系分别提高了7%~21.1%、13.4%~51.9%和41.4%~122.2%。三元体系的固井水泥石在垂向上的最大密度差为0.022 g/cm^(3)。基于DFE设计的三元体系具有良好的流变性、稳定性和力学性能。DFE对于多元固井水泥浆体系的设计和应用具有一定的指导意义,在保证低密度的前提下能够有效地提高固井水泥石的早期强度和综合性能。

关键词：固井水泥浆紧密堆积理论 Dinger-Funk方程粒度分布力学性能

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基于紧密堆积理论的环氧混凝土配合比设计

河北工程大学学报（自然科学版） 2022年第2期39卷 39-44页

作者：单俊鸿张凯王稷良河北工程大学土木工程学院河北邯郸056038 交通运输部公路科学研究院北京100088

基于紧密堆积理论,采用MAA模型和Fuller最大密度理论选出了砂石骨料的最优级配,应用正交试验方法确定了环氧混凝土的最佳配合比,并进行了力学性能评价和微观分析。结果表明:砂石骨料经级配优化后,紧密堆积空隙率明显降低,最紧密堆积空... 详细信息

基于紧密堆积理论,采用MAA模型和Fuller最大密度理论选出了砂石骨料的最优级配,应用正交试验方法确定了环氧混凝土的最佳配合比,并进行了力学性能评价和微观分析。结果表明:砂石骨料经级配优化后,紧密堆积空隙率明显降低,最紧密堆积空隙率仅为22.23%。骨胶比对环氧混凝土劈裂抗拉强度具有显著性影响,水泥适合作为填料掺入环氧混凝土中。环氧混凝土的立方体抗压强度随龄期的增长而略有增长,且与环氧树脂的固化程度紧密相关,当环氧树脂完全固化时,环氧混凝土的立方体抗压强度基本不再随龄期而变化。经级配优化后,环氧混凝土的力学性能得到改善,立方体抗压强度有所提高。通过SEM微观测试分析发现,级配优化后的环氧混凝土内部有害缺陷明显减少,体系密实均匀,内部黏结力更强。

关键词：紧密堆积理论环氧混凝土骨料空隙率正交试验级配

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基于紧密堆积理论水泥基灌浆料配合比研究

三峡大学学报（自然科学版） 2022年第2期44卷 70-76页

作者：覃森沙吾列提·拜开依仲源新疆大学建筑工程学院乌鲁木齐830017 新疆建筑结构与抗震重点实验室(新疆大学) 乌鲁木齐830017 新疆机场(集团)有限责任公司乌鲁木齐830016

采用紧密堆积理论对高性能灌浆材料的配合比进行了设计,研究并优化了紧密堆积理论的分布模数n.将10~120目连续级配的石英砂和沙漠砂作为灌浆料的细骨料,利用Andreasen方程与Dinger-Funk方程进行骨料级配优化设计,使得灌浆材料结构内部... 详细信息

采用紧密堆积理论对高性能灌浆材料的配合比进行了设计,研究并优化了紧密堆积理论的分布模数n.将10~120目连续级配的石英砂和沙漠砂作为灌浆料的细骨料,利用Andreasen方程与Dinger-Funk方程进行骨料级配优化设计,使得灌浆材料结构内部达到一种较为致密的状态,降低了内部孔隙率,提高了抗压强度.试验研究发现:当分布模数n=0.37时,经Dinger-Funk方程优化后水泥基灌浆材料的颗粒级配更加合理,抗压强度表现更优.

关键词：高强灌浆料紧密堆积理论颗粒级配工作性抗压强度