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水利学报 2017年第12期48卷 1447-1455页

作者：姚国友徐梦珍安雪晖严振瑞秦晓川清华大学水利水电工程系水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084 广东省水利电力勘测设计研究院广东广州510635

沼蛤侵蚀给混凝土带来的性能影响对防治措施的选择与决策具有重要的参考意义。对于受侵蚀1年的自制试件和受侵蚀20余年的现场芯样,本文采用浸泡增重法、压汞法、场发射环境扫描电镜法和热重法分别测试了有贝附着组和无贝对照组的表层吸... 详细信息

沼蛤侵蚀给混凝土带来的性能影响对防治措施的选择与决策具有重要的参考意义。对于受侵蚀1年的自制试件和受侵蚀20余年的现场芯样,本文采用浸泡增重法、压汞法、场发射环境扫描电镜法和热重法分别测试了有贝附着组和无贝对照组的表层吸水率、表层孔隙特征与孔径分布、表层形貌和成分变化,以及表层钙成分含量变化这4个指标,研究了沼蛤侵蚀混凝土前后以及侵蚀时间对微观性能的影响。定量分析表明:沼蛤附着侵蚀混凝土后,混凝土不同尺寸的孔隙均有增加,同时表观密度分别下降了13.5%(侵蚀1年)和19.5%(侵蚀20余年),表层吸水率分别增加了82%(侵蚀1年)和101%(侵蚀20余年),混凝土表面的铝元素、铁元素和锰元素大幅增加,钙元素尤其是碳酸钙流失严重,分别减少了41.7%(侵蚀1年)和82%(侵蚀20余年)。因此,沼蛤的侵蚀会造成混凝土的微观性能损伤,受侵蚀时间越长,性能损伤越严重。

关键词：沼蛤性能损伤吸水率孔隙特征表层形貌钙成分

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PZT铁电薄膜的离子束刻蚀工艺与性能损伤研究

PZT铁电薄膜的离子束刻蚀工艺与性能损伤研究

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作者：朱学进湘潭大学

学位级别：硕士

由于铁电薄膜材料优异的电学性能、稳定的温度特性和丰富的材料体系,近年来,基于硅工艺的铁电器件在微电子机械系统、新能源光伏,尤其是非挥发性存储器等领域具有广泛应用。通过图形化工艺制作一定规则图形的铁电薄膜是其集成应用的基... 详细信息

由于铁电薄膜材料优异的电学性能、稳定的温度特性和丰富的材料体系,近年来,基于硅工艺的铁电器件在微电子机械系统、新能源光伏,尤其是非挥发性存储器等领域具有广泛应用。通过图形化工艺制作一定规则图形的铁电薄膜是其集成应用的基础。随着微电子工艺的不断发展,制作更小尺寸的铁电薄膜有利于提高铁电存储密度、降低生产成本。但图形化工艺过程导致的铁电性能损伤越来越严重,已成为制约铁电器件发展的重要原因之一。锆钛酸铅(PZT)是最有代表性的铁电材料,具有剩余极化值大、矫顽场值小、结晶温度低等优点,成为铁电薄膜材料的研究热点。本论文采用离子束刻蚀法(IBE)对溶胶-凝胶法制备的PZT铁电薄膜微图形化工艺进行了研究,研究了刻蚀工艺参数对图形质量、铁电性能的影响和刻蚀损伤的工艺方法改善。其主要研究内容如下:(1)采用溶胶-凝胶法(Sol-Gel法)制备Pb1.1(Zr0.52,Ti0.48)O3薄膜。研究了退火温度对PZT薄膜铁电性能的影响。在最佳退火温度650°C下制备出剩余极化值约25μC/cm2、矫顽场值约100 kV/cm的PZT铁电薄膜。(2)优化了PZT铁电薄膜刻蚀保护层(ILR-1050型光刻胶)的制备工艺参数,研究了曝光能量、前烘温度、显影时间、后烘温度等对刻蚀保护层表面质量和侧壁的影响。通过优化工艺,获得了最佳的光刻工艺参数,如甩胶转速4500rpm,前烘温度90°C,曝光时间12 s,显影时间60 s,后烘温度120°C。得到了表面平整、边线平直、显影干净、图形完整的光刻胶图形。(3)研究了离子束入射角、屏极电压、氩气流量等刻蚀参数对PZT铁电薄膜刻蚀速率和表面粗糙度的影响。实验发现,当氩气流量为7 sccm、屏级电压值为600 V、氩离子束的入射角度约为45o时,是最优的工艺参数。此时,刻蚀速率达到最大值25 nm/min,表面粗糙度值Rq(均方根)和Ra(算术平均值)分别为0.976 nm和0.776 nm且它们的降幅分别达到65.2%和65.9%。(4)从刻蚀PZT铁电薄膜的厚度比值和图形尺寸两个方面,研究了它们的刻蚀性能损伤问题。发现当刻蚀等比例厚度时,由于缺陷的畴钉扎作用,矫顽场随初始薄膜厚度的增大而减小。随着PZT铁电电容尺寸的增大,由于基板对铁电薄膜的夹持作用,形成了更大的界面势阱,导致矫顽场增加。研究表明采用非晶刻蚀工艺后,PZT薄膜的铁电性能几乎能恢复到刻蚀前,如矫顽场值、漏电流、疲劳性能等。采用两步刻蚀法刻蚀非晶PZT薄膜时,它的铁电性能会得到更好的改善。

关键词： PZT铁电薄膜溶胶-凝胶法离子束刻蚀工艺光刻工艺性能损伤

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高温后混凝土微观结构演化及RC梁性能研究

高温后混凝土微观结构演化及RC梁性能研究

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作者：尤作凯北京建筑大学

学位级别：硕士

随着城市化进程的加快，各种因素导致火灾发生的可能性增大，火灾造成大量的生命和财产损失。混凝土结构是我国建筑结构的主要形式之一，并且在今后相当长的时期内仍然是主要的建筑结构形式。在长达几十年的服役期内，混凝土结构遭受火... 详细信息

随着城市化进程的加快，各种因素导致火灾发生的可能性增大，火灾造成大量的生命和财产损失。混凝土结构是我国建筑结构的主要形式之一，并且在今后相当长的时期内仍然是主要的建筑结构形式。在长达几十年的服役期内，混凝土结构遭受火灾威胁的可能性非常大。钢筋混凝土结构遭受火灾后，会造成不可恢复的破坏，影响它的工作性能。本文主要进行钢筋混凝土结构高温后的力学性能损伤研究以及探索高温后钢筋混凝土结构损伤机理与评估手段，为建立高温后钢筋混凝土结构性能损伤评估体系提供理论基础和科学依据，以适应工程实际的需要。研究混凝土高温后微观结构演化机理。根据火灾后混凝土的微观结构（X射线衍射图谱、扫描电镜照片）和超声波测试结果进行分析，在综合分析的基础上，确定样品的过火温度范围，为高温后混凝土结构的温度场分析提供依据。将通过微观结构分析确定的过火温度同热电偶实测的温度对比，数据吻合较好。初步建立微观结构演化与温度历程、抗压性能之间的关系模型，从而对遭受火灾或经其他高温历程的混凝土结构的无损检测、损伤分析及结构评估乃至确定加固方案等有所裨益。以某实际工程为依据，制作8根钢筋混凝土简支梁。首先进行简支梁过火试验，主要分析钢筋混凝土简支梁在火灾中的截面温度场分布规律、温度场分布与截面尺寸大小的关系、温度场分布与火损等级的关系等;然后进行火灾后简支梁静力荷载试验，测定简支梁跨中挠度、跨中混凝土的应变、纵向钢筋的应变以及极限承载力并计算出截面刚度，与未过火梁的实验数据进行对比，最终确定火灾后简支梁的等效刚度与简支梁承载能力等力学性能的损伤程度，为结构分析与加固方案提供必要的参数依据。最后利用宽度折减法计算火灾后钢筋混凝土简支梁的刚度，推导出可用于工程实践的公式，计算结果与实验结果对比较好。利用有限元软件ABAQUS对简支梁截面温度场进行数值模拟分析，模拟结果与热电偶实测结果拟合较好;将传热分析结果导入钢筋混凝土简支梁模型，使用顺序耦合方法，对其进行火灾后的力学性能分析，分析结果与实验结果吻合较好。

关键词：混凝土高温后微观结构简支梁性能损伤有限元模拟

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矿粉的物理性质与化学性质对沥青混合料耐冻融性的影响研究

矿粉的物理性质与化学性质对沥青混合料耐冻融性的影响研究

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作者：王天伟哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

目前针对沥青混合料中矿粉的性质研究已经开展了很多工作,但是对于矿粉性质对于沥青混合料长期路用性能的影响研究较少。因此本文将针对黑龙江省的气候条件,研究矿粉的物理与化学性质对沥青混合料耐冻融性的影响。基于以上原因,本文将... 详细信息

目前针对沥青混合料中矿粉的性质研究已经开展了很多工作,但是对于矿粉性质对于沥青混合料长期路用性能的影响研究较少。因此本文将针对黑龙江省的气候条件,研究矿粉的物理与化学性质对沥青混合料耐冻融性的影响。基于以上原因,本文将首先分析矿粉性质对冻融循环作用下沥青胶浆性能变化的影响,其次利用分子动力学方法研究不同控制条件下,矿粉中矿物组成与沥青之间的吸附性能,最后通过随机森林的方法来研究矿粉性质对沥青混合料在受到冻融作用后的性能衰变规律的影响,以此来指导矿粉的选择与应用。首先,利用傅里叶红外光谱以及原子力显微镜对经过冻融循环的不同沥青胶浆进行化学成分的研究以及表面特性的分析,并得到沥青胶浆流变性能变化的规律,将沥青胶浆的宏观流变性能与微观状态有效的结合起来。运用数据挖掘中的随机森林方法,得到矿粉的不同性质对沥青胶浆性能变化的影响的重要性程度。其次,基于分子动力学方法建立沥青与矿粉中主要矿物的界面接触模型,以Materi al Studio软件为基础,根据动力学模拟后的两相接触模型,以整体势能和各部分势能之和的差值,即界面能,作为衡量矿物和沥青粘附性能的优劣,并对混合后的矿物与沥青的接触界面进行界面能计算,得到不同杂质对沥青与矿粉的粘附性能的影响。同时模拟水分子存在时沥青与矿物的界面能的变化,得到不同种混合矿物的界面能的大小。最后,对冻融循环作用下的沥青混合料进行性能变化的研究。以空隙率作为体积指标,以马歇尔稳定度作为力学指标,得到不同矿粉形成的混合料在冻融循环作用下的性能损伤规律。利用logistic模型,对沥青混凝土的损伤规律进行预测,以空隙率损伤度以及马歇尔稳定度损伤度达到25%时候的冻融循环次数作为沥青混合料的耐冻融性评价指标,通过随机森林的方法,得到矿粉的不同性质对沥青混合料的耐冻融性的影响程度,根据重要性程度来改进矿粉的技术指标要求。

关键词：冻融循环矿粉性质微观层面分子动力学性能损伤随机森林分析

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