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紫外老化作用下钢结构涂层受风沙冲蚀性能研究

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工程科学与技术 2022年第4期54卷 141-146页

作者：郝贠洪宣姣羽李洁田旭乐马思晗内蒙古工业大学理学院内蒙古呼和浩特010051 内蒙古工业大学土木工程学院内蒙古呼和浩特010051 内蒙古自治区土木工程结构与力学重点实验室内蒙古呼和浩特010051 内蒙古自治区建筑检测鉴定与安全评估工程技术研究中心内蒙古呼和浩特010051

针对内蒙古地区钢结构建筑及构筑物长期受区域特殊环境(高原强紫外环境和风沙环境)影响这一现状,根据内蒙古中西部地区区域自然环境特征,利用人工加速紫外老化试验箱和模拟风沙环境侵蚀实验系统,对钢结构聚氨酯涂层进行紫外老化试验和... 详细信息

针对内蒙古地区钢结构建筑及构筑物长期受区域特殊环境(高原强紫外环境和风沙环境)影响这一现状,根据内蒙古中西部地区区域自然环境特征,利用人工加速紫外老化试验箱和模拟风沙环境侵蚀实验系统,对钢结构聚氨酯涂层进行紫外老化试验和老化后风沙冲蚀试验,应用纳米压痕仪及漆膜弹性测试仪分析紫外线辐射对钢结构涂层基本力学性能的影响,同时结合傅里叶变换红外光谱FT-IR和扫描电子显微镜SEM分析钢结构涂层在紫外辐照下的老化行为,对紫外老化作用下钢结构涂层受风沙冲蚀性能进行研究。结果表明:未老化钢结构聚氨酯涂层硬度为16.41 MPa,柔韧性为0.5 mm,紫外老化导致钢结构涂层硬度及柔韧性明显降低,紫外老化3 a后钢结构涂层硬度降低为原来的55.63%;紫外老化作用使钢结构聚氨酯涂层化学键发生断裂,其中C—O和C—N键断裂,最终生成氨基自由基,释放出CO_(2),且涂层出现了明显的裂纹、起皮、皲裂,并出现了老化残渣和白色结晶物质,涂层的粗糙度增加;钢结构涂层受紫外老化作用后,冲蚀率增加,耐冲蚀性能明显降低,低角度冲蚀时,钢结构涂层破坏的主要原因是水平方向的微切削作用,高角度冲蚀时,钢结构涂层破坏的主要原因是垂直方向的挤压变形作用;紫外老化作用使钢结构涂层最大冲蚀率角度由38°变为30°~35°,紫外老化作用导致钢结构涂层最大冲蚀率角度减小。

关键词：风沙冲蚀紫外老化钢结构聚氨酯涂层冲蚀机理

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钢结构涂层冲击损伤特性及弹塑性特征分析

建筑材料学报 2022年第9期25卷 931-937页

作者：郝贠洪王亭宣姣羽刘艳晨内蒙古工业大学土木工程学院内蒙古呼和浩特010051 内蒙古工业大学内蒙古自治区土木工程结构与力学重点实验室内蒙古呼和浩特010051 内蒙古工业大学内蒙古自治区建筑检测鉴定与安全评估工程技术研究中心内蒙古呼和浩特010051

采用自动球压冲击仪对钢结构聚氨酯涂层进行冲击试验,研究不同冲击高度下钢结构涂层冲击损伤区压痕的扩展规律,并通过计算动态硬度和恢复性系数来分析钢结构涂层的弹塑性特征.结果表明:随着冲击高度的增加,压痕尺寸不断增大;压痕应力随... 详细信息

采用自动球压冲击仪对钢结构聚氨酯涂层进行冲击试验,研究不同冲击高度下钢结构涂层冲击损伤区压痕的扩展规律,并通过计算动态硬度和恢复性系数来分析钢结构涂层的弹塑性特征.结果表明:随着冲击高度的增加,压痕尺寸不断增大;压痕应力随着压痕应变的增大先降低后再略有回增,此时涂层基本失去了防护效果;压痕内部及边缘产生环向裂纹、径向微裂纹及长裂纹,涂层在径向长裂纹末端2~3 mm范围内发生凸起;动态硬度和恢复性系数随着冲击高度的增加逐渐下降,涂层抗变形能力降低.

关键词：冲击荷载压痕动态硬度恢复系数

再生微粉和矿渣粉对再生砂浆强度及抗冻性的影响

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建筑科学 2023年第5期39卷 180-186页

作者：杨新宸睿侯永利吕东朔俞正兴崔有福内蒙古工业大学土木工程学院内蒙古呼和浩特010051 内蒙古自治区土木工程结构与力学重点实验室内蒙古呼和浩特010051 内蒙古自治区建筑检测鉴定与安全评估工程技术研究中心内蒙古呼和浩特010051

针对再生微粉单掺以及再生微粉、矿渣粉复掺对再生砂浆抗压强度及抗冻性的影响进行试验研究,并结合孔结构及SEM电镜试验,对单掺再生微粉以及复掺再生微粉和矿渣粉再生砂浆的抗压强度及抗冻性的特征加以分析。结果表明,控制再生微粉掺量... 详细信息

针对再生微粉单掺以及再生微粉、矿渣粉复掺对再生砂浆抗压强度及抗冻性的影响进行试验研究,并结合孔结构及SEM电镜试验,对单掺再生微粉以及复掺再生微粉和矿渣粉再生砂浆的抗压强度及抗冻性的特征加以分析。结果表明,控制再生微粉掺量可改善再生砂浆的孔隙结构,其抗压强度及抗冻性可达到甚至超过空白组再生砂浆。总掺量为20%的复掺再生微粉、矿渣粉再生砂浆的孔隙结构更加致密,抗压强度及抗冻性均优于空白组再生砂浆。掺再生微粉及矿渣粉后,水泥的水化产物及碳化产物相应减少。再生微粉掺量为20%的再生砂浆微观结构较疏松,而复掺再生微粉和矿渣粉后再生砂浆的微观结构更加致密。

关键词：再生微粉再生砂浆抗压强度抗冻性能孔结构微观结构

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镁基泡沫混凝土配合比试验

工程科学与技术 2021年第6期53卷 72-80页

作者：郝贠洪李洋蕊秦立达孙浩邬卓轩内蒙古工业大学土木工程学院内蒙古呼和浩特010051 内蒙古自治区土木工程结构与力学重点实验室内蒙古呼和浩特010051 内蒙古自治区建筑检测鉴定与安全评估工程技术研究中心内蒙古呼和浩特010051

分别以配制的氯氧镁水泥、硫氧镁水泥、磷酸镁水泥为胶凝材料,采用化学发泡制备干密度等级为A05的3种镁基泡沫混凝土。通过设计正交试验,确定水胶比、镁水泥组分配比、缓凝剂掺量、粉煤灰掺量和聚丙烯纤维掺量对3种镁基泡沫混凝土抗压... 详细信息

分别以配制的氯氧镁水泥、硫氧镁水泥、磷酸镁水泥为胶凝材料,采用化学发泡制备干密度等级为A05的3种镁基泡沫混凝土。通过设计正交试验,确定水胶比、镁水泥组分配比、缓凝剂掺量、粉煤灰掺量和聚丙烯纤维掺量对3种镁基泡沫混凝土抗压强度的影响程度,对比分析影响因素的作用机理,建立镁基泡沫混凝土比强度与镁水泥组分配比的函数关系式。研究结果表明:氯氧镁泡沫混凝土抗压强度影响因素的主次关系为:镁水泥组分配比>水胶比>粉煤灰掺量>聚丙烯纤维掺量>缓凝剂掺量,各因素对硫氧镁泡沫混凝土抗压强度影响显著性与氯氧镁泡沫混凝土相同,磷酸镁泡沫混凝土抗压强度影响因素的主次关系为:镁水泥组分配比>缓凝剂掺量>水胶比>粉煤灰掺量>聚丙烯纤维掺量,与氯氧镁泡沫混凝土和硫氧镁泡沫混凝土略有不同,缓凝剂掺量影响程度较高;镁水泥的组分配比是影响镁基泡沫混凝土强度的重要指标,氯氧镁泡沫混凝土与硫氧镁泡沫混凝土的抗压强度随镁水泥组分配比增加的变化趋势相同,均先减小后增大,而磷酸镁泡沫混凝土随镁水泥组分配比增加呈现先增大后减小的趋势;3种镁基泡沫混凝土的比强度与镁水泥组分配比之间存在幂函数关系。

关键词：镁基泡沫混凝土配合比正交试验抗压强度比强度

功能化氧化石墨烯/聚氨酯涂层抗风沙冲蚀性能

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建筑材料学报 2021年第3期24卷 590-596页

作者：郝贠洪马思晗李洁宣姣羽刘艳晨内蒙古工业大学土木工程学院内蒙古呼和浩特010051 内蒙古工业大学内蒙古自治区土木工程结构与力学重点实验室内蒙古呼和浩特010051 内蒙古工业大学内蒙古自治区建筑检测鉴定与安全评估工程技术研究中心内蒙古呼和浩特010051

使用硅烷偶联剂对氧化石墨烯进行功能化改性,并采用傅里叶红外光谱(FTIR)、拉曼光谱和X射线衍射(XRD)来表征氧化石墨烯改性前后结构变化;对功能化氧化石墨烯/聚氨酯涂层与普通聚氨酯涂层进行力学性能测试以及模拟风沙冲蚀试验.结果表明... 详细信息

使用硅烷偶联剂对氧化石墨烯进行功能化改性,并采用傅里叶红外光谱(FTIR)、拉曼光谱和X射线衍射(XRD)来表征氧化石墨烯改性前后结构变化;对功能化氧化石墨烯/聚氨酯涂层与普通聚氨酯涂层进行力学性能测试以及模拟风沙冲蚀试验.结果表明:硅烷偶联剂成功对氧化石墨烯进行了共价键改性,且改性后的功能化氧化石墨烯在聚氨酯中具有良好的分散性与相容性;涂层的硬度随着功能化氧化石墨烯含量的增大而先增加后降低;当功能化氧化石墨烯含量为0.5%时,涂层的冲蚀率明显降低,抗风沙冲蚀性能显著增强,模拟特强沙尘暴冲蚀后涂层的使用寿命要比普通聚氨酯涂层延长至少0.8 a.

关键词：风沙环境功能化氧化石墨烯聚氨酯涂层冲蚀机理

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温度老化对钢结构涂层耐风沙冲蚀性能的影响

建筑材料学报 2020年第2期23卷 407-413页

作者：郝贠洪李洁田旭乐宣姣羽马思晗内蒙古工业大学土木工程学院内蒙古呼和浩特010051 内蒙古工业大学内蒙古自治区土木工程结构与力学重点实验室内蒙古呼和浩特010051 内蒙古工业大学内蒙古自治区建筑检测鉴定与安全评估工程技术研究中心内蒙古呼和浩特010051

利用模拟风沙环境侵蚀试验系统和模拟自然环境老化试验箱,对钢结构聚氨酯涂层进行高低温循环老化试验,并对老化程度不同的涂层进行风沙冲蚀试验.另外,通过扫描电镜(SEM)、X射线能谱(EDS)和X射线衍射(XRD),分析了钢结构未老化涂层与老化... 详细信息

利用模拟风沙环境侵蚀试验系统和模拟自然环境老化试验箱,对钢结构聚氨酯涂层进行高低温循环老化试验,并对老化程度不同的涂层进行风沙冲蚀试验.另外,通过扫描电镜(SEM)、X射线能谱(EDS)和X射线衍射(XRD),分析了钢结构未老化涂层与老化程度不同的涂层在主要元素和晶体物相上的差异.结果表明:涂层在经历高低温循环老化后,出现了明显裂纹、起皮、皲裂,并出现白色结晶;与钢结构未老化涂层最大冲蚀率对应的冲蚀角度约为38°,而老化后的涂层与之对应的冲蚀角度为38°~45°;与未老化涂层相比,老化后的涂层耐风沙冲蚀能力降低,其SEM照片的清晰度明显降低;老化后的涂层元素发生明显变化;涂层的主要晶体物相为CaMg(CO3)2、 CaCO3、BaSO4和TiO2,在老化过程中并未产生新的物相.

关键词：风沙环境高低温循环老化钢结构涂层冲蚀机理

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风沙试验相似准则及其应用研究

材料保护 2022年第7期55卷 137-143,199页

作者：郝贠洪冯韬刘艳晨高峰胡臻内蒙古工业大学土木工程学院内蒙古呼和浩特010051 内蒙古工业大学内蒙古自治区土木工程结构与力学重点实验室内蒙古呼和浩特010051 内蒙古自治区建筑检测鉴定与安全评估工程技术研究中心内蒙古呼和浩特010051

在变形磨损理论及相似理论的基础上,对实验室模拟工况与实际工况中风沙冲蚀现象的各项影响因素的相似关系进行分析,提出风沙试验相似准则。为保证工程材料在实际风沙环境及实验室模拟风沙环境中冲蚀损伤的相互转换,该准则对实际工况中... 详细信息

在变形磨损理论及相似理论的基础上,对实验室模拟工况与实际工况中风沙冲蚀现象的各项影响因素的相似关系进行分析,提出风沙试验相似准则。为保证工程材料在实际风沙环境及实验室模拟风沙环境中冲蚀损伤的相互转换,该准则对实际工况中和实验室模拟工况中风沙环境各项参数的数值关系进行了限制,并通过调整实验室模拟工况中与实际工况中沙尘浓度及冲蚀速度的比例关系,控制试验速度,达到加速试验的目的。利用该准则设计实验室模拟风沙试验中各项参数的取值,通过实验室模拟风沙试验,预测工程材料在内蒙古中西部实际风沙环境下的损伤程度。风沙试验相似准则为利用模拟试验的方法评估工程材料在风沙环境下的冲蚀损伤提供了理论基础和参数选取的依据.

关键词：风沙环境工程材料冲蚀损伤相似准则

冲蚀角度对建筑用钢化玻璃和普通玻璃喷砂磨损粗糙度的影响及三维分析

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材料科学与工程学报 2021年第3期39卷 407-414页

作者：郝贠洪范宝鑫李慧郭鑫吴日根内蒙古工业大学土木工程学院内蒙古呼和浩特010051 内蒙古自治区土木工程结构与力学重点实验室内蒙古呼和浩特010051 内蒙古自治区建筑检测鉴定与安全评估工程技术研究中心内蒙古呼和浩特010051

采用气流挟沙喷射法对钢化玻璃和普通玻璃在不同角度下进行冲蚀试验,利用激光共聚焦显微镜(LSCM)和扫描电子显微镜(SEM)表征玻璃表面微观结构和形貌的变化,对比研究了冲蚀角度对建筑用钢化玻璃和普通玻璃喷砂磨损粗糙度和损伤形貌的影... 详细信息

采用气流挟沙喷射法对钢化玻璃和普通玻璃在不同角度下进行冲蚀试验,利用激光共聚焦显微镜(LSCM)和扫描电子显微镜(SEM)表征玻璃表面微观结构和形貌的变化,对比研究了冲蚀角度对建筑用钢化玻璃和普通玻璃喷砂磨损粗糙度和损伤形貌的影响和机制。研究结果表明:随着冲蚀角度的增加,钢化玻璃和浮法玻璃的冲蚀率均逐渐增大,冲蚀损伤区域深度和宽度也逐渐增大,损伤区域形状由椭圆向圆形转变,冲蚀剖面轮廓由抛物线形向圆锥形转变。钢化玻璃的粗糙度随冲蚀角度增加逐渐增大,浮法玻璃粗糙度随冲蚀角度增加先增后减,冲蚀角度为45°时达到最大。相同冲蚀角度下,浮法玻璃的损伤程度远大于钢化玻璃。当冲蚀角度为15°时,材料的损伤由沙粒微切削作用引起,材料表面粗糙度较小;冲蚀角度为45°时,材料的损伤由沙粒切削和裂纹扩展共同引起,沙粒铲削作用明显,材料表面粗糙度大;冲蚀角度为90°时,材料的损伤由裂纹叠加引起,钢化玻璃的粗糙度达到最大而浮法玻璃的粗糙度达到最小。冲蚀角度为15°和45°时,浮法玻璃表面粗糙度参数均大于钢化玻璃,冲蚀角度为90°时,钢化玻璃粗糙度评价参数均大于浮法玻璃。钢化玻璃表面轮廓微观不平度平均间距在冲蚀角度15°时达到最大,在冲蚀角度45°时达到最小;浮法玻璃在冲蚀角度15°时达到最大,在冲蚀角度45°时达到最小。

关键词：玻璃脆性冲蚀损伤机理三维轮廓表面粗糙度

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区域特殊环境对钢结构涂层基本力学性能影响

建筑材料学报 2021年第4期24卷 794-799页

作者：郝贠洪宣姣羽马思晗李洁田旭乐内蒙古工业大学理学院内蒙古呼和浩特010051 内蒙古工业大学土木工程学院内蒙古呼和浩特010051 内蒙古工业大学内蒙古自治区土木工程结构与力学重点实验室内蒙古呼和浩特010051 内蒙古工业大学内蒙古自治区建筑检测鉴定与安全评估工程技术研究中心内蒙古呼和浩特010051

采用模拟自然环境下工程材料耐久性损伤试验系统和人工加速紫外老化试验箱,对钢结构涂层进行高低温循环试验和紫外老化试验,分析内蒙古中西部地区区域特殊环境对钢结构涂层基本力学性能的影响.结果表明:高低温循环作用使钢结构涂层的氢... 详细信息

采用模拟自然环境下工程材料耐久性损伤试验系统和人工加速紫外老化试验箱,对钢结构涂层进行高低温循环试验和紫外老化试验,分析内蒙古中西部地区区域特殊环境对钢结构涂层基本力学性能的影响.结果表明:高低温循环作用使钢结构涂层的氢键化程度增加,分子间作用力增大,经历50个高低温循环后钢结构涂层的硬度提高了24.74%,涂层/基材附着力先增大后减小,最终减小了18.3%;紫外老化作用使钢结构涂层中C—N和C—O键断裂,紫外老化3 a后钢结构涂层的硬度降低了44.37%,涂层/基材附着力减小了22.7%.

关键词：高低温循环紫外老化钢结构聚氨酯涂层力学性能