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干燥引起的初始缺陷对混凝土宏观性能的影响

建筑材料学报 2018年第6期21卷 892-899页

作者：李曙光郝伟男陈改新纪国晋卿龙邦中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室北京100038 河北工业大学土木与交通学院天津300401

将制备的混凝土试件分别标养3,7,28d(试件编号记为SC3,SC7和SC28)后置于干燥环境(21℃,相对湿度37%)中,在不同试验龄期测试上述3种试件的力学性能、抗冻性能和抗氯离子渗透性.基于弹性波波速来定量表征由干燥引起的混凝土初始缺陷程度,... 详细信息

将制备的混凝土试件分别标养3,7,28d(试件编号记为SC3,SC7和SC28)后置于干燥环境(21℃,相对湿度37%)中,在不同试验龄期测试上述3种试件的力学性能、抗冻性能和抗氯离子渗透性.基于弹性波波速来定量表征由干燥引起的混凝土初始缺陷程度,并结合微裂纹密度、扫描电镜(SEM)、压汞试验等微观分析技术探讨了混凝土初始缺陷的内在机理.结果表明:虽然SC3和SC7系列试件的28d抗压强度、劈拉强度与SC28系列试件无明显差别,但在90d龄期时SC3系列试件的抗压强度、劈拉强度较SC28系列试件降低11%和13%,SC7系列试件的抗压强度、劈拉强度比SC28系列试件分别降低7%和6%;SC3和SC7系列试件的28,90d龄期抗冻性能和抗氯离子渗透性均明显低于SC28系列试件;混凝土的干燥初始缺陷与其孔径分布、微裂纹密度有关,SC3系列试件的有害/多害孔含量和微裂纹密度最高,SC7系列试件次之,SC28系列试件最低.

关键词：混凝土干燥初始缺陷宏观性能微裂纹

服役XLPE电缆绝缘微观结构与宏观性能的关联性研究

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服役XLPE电缆绝缘微观结构与宏观性能的关联性研究

作者：徐磊陕西理工大学

学位级别：硕士

交联聚乙烯(Cross-linked polyethylene,XLPE)电力电缆因具有优良的介电和理化性能,且安装、敷设较为简单,不受高度落差等优点,逐渐取代乙丙橡胶(EPR)电缆和充油电缆。但在XLPE电缆的运行过程中,如热老化、电老化、电化学老化、水树老... 详细信息

交联聚乙烯(Cross-linked polyethylene,XLPE)电力电缆因具有优良的介电和理化性能,且安装、敷设较为简单,不受高度落差等优点,逐渐取代乙丙橡胶(EPR)电缆和充油电缆。但在XLPE电缆的运行过程中,如热老化、电老化、电化学老化、水树老化等均会引发电缆绝缘结构与性能的改变,甚至导致击穿事故的发生,严重影响电缆的安全稳定运行。因此,研究服役电缆微观结构和宏观性能的劣化规律,以及二者之间的关联性,对于正确评估电缆运行状态、合理分析电缆故障原因具有重要的意义。本文针对服役不同时间的110k V XLPE电缆,主要开展了以下研究:首先,通过采用傅里叶红外光谱、差示扫描量热、扫描电子显微等实验手段,对XLPE的微观结构劣化规律进行表征。结果表明:服役前期,XLPE的微观结构变化不明显;但随着服役时间增加,微观结构开始快速劣化,具体表现为C=O、C=C、-OH等官能团数量增多,结晶度、熔融温度下降以及球晶结构的完整性降低且球晶平均尺寸减小。此外,XLPE内层绝缘较外层绝缘在服役过程中微观结构的劣化更为明显,这可能由内层绝缘在服役过程中经受了更高的温度所导致。接着,通过热重分析、宽频介电谱及工频击穿实验对XLPE宏观性能的劣化规律进行研究。结果表明:随着服役时间增加,XLPE的热降解在更低的温度即开始发生,介电常数和低频损耗均增大,工频击穿场强出现明显下降。同时,内层绝缘的宏观性能也表现出了更快的劣化速率。上述宏观性能的变化中,热降解温度的下降可以归因于氧化反应、热电子轰击分子链导致的XLPE分子量的下降;介电常数的增大可以归因于C=O、C=C、-OH等极性小分子数量的增大;低频损耗的增大可以归因于载流子数量增多所引发的电导损耗的增大;影响工频击穿场强的因素较多,可能包括载流子数量的增多、自由体积的增大以及结晶度增大多导致的载流子自由行程增大等。最后,对不同敷设方式下的XLPE试样的微观结构及宏观性能劣化规律进行研究,并采用COMSOL仿真软件对三种敷设方式下的导体施加相同的载流量并观察其温度变化,用以对试验规律进行验证。结果表明:以施加电流为938A为例,直埋、排管及电缆沟道敷设时绝缘所承受的最高温度分别为89.98C、100.95C、82.32C。电缆沟道敷设方式因敷设空间大、空气对流速度快,所以在电缆本体温度升高时能更快将热量散出,故在劣化程度较排管敷设及直埋敷设更小,体现在熔融温度、结晶度有了小幅度的提高,球晶完善度更高,且平均尺寸保持在更大的范围内。另外,因为老化程度最小,试样内部断链、羰基极性基团含量少,则在介电常数与介电损耗角正切方面较排管敷设及直埋敷设上升幅度小,且工频击穿场强在三者中最大。而排管敷设因散热困难,在服役过程中劣化程度最深,故在微观结构与宏观性能方面变化最大。

关键词：交联聚乙烯电力电缆敷设方式 COMSOL 微观结构宏观性能

SBS改性沥青显微相态与宏观性能相关性研究

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建筑材料学报 2016年第1期19卷 119-123,142页

作者：王明刘黎萍吴后选同济大学道路与交通工程教育部重点实验室上海201804 江西省交通运输厅南昌至樟树高速公路改扩建项目建设办公室江西丰城331131

采用类似软化点环的小盛样皿自然流动成型制备显微相态观测样本,探讨样本平整度及放大倍数对获取真实反映改性剂显微相态的影响;在此基础上,观测了不同储存时间的SBS改性沥青样本和不同厂家提供的成品改性沥青的显微相态,并对改性沥青... 详细信息

采用类似软化点环的小盛样皿自然流动成型制备显微相态观测样本,探讨样本平整度及放大倍数对获取真实反映改性剂显微相态的影响;在此基础上,观测了不同储存时间的SBS改性沥青样本和不同厂家提供的成品改性沥青的显微相态,并对改性沥青宏观性能指标进行测试.结果表明:不加盖玻片可以保证改性剂不受外力的扰动,显微相态更加真实;SBS改性剂含量(质量分数)约4.5%时,改性剂经过2个月的溶胀发育,形成了类似"蜥蜴皮肤"的均匀、密实、稳定的互穿网状结构;成品改性沥青普遍存在离析现象,其显微相态呈现聚结形态.可见,SBS改性沥青显微相态与其宏观性能指标相关性较大.荧光显微技术在检测改性沥青性能指标方面,具有制样简单、测试方便迅速的极大优势.

关键词： SBS改性沥青样本平整度显微相态网状结构宏观性能

DCLR改性沥青宏观性能与微观相对分子质量分布关系

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建筑材料学报 2016年第5期19卷 939-944页

作者：许鹰季节索智赵永尚北京建筑大学土木与交通工程学院北京100044 北京节能减排关键技术协同创新中心北京100044 北京市城市交通基础设施建设工程技术研究中心北京100044 首都世界城市顺畅交通协同创新中心北京100044

为了研究煤直接液化残渣（direct coal liquefaction residue,DCLR）改性沥青宏观性能与微观相对分子质量分布的关系,以70#沥青为基质沥青,对DCLR掺量（DCLR与基质沥青的质量比）分别为5%,10%,15%和20%的改性沥青,利用PG分级体系和针入... 详细信息

为了研究煤直接液化残渣（direct coal liquefaction residue,DCLR）改性沥青宏观性能与微观相对分子质量分布的关系,以70#沥青为基质沥青,对DCLR掺量（DCLR与基质沥青的质量比）分别为5%,10%,15%和20%的改性沥青,利用PG分级体系和针入度分级体系分析了DCLR对沥青宏观性能（高温性能、低温性能、疲劳性能）的影响;同时,采用凝胶色谱仪测试DCLR改性沥青的相对分子质量分布,分析分布参数LMS（大分子区）,MMS（中分子区）和SMS（小分子区）所占比例与沥青宏观性能之间的关系.结果表明：DCLR可显著改善沥青的高温性能,但也会明显降低沥青的低温性能和疲劳性能;DCLR改性沥青更适合作为沥青路面结构的中面层来提高路面的高温抗变形能力,建议DCLR的掺量为5%,适用于1～4气候分区;相对分子质量分布参数LMS所占比例与沥青的宏观性能具有显著的相关性,据此可建立两者在不同温度下的指数关系模型.

关键词：煤直接液化残渣改性沥青宏观性能相对分子质量分布凝胶色谱分析

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水泥混凝土宏观性能与孔结构量化关系模型

哈尔滨工程大学学报 2015年第11期36卷 1459-1464页

作者：于蕾张君张金喜马宝成清华大学土木系建筑材料研究所北京100084 交通运输部公路科学研究所北京100088 北京工业大学交通学院北京100124

为建立水泥混凝土宏观与微观性能之间的量化关系,以交通基础设施经常承受的干湿循环、氯盐侵蚀、碳化和冻融循环4种劣化因素为对象,设计了模拟自然环境的多种劣化因素综合作用的水泥混凝土室内耐久性试验方法。分别测试混凝土的宏观和... 详细信息

为建立水泥混凝土宏观与微观性能之间的量化关系,以交通基础设施经常承受的干湿循环、氯盐侵蚀、碳化和冻融循环4种劣化因素为对象,设计了模拟自然环境的多种劣化因素综合作用的水泥混凝土室内耐久性试验方法。分别测试混凝土的宏观和微观性能,提出相对变化率概念,并给出相对变化率指标的计算方法。运用层次分析法、归一化方法以及灰色关联理论,计算宏微观性能关联度及孔结构对宏观性能的影响权重。最终建立了微观孔结构特征变化与宏观性能变化之间的量化关系模型。通过测试混凝土微观孔结构参数变化,运用该模型,可以推算出混凝土宏观性能的劣化程度。

关键词：混凝土孔结构宏观性能灰色关联层次分析法

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磷石膏基材料的宏观性能与孔结构的关系

材料研究学报 2013年第6期27卷 631-640页

作者：候姣姣梅甫定中国地质大学工程学院武汉430074

用压汞法测量孔隙分布、孔隙率和体积、特征孔隙尺寸、孔隙比表面积,描述了磷石膏基材料的连续相、分散增强相和分散劣化相在其空间内的多维渗流关系,研究了这些参数对不同掺量下试件抗压强度的影响。结果表明,磷石膏基材料在低含水量... 详细信息

用压汞法测量孔隙分布、孔隙率和体积、特征孔隙尺寸、孔隙比表面积,描述了磷石膏基材料的连续相、分散增强相和分散劣化相在其空间内的多维渗流关系,研究了这些参数对不同掺量下试件抗压强度的影响。结果表明,磷石膏基材料在低含水量条件下水化不充分,孔隙压力大,易出现连通的大毛细孔和微裂纹,导致强度降低;各原料添加量的不同改变孔渗流作用,导致磷石膏基材料在3-200 nm和200 nm-8μm区间出现明显的孔隙分布峰;试件的抗压强度与孔在三维空间出现渗流通路的临界点强度比随着水灰比的增加而降低,且其比值与孔形状因子和体积分数大致符合幂律概率分布规律,即σP/σ0=AXBφ;本孔结构强度模型σP=σ0(1-∑βjSi)n拟合曲线表现出一定的相关性,弥补了现有几种模型中不同孔结构范围预测值与实际值偏离较大的不足。

关键词：无机非金属材料孔结构宏观性能抗压强度磷石膏基材料

减缩措施对陶粒混凝土干燥收缩及宏观性能的影响

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新型建筑材料 2020年第12期47卷 30-34页

作者：刘宁王初生宁夏交通建设工程质量监督局宁夏银川750011 重庆工商大学重庆400067

研究了减缩剂、不同长度聚丙烯纤维和透水模板布3种减缩措施及其复合使用对陶粒混凝土干燥收缩和宏观性能的影响。结果表明:当单独采取减缩措施时,透水模板布的减缩率最大,达37.1%;其次是高掺量的减缩剂,其减缩率为34.0%;长度短的聚丙... 详细信息

研究了减缩剂、不同长度聚丙烯纤维和透水模板布3种减缩措施及其复合使用对陶粒混凝土干燥收缩和宏观性能的影响。结果表明:当单独采取减缩措施时,透水模板布的减缩率最大,达37.1%;其次是高掺量的减缩剂,其减缩率为34.0%;长度短的聚丙烯纤维减缩率仅为7.2%。当复合采取减缩措施时,减缩率都有提高,且减缩剂与透水模板布复合使用的减缩率最高,达46.8%。除单独使用聚丙烯纤维外,无论是单独还是复合采取减缩措施,都能提高陶粒混凝土的内部相对湿度。各减缩措施均能降低陶粒混凝土的孔隙率,细化孔径,且对陶粒混凝土的工作与力学性能无负面影响。

关键词：减缩措施陶粒混凝土干燥收缩宏观性能

高黏剂对高黏弹改性沥青宏观性能和微观结构的影响

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城市道桥与防洪 2023年第9期 246-250,M0020页

作者：邹武坤赵梦珍丁旋周启伟宋兴华吉安市公路勘察设计院江西吉安343000 招商局重庆交通科研设计院有限公司重庆市400067 重庆交通大学重庆市400074

通过常规性能试验、动力黏度试验、弹性恢复试验和Brookfield黏度试验,研究了高黏剂种类和掺量对高黏弹改性沥青宏观性能的影响,利用荧光显微镜探究了改性沥青微观结构变化,评价了自主研发的高黏剂制备的STC-10高黏弹沥青混合料路用性... 详细信息

通过常规性能试验、动力黏度试验、弹性恢复试验和Brookfield黏度试验,研究了高黏剂种类和掺量对高黏弹改性沥青宏观性能的影响,利用荧光显微镜探究了改性沥青微观结构变化,评价了自主研发的高黏剂制备的STC-10高黏弹沥青混合料路用性能。结果表明:不同类型高黏剂均能显著降低改性沥青针入度,提高软化点和延度,但对60℃动力黏度和135℃黏度有不同影响。高黏剂掺量提高导致改性沥青中零散的聚合物微粒向网络结构转变,网络结构间出现明显过渡区,对改性沥青高低温性能的增强具有重要作用。STC-10沥青混合料各项性能指标均满足相关规范技术要求,证明高黏弹改性沥青和STC-10级配在超薄罩面中应用具有可行性。研究成果为新型高黏弹改性沥青在同步超薄罩面中的应用提供了科学依据。

关键词：道路工程高黏弹改性沥青宏观性能微观结构 STC-10沥青混合料路用性能

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建筑材料的微观结构与宏观性能研究

居舍 2023年第13期 34-37页

作者：胡文广山东中科工程质量检测有限公司

随着建筑材料科学技术的不断发展，越来越多的新材料被应用到建筑行业中。建筑材料的微观结构与宏观性能之间存在着密切的联系，深入研究建筑材料的微观结构与宏观性能对于提高建筑材料的性能和质量具有重要意义。本文主要对建筑材料的... 详细信息

随着建筑材料科学技术的不断发展，越来越多的新材料被应用到建筑行业中。建筑材料的微观结构与宏观性能之间存在着密切的联系，深入研究建筑材料的微观结构与宏观性能对于提高建筑材料的性能和质量具有重要意义。本文主要对建筑材料的微观结构和宏观性能进行系统研究，采用先进的测试技术和分析方法，揭示建筑材料中微观结构和宏观性能之间的关系，并探讨了材料在不同应力状态下的变化规律。研究结果表明，建筑材料的微观结构对其宏观性能有重要影响，进一步深入研究建筑材料的微观结构和宏观性能，对制备高强度、高韧性、高耐久性的建筑材料具有指导作用。

关键词：建筑材料微观结构宏观性能测试技术分析方法