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热固性聚氨酯改性沥青桥面铺装材料制备及性能研究

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中南大学学报（自然科学版） 2023年第7期54卷 2841-2852页

作者：杨帆丛林龚红仁袁俊杰史佳晨侯毓栋同济大学道路与交通工程教育部重点实验室上海201804 同济大学先进土木工程材料教育部重点实验室上海201804

为研究热固性聚氨酯改性沥青(TPUA)桥面铺装材料的制备及性能变化规律,基于响应曲面法,以桥面铺装性能最优为目标,并结合层次分析法对TPUA混合料的制备工艺进行优化;对比SBS沥青和环氧沥青混合料,对不同改性剂掺量下的TPUA混合料进行综... 详细信息

为研究热固性聚氨酯改性沥青(TPUA)桥面铺装材料的制备及性能变化规律,基于响应曲面法,以桥面铺装性能最优为目标,并结合层次分析法对TPUA混合料的制备工艺进行优化;对比SBS沥青和环氧沥青混合料,对不同改性剂掺量下的TPUA混合料进行综合性能分析。研究结果表明:在恒温养护条件下,TPUA混合料强度随时间的变化过程满足指数增长关系,且温度对于TPUA混合料的强度形成具有促进作用;在PU改性剂掺量超过30%后,TPUA混合料具有比传统SBS沥青混合料更加优异的力学性能、水稳定性和高温抗变形性能;此外,在室温下,TPUA混合料具有比环氧沥青和SBS沥青混合料更优异的抗断裂性能;TPUA混合料的低温最大弯拉应变能够达到8000με,且低温断裂能为对比组混合料的3倍以上,具有优异的低温柔韧性。

关键词：热固性聚氨酯改性沥青桥面铺装响应曲面法路用性能

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若干因素对透水砖性能影响机理的研究进展

材料导报 2019年第23期33卷 3949-3954页

作者：张雄王啸夫同济大学先进土木工程材料教育部重点实验室

透水路面的设计是建设“海绵城市”最重要的一环。透水砖是使用量最大的透水路面材料,水泥基透水砖、陶瓷基透水砖及树脂基透水砖是目前常见的透水砖种类。其中,前两种透水砖问世较早但都存在显著的缺点。树脂基透水砖在透水率、强度、... 详细信息

透水路面的设计是建设“海绵城市”最重要的一环。透水砖是使用量最大的透水路面材料,水泥基透水砖、陶瓷基透水砖及树脂基透水砖是目前常见的透水砖种类。其中,前两种透水砖问世较早但都存在显著的缺点。树脂基透水砖在透水率、强度、时效性、过滤性等方面均能大大超过国家现行标准,代表着未来的发展趋势。影响树脂基透水砖性能的因素很多,如骨料的种类、粒径、圆度、级配,胶凝材料的种类、物化特征,孔隙率、孔隙结构以及制备方法等。系统研究各因素对透水砖透水性能和力学性能的影响规律与机理,有助于优化树脂基透水砖的成分设计和生产工艺。通过对树脂基透水砖孔径、孔隙率、有效孔隙率的研究,可以反向证明采用开级配的骨料,在保留一端的环氧基的同时在树脂分子侧链接枝亲水基团,以及有效控制胶凝剂的使用量,均能对透水砖的透水性能产生积极作用。而在胶结成型之前对砂粒进行焙烧处理,可以去除骨料中的缺陷、降低砂粒表面可剥离吸附物的含量,同时还能增加树脂膜与砂粒表面的吸附强度,从而有效提升系统的整体强度。在成型方法方面,采用动载压制成型工艺会使材料的密实度提升,孔的分布更为均匀,强度也较静载压制成型得到相应提升。本文旨在总结与探讨影响树脂基透水砖透水性能和力学性能的诸多因素,包括骨料、胶凝材料等组成材料,孔隙率、孔隙结构等孔隙特征,骨料焙烧、预覆膜处理和砖成型方式等制备工艺。

关键词：透水路面风积砂环氧树脂透水砖透水系数抗压强度

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掺硅灰的低水胶比水泥水化产物定量预测方法

同济大学学报（自然科学版） 2019年第7期47卷 1031-1036页

作者：陈庆王慧蒋正武曾志勇同济大学先进土木工程材料教育部重点实验室

基于低水胶比下水泥水化原理以及硅灰作用机制,考虑体系中氢氧化钙量的变化,修正中心粒子模型,提出掺硅灰的低水胶比水泥水化产物体积分数预测方法.对比提出方法、试验数据、Power模型以及Jensen模型,结果表明:所提方法可较好地描述掺... 详细信息

基于低水胶比下水泥水化原理以及硅灰作用机制,考虑体系中氢氧化钙量的变化,修正中心粒子模型,提出掺硅灰的低水胶比水泥水化产物体积分数预测方法.对比提出方法、试验数据、Power模型以及Jensen模型,结果表明:所提方法可较好地描述掺硅灰的低水胶比水泥水化进程并定量预测不同水化产物的体积含量;当无硅灰时,所提方法计算的未水化水泥和化学收缩的体积与Power模型计算结果基本一致;当含有硅灰时,所提方法计算的水化产物的体积分数与Jensen模型的模拟相近.

关键词：中心粒子模型氢氧化钙水化产物体积分数

低碱胶凝材料负载微生物应用于混凝土的开裂自修复

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清华大学学报（自然科学版） 2019年第8期59卷 601-606页

作者：徐晶王先志同济大学先进土木工程材料教育部重点实验室

利用微生物诱导成矿实现混凝土的开裂自修复,面临的首要问题是对菌体进行负载保护,而载体材料是关键。该文选取了掺入质量分数20%硅灰的硫铝酸盐水泥作为低碱性胶凝负载材料,通过对胶凝材料的pH值以及凝结时间的优化,并评价负载后细菌... 详细信息

利用微生物诱导成矿实现混凝土的开裂自修复,面临的首要问题是对菌体进行负载保护,而载体材料是关键。该文选取了掺入质量分数20%硅灰的硫铝酸盐水泥作为低碱性胶凝负载材料,通过对胶凝材料的pH值以及凝结时间的优化,并评价负载后细菌芽孢的活性,探索出了一个有效的负载体系。混凝土开裂自修复的测试结果表明:借助该负载体系,28d可使最大约322μm宽的混凝土裂缝得以完全修复。修复后,混凝土抗压强度恢复到损伤前的84%,水密闭性恢复至未损伤时的水平。

关键词：混凝土裂缝微生物自修复载体

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聚羧酸减水剂引气效应复配优化研究

建筑材料学报 2019年第6期22卷 957-962页

作者：张雄刘恒张恒王浩任同济大学先进土木工程材料教育部重点实验室

针对聚羧酸减水剂普遍存在的引气量过大,泡径不良等问题,采用“消大泡,引小泡”的工艺方法,将聚羧酸减水剂与不同种类的消泡剂和引气剂进行复配,以砂浆含气量、流动性、抗压强度和孔结构参数为指标,研究减水剂、消泡剂和引气剂三者间的... 详细信息

针对聚羧酸减水剂普遍存在的引气量过大,泡径不良等问题,采用“消大泡,引小泡”的工艺方法,将聚羧酸减水剂与不同种类的消泡剂和引气剂进行复配,以砂浆含气量、流动性、抗压强度和孔结构参数为指标,研究减水剂、消泡剂和引气剂三者间的协同配伍关系.结果表明:消泡剂能够显著降低聚羧酸减水剂引入劣质气泡的含量,提高砂浆强度,但会降低砂浆的流动性;引气剂能够增加10~300μm直径范围内的气泡含量,降低消泡剂对砂浆流动性的负面影响,提高砂浆工作性能.因此,通过“消大泡,引小泡”的工艺方法能够在保持砂浆流动性的同时,提高其抗压强度.

关键词：聚羧酸减水剂引气效应气孔结构协同配伍

微生物沉积优化与混凝土自修复条件的相关性研究

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材料导报 2021年第22期35卷 22039-22044页

作者：徐晶唐一洪王先志同济大学先进土木工程材料教育部重点实验室上海201804

本研究旨在探索基于脲解反应的微生物诱导碳酸钙沉积的最优条件与实现自修复混凝土的先决条件之间的联系。首先针对影响微生物诱导碳酸钙沉淀过程的实验条件设计正交试验。结果表明,初始菌密度和钙离子浓度分别为影响微生物诱导碳酸钙... 详细信息

本研究旨在探索基于脲解反应的微生物诱导碳酸钙沉积的最优条件与实现自修复混凝土的先决条件之间的联系。首先针对影响微生物诱导碳酸钙沉淀过程的实验条件设计正交试验。结果表明,初始菌密度和钙离子浓度分别为影响微生物诱导碳酸钙沉淀效果的极显著因子和显著因子,且高初始菌密度(1×10^(8) cells/mL)和相对较低的钙离子浓度(50 mmol/L)更有利于微生物碳酸钙沉积。因为自修复剂在裂缝中的溶解被认为是自修复的必需条件,所以本研究的第二部分通过溶出实验来模拟尿素和钙离子在混凝土裂缝中的溶出情况。当混凝土中加入的尿素和硝酸钙的质量比为2∶3时,裂缝中溶出的最高估计尿素浓度(345 mmol/L)和钙离子浓度(44 mmol/L)接近正交试验所得出的最优值。虽然尿素和硝酸钙的加入不会对混凝土的力学性能产生负面影响,但是由于直接掺入自修复剂的利用率较低,不建议自修复剂不采用任何负载方法而直接掺入混凝土基体中。

关键词：细菌脲解碳酸钙沉淀优化自修复

镀铜钢纤维表面改性及其耐腐蚀性能和黏结性能

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建筑材料学报 2019年第4期22卷 606-610页

作者：钟世云付鲸铭同济大学先进土木工程材料教育部重点实验室

为了改善镀铜钢纤维与水泥基体的黏结强度,用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(MPS)和γ-巯基丙基三甲氧基硅烷(MPTS)对镀铜钢纤维进行表面处理.采用红外光谱、扫描电子显微镜(SEM)、氯化钠溶液浸泡腐蚀试验和黏结强度测试来评价处理... 详细信息

为了改善镀铜钢纤维与水泥基体的黏结强度,用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(MPS)和γ-巯基丙基三甲氧基硅烷(MPTS)对镀铜钢纤维进行表面处理.采用红外光谱、扫描电子显微镜(SEM)、氯化钠溶液浸泡腐蚀试验和黏结强度测试来评价处理后镀铜钢纤维的性能.结果表明:MPTS与镀铜钢纤维表面发生了化学键合,提升了钢纤维表面粗糙度;经过MPS处理和MPTS/MPS组合处理的钢纤维腐蚀溶液的吸光度积分只有未处理组的91%和45%;经过MPS处理和MPTS/MPS组合处理的钢纤维从水泥基体中拔出时所做的功相对于未改性组分别提升了43%和224%,与水泥基体的黏结强度得到了相应提高.

关键词：镀铜钢纤维硅烷偶联剂化学键合水泥砂浆表面处理耐腐蚀黏结强度

纳米二氧化硅对混凝土界面过渡区的改性机制及其多尺度模型

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硅酸盐学报 2018年第8期46卷 1053-1058页

作者：徐晶王先志同济大学先进土木工程材料教育部重点实验室

从宏观和微观尺度上研究了纳米SiO2改性对早龄期混凝土中界面过渡区（ITZ）力学行为的影响。测试了混凝土的强度及弹性模量,采用纳米压痕技术并结合统计手段对ITZ进行了表征。同时,从2个尺度层面分别建立了模型进行分析。结果表明：纳米... 详细信息

从宏观和微观尺度上研究了纳米SiO2改性对早龄期混凝土中界面过渡区（ITZ）力学行为的影响。测试了混凝土的强度及弹性模量,采用纳米压痕技术并结合统计手段对ITZ进行了表征。同时,从2个尺度层面分别建立了模型进行分析。结果表明：纳米SiO2的掺入有效提高了早龄期混凝土的综合力学性能,并主要提高了ITZ的力学性能,使ITZ与浆体本体的模量比从50%提升到80%。纳米SiO2改性机制以加速水化反应为主,在早期生成大量水化产物,尤其是低密度水化硅酸钙凝胶,进而填充微孔,改善ITZ的微观组织结构。

关键词：混凝土界面过渡区纳米二氧化硅纳米压痕

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塑管−混凝土界面密闭性能改善措施

工程科学学报 2021年第5期43卷 647-655页

作者：王俊颜周田吕梁胜杨全兵同济大学先进土木工程材料教育部重点实验室上海201804

为改善塑管混凝土结构的界面密闭性能,研究了在塑管−混凝土界面粘贴一种双面压敏胶带——Preprufe胶带的作用.通过界面黏结强度、界面渗水高度和界面透气性实验,测得塑管混凝土结构的界面黏结强度、界面渗水高度、气体压力−时间衰减曲线... 详细信息

为改善塑管混凝土结构的界面密闭性能,研究了在塑管−混凝土界面粘贴一种双面压敏胶带——Preprufe胶带的作用.通过界面黏结强度、界面渗水高度和界面透气性实验,测得塑管混凝土结构的界面黏结强度、界面渗水高度、气体压力−时间衰减曲线,推导出界面渗透指数.试验结果表明,界面黏结强度与粘贴胶带的宽度的关系可初步认为符合幂函数分布,压敏性粘合剂胶层与液态混凝土在硬化过程中形成的黏结强度远大于普通黏性层与塑管间的黏结强度.粘贴Preprufe胶带可显著提高塑管−混凝土界面抗渗能力.界面渗透指数随粘贴胶带的宽度增大呈明显的递减趋势,粘贴220 mm宽胶带的塑管混凝土试件界面渗透指数仅为基准塑管混凝土试件的2.86%.Preprufe双面压敏胶带在改善塑管−混凝土界面密闭性能上有良好的表现.在工程应用中可综合考虑所需效果和价格成本来选取粘贴胶带的宽度.

关键词：塑管−混凝土界面双面压敏胶带界面黏结强度界面渗水高度界面透气性