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混凝土环境中β-甘油磷酸钠影响钢筋阻锈行为研究

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华南理工大学学报（自然科学版） 2024年第3期52卷 28-40页

作者：王潇舷刘加平穆松金鸣马麒东南大学材料科学与工程学院江苏南京211189 江苏省建筑科学研究院有限公司高性能土木工程材料国家重点试验室江苏南京210008

在混凝土高碱环境中,为了提高混凝土中钢筋抗氯离子侵蚀能力,采用新型环保型有机阻锈剂——β-甘油磷酸钠保护钢筋,达到延长钢筋混凝土结构整体寿命的目的。本文通过采用电化学方法对该种有机阻锈剂作用下,不同阳离子类型的模拟孔溶液... 详细信息

在混凝土高碱环境中,为了提高混凝土中钢筋抗氯离子侵蚀能力,采用新型环保型有机阻锈剂——β-甘油磷酸钠保护钢筋,达到延长钢筋混凝土结构整体寿命的目的。本文通过采用电化学方法对该种有机阻锈剂作用下,不同阳离子类型的模拟孔溶液中钢筋性能演变过程进行实时监测,并获取相应的关键参数,探究了钝化时期β-甘油磷酸钠与钢筋钝化膜,以及维钝时期,β-甘油磷酸钠、钢筋钝化膜与氯离子之间的作用关系,揭示了该种有机物的阻锈机制。通过OCP、LPR以及EIS电化学测试方法得到的结果表明:β-甘油磷酸钠与钝化膜中Fe氧化物/氢氧化物通过物理化学作用进行结合,使得钢筋表面形成阻锈能力更强的保护膜,从而提高了钢筋抗氯离子侵蚀能力。4种模拟孔溶液中钢筋抗氯离子侵蚀能力分别为NaOH+0.1 mol/Lβ-甘油磷酸钠>饱和澄清Ca(OH)_(2)>NaOH>饱和澄清Ca(OH)_(2)+0.1 mol/Lβ-甘油磷酸钠;其中,NaOH,NaOH+0.1 mol/Lβ-甘油磷酸钠与饱和澄清Ca(OH)_(2)溶液中钢筋相应的临界氯离子浓度(c_(crit))分别为0.02、0.07、0.04 mol/L,而饱和澄清Ca(OH)_(2)+0.1 mol/Lβ-甘油磷酸钠中钢筋未生成有效钝化膜。除此之外,β-甘油磷酸钠加入以Na^(+)为主的模拟孔溶液中,将促进钢筋表面形成更致密的钝化膜,钝化膜形成速率更快,即在72 h就可形成80%以上钝化膜,阻锈效率则高达99.80%;进一步对比分析Na^(+)与Ca^(2+)溶液自身对钢筋抗氯离子侵蚀能力的影响可知,Ca^(2+)溶液更有利于抵抗氯离子侵蚀能力,阻锈效率达到90%以上。

关键词：混凝土模拟孔溶液 β-甘油磷酸钠钝化膜氯离子电化学行为

基于不规则骨料堆积结构的混凝土水渗透性的研究

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材料导报 2024年第12期38卷 99-106页

作者：李凯杨璐璐史才军湖南大学土木工程学院绿色先进土木工程材料及应用技术湖南省重点实验室长沙410082 湖南省绿色先进土木工程材料国际科技创新合作基地长沙410082

为了揭示骨料形状对混凝土水渗透性的影响,基于超椭球颗粒构建了不规则骨料的几何模型,对伸长率、平整度、圆度、球形度等形状参数进行了量化表征。通过离散元方法实现了骨料动态堆积模拟,考虑了颗粒之间的相互作用力,建立了混凝土材料... 详细信息

为了揭示骨料形状对混凝土水渗透性的影响,基于超椭球颗粒构建了不规则骨料的几何模型,对伸长率、平整度、圆度、球形度等形状参数进行了量化表征。通过离散元方法实现了骨料动态堆积模拟,考虑了颗粒之间的相互作用力,建立了混凝土材料的三相介观模型。采用基于格子玻尔兹曼模型的部分反弹算法研究了混凝土的水分传输行为,在验证模型正确性的基础上,探究了骨料含量和形状对混凝土水渗透性的影响。研究表明:混凝土的水分渗透系数随骨料体积分数增大呈现先降低后增加的变化趋势。当骨料体积分数大于50%时,界面过渡区相互交叠形成连通路径是导致混凝土水分渗透系数增加的主要原因。骨料形状的变化会改变传输路径和界面过渡区的体积分数,从而影响水渗透性。与平整度相比,伸长率对水分渗透系数的影响更为明显。随着圆度的不断增加,球形度先增大后减小,水分渗透系数则呈现相反的变化趋势。当圆度为1时,水分渗透系数达到最小值。

关键词：混凝土离散元模拟超椭球格子玻尔兹曼方法水分渗透系数

聚丙烯酸乳液改性碱激发矿渣修补材料的力学耐久性能和作用机理

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硅酸盐学报 2024年第2期52卷 498-512页

作者：刘志勇蒋金洋李洋石锦炎刘淦东南大学江苏省土木工程材料重点实验室南京211189 东南大学材料科学与工程学院南京211189

针对现有碱激发修补材料无法适应于海洋工程高湿、高盐环境下混凝土腐蚀修复的难题,通过掺加聚丙烯酸乳液(PAA)调控固结体的柔韧性,研制出一种高强低缩高耐久的PAA改性碱激发矿渣修补材料,并分析其性能形成机理。结果表明:当水玻璃模数... 详细信息

针对现有碱激发修补材料无法适应于海洋工程高湿、高盐环境下混凝土腐蚀修复的难题,通过掺加聚丙烯酸乳液(PAA)调控固结体的柔韧性,研制出一种高强低缩高耐久的PAA改性碱激发矿渣修补材料,并分析其性能形成机理。结果表明:当水玻璃模数大于1.2时,碱激发矿渣修补材料的力学性能与水玻璃掺量呈正相关。水玻璃模数1.2、掺量15%是矿渣修补材料的最佳激发配比。PAA填充在碱激发矿渣修补材料无定形胶凝物质的间隙,显著增强其力学性能、粘结性能、体积稳定性能和抗硫酸盐性能。

关键词：碱激发材料聚合物改性粘结强度体积稳定性能耐久性能

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仿生水泥气凝胶的设计制备与性能分析

东南大学学报（自然科学版） 2024年第2期54卷 346-352页

作者：杜丰音佘伟东南大学材料科学与工程学院南京211189 东南大学江苏省土木工程材料重点实验室南京211189

针对传统建筑材料高力学性能和高隔热性能难以平衡的矛盾,受到深海墨鱼层-壁结构的启发,通过可控的定向冷冻法诱导水泥水化产物在聚合物溶液中成核形成仿生微结构,制备工艺选择灵活低能耗的冷冻干燥技术,设计并创造定向多孔的新型水泥... 详细信息

针对传统建筑材料高力学性能和高隔热性能难以平衡的矛盾,受到深海墨鱼层-壁结构的启发,通过可控的定向冷冻法诱导水泥水化产物在聚合物溶液中成核形成仿生微结构,制备工艺选择灵活低能耗的冷冻干燥技术,设计并创造定向多孔的新型水泥气凝胶.结果表明,这种水泥气凝胶密度低至15.02 kg/m3,孔隙率高达90.64%,导热系数低至0.020 W/(m·K),同时具有-0.168的负泊松比,高达1 216.88 MPa/(cm-3·g)的比强度等优异的综合性能.在70%应变条件下,钙硅质量比为1.0时,所制备的水泥气凝胶抗压强度达到最大值,为33.89 MPa.此外,水泥气凝胶内部具有曲折的多孔结构,这使其具有良好的吸声性能,噪声衰减系数可达0.8.

关键词：水泥气凝胶隔热轻质高强吸声

基于海水海砂混凝土真实孔溶液浸泡环境下BFRP筋拉伸性能的退化

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材料导报 2024年第11期38卷 136-143页

作者：朱德举初开丹郭帅成史才军湖南大学土木工程学院绿色先进土木工程材料及应用技术湖南省重点实验室长沙410082 湖南大学湖南省绿色先进土木工程材料国际科技创新合作基地长沙410082

为探究玄武岩纤维增强复合材料(BFRP)筋在海水海砂混凝土环境中的长期力学性能,本工作研究了BFRP筋拉伸性能在海水海砂混凝土真实孔溶液浸泡环境下的演化规律。通过孔溶液压取和离子浓度分析,分别配制了普通海水净浆孔溶液(NA)和低碱度... 详细信息

为探究玄武岩纤维增强复合材料(BFRP)筋在海水海砂混凝土环境中的长期力学性能,本工作研究了BFRP筋拉伸性能在海水海砂混凝土真实孔溶液浸泡环境下的演化规律。通过孔溶液压取和离子浓度分析,分别配制了普通海水净浆孔溶液(NA)和低碱度海水净浆孔溶液(LA)的浸泡溶液,同时在加速老化试验中与ACI 440.3R规范建议浸泡溶液(ACI)的测试结果进行了对比。试验所用筋材基体包括环氧树脂基(B/E筋)和乙烯基酯树脂基(B/V筋)两种。在不同温度和浸泡时间加速老化后,通过拉伸试验评估了BFRP筋的拉伸性能变化规律,并采用微观结构表征分析了劣化机理。试验结果表明,相较于降低氯离子浓度,采用降低孔溶液碱度的方法可以更有效地缓解BFRP筋长期力学性能的劣化,同时温度升高对B/V筋力学性能退化的影响比对B/E筋的影响更显著。BFRP筋在腐蚀过程中抗拉强度的劣化程度高于弹性模量,其中B/E筋在三种环境中腐蚀前后的弹性模量差别不大。乙烯基树脂的抗腐蚀能力优于环氧树脂,但其与玄武岩纤维界面性能较弱,导致B/V筋在模拟海水海砂混凝土孔溶液中的耐久性弱于B/E筋。

关键词： BFRP筋海水海砂混凝土孔溶液拉伸性能微观结构

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多种富钙材料碳化性能比较及关键影响因素

建筑材料学报 2024年

作者：张琪冯攀沈叙言洪锦祥东南大学材料科学与工程学院江苏省土木工程材料重点实验室高性能土木工程材料国家重点实验室

对比研究了钢渣、C3S和电石渣三种富钙材料的碳化行为.通过XRD、FTIR和TG表征了三种材料的固碳能力；测定了碳化体系的pH值变化；通过SEM和纳米压痕测试了碳化前后的微观形貌和力学性能.结果表明，固碳能力与材料的化学组成，尤其是可... 详细信息

对比研究了钢渣、C3S和电石渣三种富钙材料的碳化行为.通过XRD、FTIR和TG表征了三种材料的固碳能力；测定了碳化体系的pH值变化；通过SEM和纳米压痕测试了碳化前后的微观形貌和力学性能.结果表明，固碳能力与材料的化学组成，尤其是可溶解的钙含量有直接的关系，可溶解的钙含量最高的电石渣具有最高的固碳能力；而碳化后的力学性能则取决于碳化产物的微观力学性能以及原材料与碳化产物的堆积形态，微观形貌粗糙的钢渣和C3S更易与碳化产物紧密堆积，碳化后微观力学性能增强；但碳化产物难以填充在片状的电石渣中，碳化后微观力学性能减弱.

关键词：富钙材料固碳能力物相分析 pH值微观形貌微观力学性能

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掺轻质砂超高性能混凝土的轴拉力学性能

哈尔滨工业大学学报 2024年第2期56卷 28-36页

作者：王俊颜喻星乔周田同济大学材料科学与工程学院上海201804 先进土木工程材料教育部重点实验室(同济大学) 上海201804

为研究轻质砂对不同试件尺寸下超高性能混凝土(ultra high performance concrete,UHPC)拉伸应变强化性能的影响,采用轻质砂对原黄砂进行等体积替代,完成9组不同轻质砂体积率(0~35%)和不同试件厚度(30~100 mm)的单轴拉伸试验,并同步进行... 详细信息

为研究轻质砂对不同试件尺寸下超高性能混凝土(ultra high performance concrete,UHPC)拉伸应变强化性能的影响,采用轻质砂对原黄砂进行等体积替代,完成9组不同轻质砂体积率(0~35%)和不同试件厚度(30~100 mm)的单轴拉伸试验,并同步进行声发射实时探伤测试。结果表明:轻质砂体积率对UHPC弹性极限点对应应力和对应应变的影响较小,但轻质砂体积率由0增加到35%时,UHPC的极限抗拉强度和极限拉应变分别由10.6 MPa和2.35×10^(-3)提高到了19.4 MPa和4.3×10^(-3);轻质砂体积率大于15%时,UHPC的应变强化程度得到显著提升,试件内部产生的损伤点数更多且分布更均匀,展现出良好的裂缝控制能力;在相同轻质砂体积率下,UHPC的应变强化程度随试件厚度的增加而降低,且试件内部的损伤点趋于集中,表现出明显的尺寸效应。

关键词：轻质砂超高性能混凝土拉伸应变强化声发射尺寸效应

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沥青发泡特性及其温拌混合料水分敏感性研究

吉林大学学报(工学版) 2024年

作者：韦万峰孔令云禤炜安杨帆郭鹏重庆交通大学土木工程学院广西道路结构与材料重点实验室同济大学道路与交通工程教育部重点实验室重庆交通大学交通土建工程材料国家地方联合工程实验室

本文基于沥青发泡特性及泡沫温拌沥青混合料水分敏感性的相关研究，阐述了沥青发泡机理，分析了沥青发泡效果影响因素、沥青发泡效果评价指标及发泡过程对沥青性质的影响；针对泡沫温拌沥青混合料存在抗水损害能力偏低的现实情况，指出... 详细信息

本文基于沥青发泡特性及泡沫温拌沥青混合料水分敏感性的相关研究，阐述了沥青发泡机理，分析了沥青发泡效果影响因素、沥青发泡效果评价指标及发泡过程对沥青性质的影响；针对泡沫温拌沥青混合料存在抗水损害能力偏低的现实情况，指出沥青经过发泡之后，会有部分水分及泡沫残留在沥青之中，从不同角度剖析了水分对泡沫温拌沥青混合料沥青—集料黏附性的影响，并对泡沫温拌沥青混合料现存问题的解决途径进行了分析、总结与展望。现阶段，ERmax(最大膨胀率)、HL(半衰期)等评价沥青发泡效果的指标存在一定的局限性，且沥青发泡状态与混合料性能的相关性未明确，可利用激光测距、动态X射线摄影、图像处理等手段研究沥青发泡的全过程，分析相关发泡参数对泡沫沥青胶结料及混合料性质的影响。泡沫沥青胶结料残留水分的存在削弱了泡沫沥青与集料的黏结程度，这对混合料的水稳定性具有不利影响，量化泡沫沥青残留水分对泡沫沥青胶结料性质、泡沫沥青-集料黏附性的影响及提升泡沫温拌沥青混合料抗水损害能力是未来研究的重点。

关键词：道路工程泡沫沥青发泡特性温拌混合料水分敏感性黏附性

基于切口梁弯曲响应的UHPC受拉性能反演分析

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工程力学 2024年第4期41卷 151-160页

作者：郭义庆王俊颜同济大学先进土木工程材料教育部重点实验室上海201804 同济大学建筑工程系上海200092

为了更加快速、准确地获取超高性能混凝土(UHPC)材料的拉伸性能,该文基于切口梁四点弯曲试验获得的荷载-切口张开位移(CMOD)响应,提出了一种UHPC拉伸性能简化反演分析方法。该方法采用了考虑裂纹局部化的非线性铰模型和可描述拉伸应变... 详细信息

为了更加快速、准确地获取超高性能混凝土(UHPC)材料的拉伸性能,该文基于切口梁四点弯曲试验获得的荷载-切口张开位移(CMOD)响应,提出了一种UHPC拉伸性能简化反演分析方法。该方法采用了考虑裂纹局部化的非线性铰模型和可描述拉伸应变硬化或应变软化特征的多折线UHPC受拉应力-应变关系。通过5种钢纤维掺量的UHPC切口梁弯曲试验和轴拉试验的验证以及模型参数分析表明:在切口梁弯曲响应的离散性较低时,提出的计算模型能够准确地预测应变硬化和应变软化UHPC的受拉初裂强度和极限强度;随弯曲响应的离散性增大,轴拉应力的预测值与实测值的偏差越大;特征长度及特征点数量对应变软化UHPC受拉应力-缝宽曲线预测结果的影响较小,但对于应变硬化UHPC,特征长度的增大和特征点的减少都会导致其极限强度预测值偏高。通过应用表明:采用基于荷载-CMOD响应的非线性铰模型预测UHPC的受拉性能具有较好的可行性。

关键词：超高性能混凝土拉伸性能切口梁四点弯非线性铰模型反演分析