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黄河淤泥免烧砖的制备及其性能表征

非金属矿 2023年第5期46卷 76-80页

作者：李圣军李正昊徐亮华磊葛雪祥樊曦樊传刚黄波安徽工业大学材料科学与工程学院安徽马鞍山243002 安徽省融工博大环保技术材料研究院有限公司安徽马鞍山243000 济南大学水利与环境学院山东济南250022

黄河淤泥塑性低,固化强度低,本试验以黄河淤泥为主要原料,矿物复合胶凝材料作为胶结材料,细砂为增强材料,制备黄河淤泥免烧砖试样(UFB),并研究细砂掺量对免烧砖试样性能的影响。结果表明,掺入细砂可提高淤泥免烧砖试样的抗压强度,降低... 详细信息

黄河淤泥塑性低,固化强度低,本试验以黄河淤泥为主要原料,矿物复合胶凝材料作为胶结材料,细砂为增强材料,制备黄河淤泥免烧砖试样(UFB),并研究细砂掺量对免烧砖试样性能的影响。结果表明,掺入细砂可提高淤泥免烧砖试样的抗压强度,降低吸水率,增大软化系数,提升抗冻融性能。在室温养护,固化剂掺量为16.67%,细砂掺量为5%,复合土中黄河淤泥和壤土的质量比为7∶3的条件下,免烧砖试样28 d抗压强度达13.78 MPa,吸水率为12.64%,软化系数为0.73,20次冻融循环后的强度损失率和质量损失率分别为5.1%和4.7%。提高养护温度在一定程度上可提高淤泥免烧砖试样的无侧限抗压强度。

关键词：黄河淤泥细砂抗压强度抗冻融性能免烧砖

硫铝酸盐-硅酸盐水泥-掺合料复合胶凝材料水化机理研究

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硫铝酸盐-硅酸盐水泥-掺合料复合胶凝材料水化机理研究

作者：沈昊西北民族大学

学位级别：硕士

如今关于硫铝酸盐水泥和普通硅酸盐水泥的复掺使用成为建筑材料领域的热点之一,两种水泥复掺既可以发挥各自的优势,又可以相互补足缺点。矿物掺合料和化学外加剂作为水泥的“调味品”,可以改善水泥的相关性能,又可以减少水泥使用中的成... 详细信息

如今关于硫铝酸盐水泥和普通硅酸盐水泥的复掺使用成为建筑材料领域的热点之一,两种水泥复掺既可以发挥各自的优势,又可以相互补足缺点。矿物掺合料和化学外加剂作为水泥的“调味品”,可以改善水泥的相关性能,又可以减少水泥使用中的成本。本文研究基于硫铝酸盐水泥-普通硅酸盐水泥复合胶凝材料体系,研究了掺入矿物掺合料和硼酸对基材体系的标准稠度用水量、凝结时间、胶砂抗折抗压强度、干燥收缩率、干燥质量变化率、抗碳化性能及抗冻融破坏性能,辅以XRD和SEM解释宏观现象,解释相关机理,得出相关结论:(1)在硫铝酸盐水泥-普通硅酸盐水泥复合胶凝材料体系中,随着硫铝酸盐水泥掺量的增加,标准稠度用水量先增大后减小,凝结时间减小且初终凝时间间隔缩短;随着矿物掺合料掺量的增加,标准稠度用水量增大,凝结时间些许延长;硼酸掺量的增加,使得硫铝酸盐-硅酸盐-矿物掺合料复合胶凝材料体系的标准稠度用水量减小,凝结时间延长。(2)两种水泥任意比例复掺使得强度相较于单种水泥降低,但安定性均合格;矿物掺合料的掺加,使得早期强度降低,后期强度提高,效果从高到低分别是:硅灰>矿粉>粉煤灰;硼酸的掺加,使得三元复合胶凝材料体系的强度提高,掺量为0.2%时,效果最好。(3)两种水泥复掺使得干燥收缩和干燥质量变化率相较于单种水泥有改善;矿物掺合料中的粉煤灰和矿粉,使得干缩率和干燥质量变化率降低,而硅灰使得干缩率和干燥质量变化率增大;硼酸的掺入,可以有效改善三元复合胶凝材料体系的干燥收缩,使得干缩率和干燥质量变化率降低。干燥收缩率与干燥质量变化率同步变化。(4)两种水泥复掺使得抗碳化性能和抗冻融性能得到改善;矿物掺合料的掺入,使得抗碳化性能和抗冻融性能比二元复合胶凝材料体系更加优秀,硅灰的掺入最为优秀;硼酸的掺入使得三元复合胶凝材料体系的抗碳化性能和抗冻融性能更加优秀。(5)硫铝酸盐水泥-普通硅酸盐水泥-矿粉-硅灰复合胶凝材料体系通过试验后,得到的基本性能和力学性能结果与规律均与三元复合胶凝材料体系相同,未发现根本性变化,矿物掺合料叠加效应不明显。(6)矿物掺合料和硼酸的掺入不会使复合胶凝材料产生新的水化产物,主要水化产物为AFt、CS和CS。矿物掺合料参与水化反应的阶段不同,使得各阶段的水化产物量不同,硼酸会使早期水化速率减慢,但有助于后期水化反应的进行。

关键词：复合胶凝材料矿物掺合料硼酸干燥收缩抗碳化性能抗冻融性能

考虑冻融效应的木质素纤维黄土路基工程性能研究

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考虑冻融效应的木质素纤维黄土路基工程性能研究

作者：高中南中国地震局兰州地震研究所

学位级别：硕士

气候变化引起的冻融循环作用会改变土体强度和结构。在季节性冻土区内使用改良处理后的黄土作为路基材料必须考虑冻融效应的影响。随着全球环境问题日益严峻,探索寻找适宜的新型环保改良材料已经成为土体性能改良研究的热点之一。本研... 详细信息

气候变化引起的冻融循环作用会改变土体强度和结构。在季节性冻土区内使用改良处理后的黄土作为路基材料必须考虑冻融效应的影响。随着全球环境问题日益严峻,探索寻找适宜的新型环保改良材料已经成为土体性能改良研究的热点之一。本研究以使用木质素纤维提高黄土工程性能和抗冻融性能,降低季节性冻土区内黄土路基由于冻融循环作用产的结构弱化和强度损伤为目的。主要基于冻融循环试验、无侧限抗压强度试验、三轴剪切试验、动态累积变形试验和扫描电镜试验,对冻融循环条件下的木质素纤维黄土的静力强度、动态变形和细观结构特征进行了研究。并采用宏微观土力学相结合的研究方法,分析了冻融循环作用对木质素纤维改良黄土路基材料静力特性和长期累积变形特性的影响,探讨了木质素纤维提高黄土路基抗冻融性能的加固机理,并给出了适宜的黄土路基抗冻融改良方法。论文所取得主要创新性研究成果包括:(1)不同围压条件下,木质素纤维黄土的应力应变关系均表现出应变软化特性。木质素纤维掺量小于1%时,改良黄土的抗压强度、抗剪强度、粘聚力和内摩擦角的增大速度最快。木质素纤维黄土在经过15次冻融循环后开始整体进入稳定阶段。冻融效应减小了1%木质素纤维黄土的抗压强度、变形模量、粘聚力和弹性模量,增大了1%木质素纤维黄土的抗剪强度、内摩擦角和变形模量。(2)随着振次的增加,木质素纤维黄土的累积残余应变和累积最大应变均不断增大,并在4000次振动后基本保持稳定。冻融循环后,1%木质素纤维黄土和素土相比,累积残余应变无明显变化。冻融循环过程中,1%木质素纤维黄土的累积残余应变和累积最大应变的增大幅度均为最小。改良黄土的累积残余应变和累积最大应变与变形模量之间线性负相关,累积残余应变增大率和抗压强度损失率之间线性正相关。(3)木质素纤维掺量的增加使得改良黄土的表观孔隙率减小、小微孔隙面积占比例增大、平均孔隙面积减小。冻融循环稳定后,木质素纤维黄土的表观孔隙率增大、平均孔隙面积增大;0%和1%木质素纤维黄土中小微孔隙的占比增大,其余纤维掺量的则出现减小。(4)木质素纤维对黄土孔隙的填充作用以及木质素纤维与黄土颗粒之间的紧密结合形成的桥接作用是木质素纤维增强黄土强度的主因。冻融循环作用对1%木质素纤维黄土中的部分黄土颗粒和孔隙的影响被木质素纤维所承担,是木质素纤维可以抑制冻融效应对黄土整体结构破坏的原因。(5)冻融效应对1%木质素纤维黄土静力强度、动态变形和细观结构的影响均为最小,1%木质素纤维黄土的抗冻融性能最强,建议在季节性冻土区以1%木质素纤维作为黄土路基的改良配比。

关键词：冻融效应木质素纤维改良黄土静力特性累积残余应变抗冻融性能加固机理

PE-ECC梁抗冻融性能试验研究与有限元分析

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河北科技大学学报 2022年第3期43卷 221-230页

作者：韩风霞郭鑫刘清新疆大学建筑工程学院新疆乌鲁木齐830017 新疆大学新疆建筑结构与抗震重点实验室新疆乌鲁木齐830017

为研究聚乙烯超高韧性水泥基复合材料梁的抗冻融性能,参照西北地区冬季近10年1月份平均最低温度,对15根PE-ECC梁进行了冻融试验。对冻融后的PE-ECC梁的受弯性能进行了分析;采用基于热传导理论的有限元程序USDFLD对PE-ECC梁进行了冻融循... 详细信息

为研究聚乙烯超高韧性水泥基复合材料梁的抗冻融性能,参照西北地区冬季近10年1月份平均最低温度,对15根PE-ECC梁进行了冻融试验。对冻融后的PE-ECC梁的受弯性能进行了分析;采用基于热传导理论的有限元程序USDFLD对PE-ECC梁进行了冻融循环与荷载耦合作用下的分析,同时与PE-ECC梁的冻融试验结果进行了对比与分析。结果表明,冻融200次后的PE-ECC梁的质量损失率为1.12%,相对动弹性模量高达93.4%,且冻融100次后的PE-ECC梁的极限弯矩约是PVA-ECC梁的1.19倍,是同等级抗压强度普通混凝土梁的1.62倍;ABAQUS子程序USDFLD可以较准确地计算PE-ECC梁在冻融循环作用下的破坏应力、承载力等,得到的PE-ECC梁抗冻融性能与试验结果吻合较好。采用USDFLD程序模拟PE-ECC梁的抗冻融循环性能具有可行性,可为研究荷载作用下的ECC构件的抗冻融循环性能提供一定的参考。

关键词：特种建筑材料 PE-ECC梁抗冻融性能 USDFLD程序承载力

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改性橡胶混凝土的力学性能和抗冻融性能研究

橡胶工业 2023年第2期70卷 91-96页

作者：柏旗苏有文吕雄飞西南科技大学土木工程与建筑学院四川绵阳621000 上海理工大学上海200082

在橡胶混凝土中复掺聚丙烯纤维和粉煤灰,研究其掺量对橡胶混凝土力学性能和抗冻融性能的影响。结果表明:橡胶混凝土的抗压强度和抗拉强度均随聚丙烯纤维掺量的增大先增大后减小,随粉煤灰掺量的增大而呈减小的趋势;在整个冻融循环进程中... 详细信息

在橡胶混凝土中复掺聚丙烯纤维和粉煤灰,研究其掺量对橡胶混凝土力学性能和抗冻融性能的影响。结果表明:橡胶混凝土的抗压强度和抗拉强度均随聚丙烯纤维掺量的增大先增大后减小,随粉煤灰掺量的增大而呈减小的趋势;在整个冻融循环进程中,复掺聚丙烯纤维和粉煤灰橡胶混凝土的相对动弹性模量降幅小于素橡胶混凝土,抗冻融损伤能力提高;在本试验聚丙烯纤维和粉煤灰掺量范围内,聚丙烯纤维掺量为10 kg·m-3、粉煤灰掺量(以替代水泥的质量百分比计)为14%~16%时,橡胶混凝土的综合性能最优。

关键词：橡胶混凝土聚丙烯纤维粉煤灰力学性能抗冻融性能

基于无损测试的新老混凝土抗冻融性能表征方法

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建筑结构学报 2015年第3期36卷 141-146页

作者：朱红光赖苏玲易成熊赟刘晓楠张晓迪中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室北京100083 宝能控股(中国)有限公司广东深圳518023

分析了基于相对动弹模量下降40%的抗冻融性能表征方法不能适应于新老混凝土的物理机制。通过采用超声波速来量测动弹模量,借助试验分析冻融过程中新老混凝土不同方向超声波速的变化规律,提出了能反映黏结面冻融损伤的指标和新老混凝土... 详细信息

分析了基于相对动弹模量下降40%的抗冻融性能表征方法不能适应于新老混凝土的物理机制。通过采用超声波速来量测动弹模量,借助试验分析冻融过程中新老混凝土不同方向超声波速的变化规律,提出了能反映黏结面冻融损伤的指标和新老混凝土抗冻融性能表征方法。结果表明:动弹模量的不合理量测和定义是导致其在新老混凝土抗冻融性能表征方面不能适用的原因;平行于黏结面方向的超声波速损失近似线性规律,而垂直于黏结面方向的超声波速损失则呈现显著的三阶段特征;两个方向上超声波速损失率的差值,其曲线上的拐点表示了黏结面的抗冻融极限,通过与新老混凝土黏结面的劈拉强度试验结果对比,表明该方法能够准确地描述新老混凝土抗冻融性能。

关键词：新老混凝土黏结面超声波速抗冻融性能表征方法

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纳米碳纤维增强混凝土耐久性试验

功能材料 2019年第11期50卷 11114-11121页

作者：王腾蛟许金余彭光孟博旭空军工程大学航空工程学院西安710038 西北工业大学力学与土木建筑学院西安710072

为研究纳米碳纤维对混凝土耐久性的改善效果,进行了不同体积掺量(0.1%,0.2%,0.3%,0.4%和0.5%)下纳米碳纤维增强混凝土的冻融循环实验、渗透实验以及碳化实验,另外通过SEM实验进一步探讨了纳米碳纤维对混凝土耐久性的微观改性机理。结果... 详细信息

为研究纳米碳纤维对混凝土耐久性的改善效果,进行了不同体积掺量(0.1%,0.2%,0.3%,0.4%和0.5%)下纳米碳纤维增强混凝土的冻融循环实验、渗透实验以及碳化实验,另外通过SEM实验进一步探讨了纳米碳纤维对混凝土耐久性的微观改性机理。结果表明,纳米碳纤维能够通过纤维桥接、孔隙填充两种方式改善了混凝土的微观形貌,显著提高了混凝土的耐久性;掺量为0.3%时,纳米碳纤维增强混凝土的抗冻融性能、抗渗性能和抗碳化性能均达到最佳;冻融循环次数相同,随着纳米碳纤维掺量的增加,混凝土的质量损失率和抗压强度损失率均先减小后增大;混凝土的渗水高度和相对渗透系数均随纳米碳纤维掺量的增加呈现先减小后增大的趋势;相同碳化龄期下,随着纳米碳纤维掺量的增加,混凝土的碳化深度先减小后增大;但掺量为0.5%的纳米碳纤维增强混凝土的抗冻融性能、抗渗性能和抗碳化性能仍优于素混凝土。

关键词：纳米碳纤维增强混凝土耐久性抗冻融性能抗渗性能抗碳化性能 SEM实验

基于旧冷再生路面基层材料性能分析的二次冷再生混合料路用性能研究

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建设机械技术与管理 2023年第2期36卷 100-104页

作者：李艳胡江南邱业绩马庆伟杨晨光西安公路研究院有限公司陕西西安710065

本文基于旧冷再生路面基层材料的性能分析结果,对二次冷再生混合料进行配合比设计,分析评价二次冷再生混合料的路用性能。试验表明:旧冷再生基层路面材料压碎值仍能满足规范要求,CBR代表值降低至52.4%,物理力学性能发生衰减,级配整体呈... 详细信息

本文基于旧冷再生路面基层材料的性能分析结果,对二次冷再生混合料进行配合比设计,分析评价二次冷再生混合料的路用性能。试验表明:旧冷再生基层路面材料压碎值仍能满足规范要求,CBR代表值降低至52.4%,物理力学性能发生衰减,级配整体呈现细化状态;通过添加5.0%水泥及30%、10 mm~37.5 mm新骨料,有效改善二次冷再生混合料的级配及强度,可满足极重、特重交通下路面(底)基层相关技术要求;二次再生混合料各龄期水稳性软化系数Kw均大于0.9,水稳定性良好;冻融循环试验质量损失率低、抗压强度剩余量BDR仍大于80%,具有较好的抗冻融性能;干缩系数与普通低剂量的水泥稳定类材料相当,抗裂性优良。

关键词：旧冷再生路面基层材料二次冷再生水稳定性抗冻融性能抗裂性能

沙漠砂-氧化石墨烯水泥基材料力学及耐久性能研究

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沙漠砂-氧化石墨烯水泥基材料力学及耐久性能研究

作者：张松磊石河子大学

学位级别：硕士

新疆地区建筑用砂供需矛盾日益突出,而沙漠砂量很是丰富,所以开展该地区的沙漠砂水泥基材料研究势在必行。随着纳米技术的发展,众多学者发现纳米材料可以从纳米尺度来弥补其缺水化生成物的缺点,但将纳米材料运用于沙漠砂中的研究还很少... 详细信息

新疆地区建筑用砂供需矛盾日益突出,而沙漠砂量很是丰富,所以开展该地区的沙漠砂水泥基材料研究势在必行。随着纳米技术的发展,众多学者发现纳米材料可以从纳米尺度来弥补其缺水化生成物的缺点,但将纳米材料运用于沙漠砂中的研究还很少,本文运用纳米材料氧化石墨烯（GO）改善沙漠砂水泥基材料和易性和力学性能、抗冻融性能、抗硫酸钠侵蚀性能三个方面展开较为系统研究。同时借助微观观测技术和宏观检测方法进行机理作用研究。主要研究工作如下:1、和易性及力学性能研究:通过正交试验,分析了GO、沙漠砂替代率、水灰比和胶砂比对沙漠砂-GO水泥基复合材料28d的抗压强度、抗折强度和稠度值的影响趋势。在正交试验基础上,进一步揭示沙漠砂替代率和GO掺量对复合材料7d、28d抗压强度和抗折强度的影响规律。结果表明:随着GO掺量的增加,力学强度均提高后降低;随着沙漠砂替代率增加,GO-沙漠砂砂浆试块力学强度也呈现先增大后减小趋势;但沙漠砂替代率为100%时,掺量为0.03%的GO-全沙漠砂水泥基材料强度提升最高,且28d抗压、抗折强度可达标准砂试块强度。工作性能方面,GO掺量从0.01wt%-0.06wt%时对水泥浆液增粘增稠的趋势明显,需水量增加,工作性变差。2、抗冻融性能研究:通过质量损失率、动弹性模量损失率分析了不同GO掺量对提高沙漠砂水泥基材料抗冻融循环试验的宏观性能影响并对各组水化物进行SEM分析;采用压汞法分析试块孔隙率;采用XRD分析水化生成物种类;采用TG曲线测量表明水化生成物含量;采取吸附试验说明GO对水泥及沙漠砂颗粒的吸附作用;采用选择溶剂验证沙漠砂是否反应。结果表明GO掺量占水泥百分比为0.04wt%-0.0.6wt%时能够改善沙漠砂水泥基材料的抗冻融性能;可显著提高少害及无害孔百分比;可促进水化的进行而不影响水化产物的种类;水化生成物含量偏多且力学强度大;水泥吸附性强、沙漠砂吸附性偏弱但有稳定值;残渣剩余量的不同说明了沙漠砂有参与反应。3、抗硫酸盐侵蚀研究:通过膨胀率、耐腐蚀系数测定不同GO掺量对沙漠砂水泥基材料宏观性能影响;用紫外分光光度试验确定硫酸根离子侵入深度和侵入量;用XRD和SEM对侵蚀后的水化产物进行微观分析。结果表明GO掺量占水泥百分比为0.06%的GO006组具有最好的抗硫酸盐侵蚀宏观性能;整体上硫酸根离子侵入量和固化量最少;生成的钙矾石和石膏也比未加入GO的试块含量偏少。GO提高沙漠砂水泥基材料抗冻融性能的机理为:GO吸附沙漠砂和水泥基材料从而优化了界面强度,提高试块整体抗压强度、改善了孔隙率,另一方面层状GO横跨或者外延出水化区域,形成封闭孔隙、增加孔隙曲折度、形成渗透瓶颈,减少贯穿孔隙。两者共同作用修复了沙漠砂水泥基材料原有抗冻融性差的缺点。GO提高沙漠砂水泥基材料抗硫酸钠侵蚀性能的机理为:GO除了可以改善水化过程、降低孔隙率和有害孔、改变孔形貌及连通性、增加孔曲折度及孔隙长度外还可形成大面积保护网机理,使得硫酸钠侵蚀路径受阻,形成钙矾石、石膏的速率大大降低。并且在材料受侵蚀开始膨胀时,GO可产生拉结作用阻碍裂缝的延伸与发展。

关键词： GO 沙漠砂水泥基材料力学性能抗冻融性能抗硫酸盐侵蚀性能