重复荷载作用下SFCB混凝土黏结性能试验研究

针对钢-连续纤维复合筋(SFCB)混凝土构件在动荷载作用下应力传递机制复杂、黏结破坏机理及应力分布特征尚未明确等问题,通过等阶、变阶重复加载的中心拉拔试验、并与单向拉拔试验对比。结果表明:等阶、变阶重复加载试件的黏结强度比单向拉拔试件低11.8%~19.8%,黏结界面损伤更为严重,且重复加载1次平均黏结应力峰值出现约0.5%~1.6%的损失;不同加载方式,试件拔出过程中的黏结-滑移曲线特征基本相似,钢芯与纤维层因变形不一致出现相对滑移;SFCB沿埋长方向的黏结应力并非均匀分布,不同加载方式的应力“波峰”形态有所区别。明确重复荷载作用下SFCB混凝土的黏结性能,可为SFCB混凝土结构设计、黏结-滑移曲线模型建立提供重要的参考依据。

外加剂对熔融石英陶瓷烧结性能的影响

为改善熔融石英陶瓷材料的低温烧结性能 ,选用石英玻璃粉为主要原料 ,研究了H3 BO3 、B4C、Si、SiC、CeO2 和Y2 O3 六种外加剂对熔融石英陶瓷烧结性能的影响。结果表明 :添加Si、SiC、CeO2和Y2 O3 时对熔融石英陶瓷的低温烧结的促进作用较小 ;H3 BO3 和B4C能有效地促进熔融石英陶瓷的烧结 ,加入相同量的H3 BO3 和B4C外加剂时 ,B4C对材料烧结性能的影响明显强于H3 BO3 。H3 BO3 的高温分解产物和B4C的氧化产物均为B2 O3 ,高温下B2 O3 能增加材料中的液相生成量 ,加快材料的扩散传质 ,从而促进材料的烧结。

加入Si粉对低碳铝镁碳材料性能的影响

以82%（质量分数,下同）的电熔白刚玉（3-0.088mm）、10%的镁铝尖晶石（≤0.088mm）、5%的氧化铝微粉（d50=2.4μm）、3%的电熔镁砂（≤0.088mm）以及占总粉体质量5%的酚醛树脂结合剂为基础配方,分别用2%、4%、6%的Si粉（≤0.088mm）取代等量的白刚玉,分别于1400℃3h和1600℃3h埋炭烧成后制备了不同Si粉含量的低碳铝镁碳材料,对材料的显气孔率、体积密度、强度、抗热震性、抗氧化性及抗渣性进行了检测,并借助XRD、SEM和EDAX研究了材料的物相组成和显微结构。结果表明：随着Si粉加入量的增加,经1400℃3h和1600℃3h埋炭烧成后,材料的体积密度逐渐降低,显气孔率增大,耐压强度明显提高（但Si粉加入量超过4%后材料的耐压强度有所降低）,高温抗折强度（1400℃）逐渐提高,抗热震性得到改善,抗氧化性能增强,抗渣性能明显提高。材料性能的这种变化主要同材料中酚醛树脂的残碳与Si粉原位生成β-SiC,以及材料气孔中有Mg-Si-Al-O-N物相生成相关。

MgO含量对铝镁质浇注料性能的影响

借助ＳＥＭ和ＥＤＡＸ分析等手段研究了ＭｇＯ含量对铝镁质脱硅出铁沟浇注料性能的影响。结果表明：ＭｇＯ含量（质量分数，下同）提高至３％，能显著地提高浇注料对脱硅剂的抗渗透性能，这主要是由于浇注料中反应生成的 ＭｇＡｌ２Ｏ３能大量吸收脱硅剂中的ＦｅＯ（Ｆｅ２Ｏ３），形成尖晶石固溶体，引起熔渣粘度增大；但生成的ＭｇＡｌ２Ｏ３量过多时，会引起浇注料的组织结构疏松，降低浇注料的抗渣性能。浇注料中适宜的ＭｇＯ含量为３％－６％。

基于损伤力学预估切口构件裂纹形成寿命

构件的疲劳寿命包括裂纹形成和扩展两个阶段,断裂力学估算裂纹扩展寿命已经相当成熟,但其无法估算裂纹形成寿命,因此基于损伤力学理论建立的疲劳损伤模型被用来预估裂纹形成寿命,且取得很好的效果。文中基于疲劳损伤模型预估缺口试件的裂纹形成寿命,利用封闭解的方法给出了切口构件在拉压载荷下的损伤演化方程,同时计算了不同应力集中系数下切口试件裂纹形成寿命,经试验验证,该方法预估的寿命与试验寿命基本吻合且偏于安全。

微粉对刚玉质自流浇注料性能的影响

研究了由四种Ａｌ２Ｏ３微粉制得的泥浆的流变性能及对刚玉质自流浇注料性能的影响。研究发现，由环缝磨制备的电熔白刚玉微粉制得的泥浆具有优良的流动性能，微粉泥浆的流动性同微粉原料的晶相组成、组织结构、粒径分布和粉碎设备有关。浇注料中加入适量的优质微粉，能显著提高浇注料的流动性。

MgO-Al_2O_3-TiO_2浇注料的组成、结构及性能

用XRD分析了MgO -Al2 O3-TiO2 系浇注料的物相组成 ,通过光学显微镜观察了材料的微观结构。结果表明 :MgO -Al2 O3-TiO2 浇注料经高温烧结后主要由方镁石和MgO·Al2 O3- 2MgO·TiO2 固溶体组成 ;加入TiO2 能显著促进MgO -Al2 O3质浇注料的烧结 ,气孔率降低 ,强度显著提高。

铝酸钙水泥结合莫来石-碳化硅浇注料的组成及性能

采用烧结莫来石、Secar71水泥及SiC为原料,制备了不同水泥和SiC含量的莫来石质浇注料,研究了浇注料的常温物理性能、热导率及热震稳定性,并借助XRD和EDS研究了材料的物相组成和显微结构。结果表明:随着水泥的加入,浇注料110℃24h显气孔率降低、抗折强度逐渐提高;1100℃3h和1400℃3h抗折强度呈现出先增大后逐渐减小的趋势,当水泥量为25%(质量分数,下同)时,浇注料的显气孔率最高,同时抗折强度达到最大值。随着水泥加入量的增多,浇注料的热震稳定性稍有降低,当水泥量超过25%后,浇注料的热震稳定性逐渐恢复;通过加入5%～10%的SiC,浇注料的热震稳定性明显改善。浇注料的性能同其物相组成及显微结构相关。

氯氧镁水泥结合铝镁质无碳不烧砖性能的研究

采用氯氧镁水泥为结合剂制备铝镁质无碳不烧砖,研究了MgCl2·6H2O和镁砂含量对材料物理性能的影响。结果表明,氯氧镁水泥能明显提高不烧砖(110℃×24h和1600℃×3h)耐压强度;随着镁砂含量的增加,不烧砖高温下低熔相量减少,镁铝尖晶石生成量增加,材料的组织结构变疏松,常温耐压强度逐渐降低。材料中镁砂的最佳加入量为10%～12%。

中间包镁质干式料用结合剂的研究

首先将电熔镁砂(≤0.088 mm)分别与低温结合剂(分别为沥青、蔗糖、石蜡、松香、酚醛树脂)和中温结合剂(分别为三聚磷酸钠、九水硅酸钠、六水氯化镁、硼酸、十水硼砂和硼酸盐玻璃)按95∶5的质量比混练均匀,以120 MPa的压力干压成型为36 mm×36 mm的试样,分别在300℃2 h、1 000℃3 h、1 450℃3 h、1 500℃3 h和1 600℃3 h条件下热处理后测量其显气孔率、体积密度和耐压强度,以评价这些结合剂的结合性能和促烧结性能,并评价了其环保性;然后,在上述试验的基础上分别采用沥青-硼酸盐玻璃、松香-硼酸盐玻璃和酚醛树脂-硼酸盐玻璃3种复合结合剂按镁质干式料的配方制备成镁质干式料试样,分别在200℃2 h、1 100℃3 h和1 500℃3 h条件下热处理,测量试样热处理后的永久线变化率、显气孔率、体积密度和耐压强度等常温物理性能。结果表明:采用酚醛树脂、沥青和松香为结合剂时,镁质材料300℃2 h热处理后的耐压强度较高;而采用硼酸、十水硼砂和硼酸盐玻璃为结合剂时,镁质材料1 000℃3 h热处理后的耐压强度较高,硼酸和硼酸盐玻璃能明显促进镁质材料的高温烧结;使用5%松香-4%硼酸盐玻璃作为复合结合剂制备的镁质干式料具有较好的常温物理性能和环境友好性。

结合剂对镁质浇注料性能的影响

主要研究了SiO2 微粉、MgCl2 ·6H2 O和ρ Al2 O3 3种结合剂对镁质浇注料的耐压强度、显气孔率和抗水化性能的影响。结果表明 :采用SiO2 微粉和MgCl2 ·6H2 O为结合剂时 ,镁质浇注料 110℃2 4h处理后的耐压强度和抗水化性能优于采用ρ Al2 O3 的 ;采用MgCl2 ·6H2 O和 ρ Al2 O3 为结合剂时 ,浇注料 110 0℃ 3h热处理后的耐压强度明显下降 ;经 16 0 0℃ 3h热处理后 ,浇注料的耐压强度随着SiO2 微粉含量的增加先增大后减小 ,而MgCl2 ·6H2 O的影响较小 ,随着 ρ Al2 O3 加入量的增大浇注料的耐压强度明显降低。

铝硅凝胶粉结合Al_2O_3-MgO质浇注料的性能研究

以电熔白刚玉和电熔镁砂为原料,以铝硅凝胶粉为结合剂制备Al2O3-MgO浇注料,研究铝硅凝胶粉加入量对Al2O3-MgO质浇注料线变化率、显气孔率、耐压强度和高温抗渣性能的影响。试验结果表明,当铝硅凝胶粉含量由2%增加到6%时,经110℃×24 h处理后,浇注料的耐压强度明显增大;1 100℃×3 h和1 600℃×3 h处理后,浇注料的线变化率逐渐减小,耐压强度逐渐增大,浇注料的高温抗渣性能明显提高。通过XRD和EDAX分析,对浇注料性能变化和抗渣机理进行了讨论。

Al_2O_3-SiC复相陶瓷凝胶注模成型工艺因素的研究

研究了凝胶注模成型的各种工艺因素对Al2O3-SiC复相陶瓷悬浮体的黏度和固化时间的影响。结果表明：控制溶液的pH值为7～8时，采用2％（wB）的ADS1分散剂，可制备出固相体积分数为60％，黏度为640mPa·s的悬浮体；随成型温度的升高，悬浮体的固化时间逐渐缩短；随着引发剂尤其是催化剂加入量的增加，悬浮体的固化时间明显缩短。

Ti(C,N)对刚玉质浇注料性能的影响

骨料采用电熔白刚玉,基质采用白刚玉细粉、活性α-Al2O3微粉、SiO2微粉及Ti(C,N)微粉,按骨料与基质质量比为70:30,α-Al2O3微粉和Ti(C,N)微粉总质量分数固定为10%,制备了Ti(C,N)含量(质量分数)分别为0、5%和10%的三种刚玉质浇注料,对比了三种材料的常温物理性能、抗碱(K2O)性能及抗渣性能,并借助XRD和光学显微镜研究了材料的物相组成和显微结构。结果表明:加入Ti(C,N)后,刚玉质浇注料经1500℃3h热处理后强度显著增大,抗碱(K2O)性能及抗渣性能随Ti(C,N)加入量的增加而逐渐提高。其主要机理为:Ti(C,N)促进了材料的高温烧结,改善了材料的显微结构;同时Ti(C,N)化学稳定性优良,难于被熔渣润湿,材料基质中均匀分散的Ti(C,N)减弱了碱(K2O)及熔渣对刚玉质浇注料的渗透和侵蚀。

石灰石对MgO质中间包干式料性能的影响

研究了石灰石对MgO质中间包干式料经110℃×2 h,1 100℃×3 h和1 500℃×3 h热处理后的常温物理性能及解体性能的影响,并借助XRD分析了1 500℃×3 h热处理后干式料中的物相组成。结果表明,随着石灰石加入量的增加,经1 500℃×3 h热处理后MgO质干式料表观密度显著降低,材料的线变化率逐渐减小;当添加细颗粒石灰石时,材料的耐压强度明显降低,材料易于解体。干式料性能的变化主要同高温热处理后材料中的物相组成变化相关。

Al_2O_3-MA-SiC-C质浇注料的抗渣性能

以电熔白刚玉、镁铝尖晶石、SiC细粉、活性α-Al2O3微粉、球状沥青、Si粉、ρ-Al2O3、氧化硅微粉和铝酸钙水泥为原料制备了Al2O3-MA-SiC-C质浇注料。振动浇注成型后采用静态坩埚法测定了浇注料抗渣侵蚀性,利用X射线衍射、电子探针仪和能谱等手段分析了1500℃埋炭处理3h后试样的物相、显微结构和微区成分,以研究结合剂种类(ρ-Al2O3+氧化硅微粉和铝酸钙水泥+氧化硅微粉)、尖晶石和SiC的加入量对浇注料抗渣性能的影响。结果表明:采用ρ-Al2O3+氧化硅微粉结合的浇注料的抗渣性能明显高于采用铝酸钙水泥+氧化硅微粉结合的,这主要与其在高温下形成的物相有关;随着镁铝尖晶石加入量的增多,浇注料的抗渣性能总体上呈升高趋势;随着SiC加入量的增多,浇注料的抗渣性能显著提高,当SiC加入量(质量分数,下同)为25%时,浇注料的抗渣性能最好;加入过多的镁铝尖晶石和SiC对浇注料的抗渣性能不利,这主要同高温下材料中MgO-Al2O3-SiO2系低熔物的形成有关。

α-Al_2O_3微粉对镁质浇注料性能的影响

研究α-Al2O3微粉加入量对钢包渣线用镁铝质浇注料线变化率、显气孔率、耐压强度和抗渣性能的影响,借助EDAX分析,探讨了浇注料的渣蚀机理。结果表明,随着α-Al2O3质量分数的增加,经1000℃×3h热处理后,浇注料的线变化率逐渐增大,显气孔率增加,耐压强度提高;经1600℃×3h热处理后,浇注料的线变化率逐渐增加,显气孔率稍有减小,耐压强度逐渐降低,但当α-Al2O3质量分数大于10%后,浇注料的耐压强度增加;随着α-Al2O3质量分数的增加,浇注料渗透指数逐渐减小,但侵蚀指数明显增大。镁铝质浇注料的性能变化主要与材料的组成和显微结构相关。

氯氧镁水泥及其对镁质浇注料力学性能的影响

采用XRD和TG -DSC分析方法研究了氯氧镁水泥的相组成和加热相变化 ,并研究了氯氧镁水泥结合剂对镁质浇注料热处理后常温抗折强度的影响。结果表明 :采用电熔镁砂和MgCl2 ·6H2 O为原料生成的氯氧镁水泥 ,是由氯氧镁凝胶和少量的5Mg(OH) 2 ·MgCl2 ·8H2 O(简称 5·1·8)晶相组成的 ;加热时经过脱水反应和分解反应 ,5 0 0℃以后氯氧镁水泥的分解反应完成 ;所生成的氯氧镁水泥能明显提高镁质浇注料的烘干抗折强度 ,但生成过多的氯氧镁水泥时 ,其在烧成过程中的分解反应又会引起材料烧后 (16 0 0℃ 3h)抗折强度的降低 ,故材料中MgCl2 ·6H2 O的最佳加入量为 2 % (质量分数 )

骨料对Al_2O_3-尖晶石钢包浇注料性能的影响

研究了三种不同骨料对Al2O3-尖晶石钢包浇注料性能的影响。结果表明：用电冶矾土刚玉骨科制得的浇注料具有较好的流动性、高温烧结性和抗渣性，但热震稳定性比电熔白刚玉有所降低。这主要与电冶矾土刚玉的组成和显微结构有关。

基质组成对MgO-Al_2O_3质浇注料性能的影响

研究基质组成对MgO Al2O3质浇注料热震稳定性和抗渣性能的影响。结果表明,随着α Al2O3含量的增加,MgO Al2O3质浇注料1600℃×3h抗折强度逐渐降低,α Al2O3质量分数大于15%后抗折强度明显增大;α Al2O3加入量为10%～15%时浇注料具有最佳的热震稳定性;随着α Al2O3含量的增加,浇注料渗透指数明显减小,侵蚀指数逐渐增大。MgO Al2O3质浇注料的性能主要与基质的组成和显微结构相关。