自密实混凝土性能劣化对CRTS Ⅲ型板式轨道荷载效应的影响

充填层是CRTS Ⅲ型板式轨道的核心部件,由于板式轨道是典型的“三明治”结构,充填层易受环境的影响而出现性能劣化,从而对轨道结构不利。为探究充填层自密实混凝土性能劣化对板式轨道荷载效应的影响,采用ABAQUS软件并结合已有的充填层混凝土损伤研究结果,建立充填层整体损伤工况和更接近实际使用情况的充填层梯度损伤工况的轨道结构有限元模型,计算轨道结构在不同工况的列车荷载和温度荷载下,轨道板、充填层和底座板的应力与位移变化情况,分析充填层疲劳损伤对轨道结构整体性能的影响。结果表明,充填层混凝土的整体损伤将导致充填层刚度显著下降,在列车和温度荷载下,轨道板和充填层组成的复合板易出现各方向的位移,使轨道结构出现局部磨耗增加和轨道不平顺等现象;充填层受荷时各向应力均大幅减小,轨道板的总体应力上升且易出现应力集中,底座板应力相较于其上部结构受充填层性能变化的影响较小。充填层出现四周梯度损伤时,不同荷载作用下,从损伤区至未损伤区应力和位移表现为连续变化,未出现明显的应力集中和应力突变;不同荷载作用下,轨道结构出现损伤的区域应力明显下降,但未发生损伤的板中部区域应力上升,加速了板中部区域的动载疲劳效应,间接增加了轨道结构的疲劳损伤。

柔性层状石墨烯感应元件制备及其力敏特性

为了弥补现有传感器在混凝土非连续变形监测上的不足,采用特殊构型法,以还原氧化石墨烯-纳米纤维素(RGO-CNF)为传感层、聚二甲基硅氧烷(PDMS)为基层,设计和制备了PDMS/RGO-CNF/PDMS层状感应元件,对其力学、电学和力敏性能进行测试和分析.结果表明,CNF能够有效地协助RGO在异丙醇中均匀分散,经化学溶胀和孔隙填充构建的传感层与基底层紧密结合,能够承受超过100%的拉伸应变.感应元件经过约10次循环拉伸后,应变电阻响应达到稳定状态,表现出良好的可回复性和可重复性.在0~10%应变下,感应元件的电阻变化率近似呈线性变化,灵敏系数可达15,随应变继续增大,电阻变化率呈指数型增长.应变电阻响应强度随应变速率的增大而提高,利用建立的考虑应变率效应的应变电阻响应模型,能够较好地预测感应元件的力敏行为.

强紫外线辐射环境对水泥石干缩变形的影响及其机理

为了掌握强紫外线辐射环境下水泥基材料体积稳定性的演变规律,确保服役于强辐射地区的水泥基材料性能的稳定性,通过硬化水泥浆体干燥收缩试验,研究标准干燥环境和强紫外线辐射环境下硬化水泥浆体的干缩变形和质量损失的演化规律。结合热重分析(TG)和汞孔隙率(MIP)测试方法,探讨强紫外线辐射环境对硬化水泥浆体的干燥收缩的影响机理。同时,基于减缩剂的减缩机理,探讨其在强紫外线辐射环境下的作用效果。研究结果表明:相较于标准干燥环境,强紫外线辐射环境显著增加水泥石的干燥收缩和质量损失,降低水泥水化程度,从而使水泥石的孔隙结构粗化。掺入减缩剂可以降低水泥石的介孔率(<50 nm),有效降低强紫外线辐射环境下水泥石的干燥收缩。此外,在强紫外线辐射环境下,减缩剂的掺入会进一步降低孔隙溶液的表面张力,增强减缩剂的减缩效果。值得注意的是,当减缩剂掺量为1%时,强紫外线辐射对减缩剂效果的增强作用最为显著。当掺量进一步增加时,这种增强作用将受到限制。研究结果厘清了强紫外线辐射环境下的水泥基材料变形规律,为服役于类似环境的水泥基材料体积稳定调控提供技术依据。

钢筋锈蚀产物在界面处分布状态及成分

采用背散射电子成像及拉曼光谱微观手段,分析钢筋-混凝土界面处锈蚀产物的分布状态及成分。结果表明,锈蚀物分布不均,存在分区,按其产生次序为:20—50μm的锈蚀物与砂浆层混合区(一次锈蚀物),主要是针铁矿(FeOOH);10—20μm铁元素高浓区(二次锈蚀物),以赤铁矿(Fe2O3)为主并混有磁铁矿(Fe3O4);类似一次锈蚀物的锈蚀物层(三次锈蚀物),以赤铁矿为主并存在针铁矿。

锈蚀产物在钢筋混凝土界面处的分布状态分析

通过对钢筋锈蚀破坏后混凝土样品进行宏观和微观分析,研究锈胀裂缝的扩展状态和锈蚀产物在混凝土内的分布状态.分析结果表明：即便是通电锈蚀,角部位置钢筋仍为不均匀锈蚀,保护层薄的一侧先出现胀裂裂缝,保护层厚的一侧胀裂裂缝扩展相对较慢,胀裂裂缝附近存在填有锈蚀物的短小裂缝.因受混凝土不同挤压作用,锈蚀物在各发展阶段形态有所不同,初始形成的锈蚀物在界面处的砂浆层自由填充,称为锈蚀物自由生长阶段,填充的径向尺寸约为20~50μm;之后,混凝土的挤压作用在钢筋-混凝土界面处形成有一定宽度的特殊锈蚀物,这一锈蚀层产物形态及数量均与自由生长阶段有所不同,当其达到一定量时（厚度约10-20μm）,混凝土开始出现微裂缝,这一锈蚀层是决定锈胀力破坏的关键因素;锈胀微裂缝的存在提供了应力释放微区,此时锈蚀产物为半自由生长阶段,直至宏观裂缝出现并逐渐扩展至混凝土表面.

缓凝剂对高胶凝性水泥水化硬化的双临界影响效应

对比不同种类水泥,研究了缓凝剂(蔗糖及葡萄糖)对高胶凝性水泥水化硬化的影响。结果表明,高胶凝性水泥对缓凝剂表现出敏感的反应特性,在合理掺量范围内,使缓凝效果加强,在非正常掺量下,使异常凝结特性加剧,并且掺量范围较传统水泥更窄。水化热也表现出双鞍峰现象,在合理掺量下,水化放热被有效延缓、降低,随着掺量的增加,第一峰被加剧,第二峰被明显削弱,当掺量达一定值时,第二峰的测试时间已经消失,凝结时间表现为促凝,因此,这类缓凝剂对水泥的水化、硬化存在双临界效应,这种效应在高胶凝性水泥中表现更为突出。

膨胀剂复合及养护对自密实混凝土收缩的影响

研究了膨胀剂复合方式及养护条件对自密实混凝土收缩性能的影响。采用混凝土比长仪测定自密实混凝土收缩性能。结果表明:膨胀剂与矿物掺合料的复合方式及养护条件显著影响自密实混凝土的收缩变化规律。水养护条件下膨胀剂能够有效发挥其微膨胀补偿收缩作用,矿物掺合料促进了膨胀剂对自密实混凝土的收缩补偿作用;浇水养护及自然养护条件下,自密实混凝土未表现出膨胀特性,矿物掺合料的引入对自密实混凝土的收缩有一定的抑制作用;自然养护条件下自密实混凝土的收缩更大,且矿物掺合料的掺量存在临界值,当掺量大于30%时,对收缩的抑制作用较弱甚至有增加收缩的趋势。实际应用中,应尽量保证湿养护,同时严格控制矿物掺合料的用量。

干湿循环作用下混凝土裂缝区域氯离子的传输状态

研究了干湿循环作用下混凝土裂缝区域的氯离子浓度分布和裂缝影响区域。制备了不同宽度横向裂缝的混凝土试件,采用干湿循环加速氯离子对混凝土的侵蚀,定期检测不同侵蚀周期试件破型后裂缝侧面以及试件上表面至钢筋方向的氯离子浓度。试验结果表明:氯离子浓度随着传输深度增加而降低,在20 mm处基本稳定。随着干湿循环的进行,在20个干湿循环周期后,裂缝宽度为0.1~0.5 mm的试件,裂缝侧面30 mm处氯离子浓度都大于0.1%,钢筋在裂缝左右30 mm范围内有锈蚀的危险。并且由于二维传输的互相影响,裂缝宽度越大,相同传输深度氯离子浓度也越高。

细集料改性对全轻混凝土性能的影响

在轻细骨料表面喷涂不同浓度(质量浓度)憎水剂溶液对其改性处理,并通过力学性能实验及热工性能实验分析轻细骨料改性处理对全轻混凝土性能的影响。实验结果表明,憎水剂用量增加,全轻混凝土的抗压强度呈先增加而后降低的特性,而全轻混凝土的导热系数则表现为先快速降低而后基本保持不变的趋势。分析憎水剂浓度对全轻混凝土性能影响规律,结果表明,憎水剂溶液浓度为1%、憎水剂溶液与玻化微珠质量比为1∶1时,全轻混凝土各项性能表现为最优,其28 d抗压强度为12.8 MPa,导热系数为0.302 W/(m·K),与对比试件相比,抗压强度提高约30%,而导热系数基本不变。有机硅憎水剂在轻细骨料形成的一层致密的薄膜,改善了轻细骨料的表面性能,减少了混凝土总用水量。但有机硅憎水剂也增加了颗粒之间的排异性能,用量过多将导致混凝土力学性能下降。因此应选择合适的有机硅溶液浓度,尽可能高的开发混凝土强度潜能。

聚乙烯吡咯烷酮对石墨烯-水性聚氨酯体系分散性的影响

石墨烯的分散状态直接影响石墨烯-水性聚氨酯柔性应变传感元件的最终性能,采用聚乙烯吡咯烷酮增强石墨烯在水性聚氨酯体系中的分散性,固定水性聚氨酯与石墨烯的复合质量比,改变聚乙烯吡咯烷酮的掺量,采用溶液共混法并结合超声分散工艺制备石墨烯-水性聚氨酯复合导电浆料及其复合导电膜。通过紫外可见分光光度计和扫描电镜对石墨烯在水性聚氨酯中的分散性进行表征。研究结果表明:聚乙烯吡咯烷酮能够有效抑制石墨烯的团聚作用,从而提高石墨烯在水性聚氨酯中的分散性;随着聚乙烯吡咯烷酮掺量增加,石墨烯分散效果明显增强,聚乙烯吡咯烷酮与石墨烯的质量掺比(质量比)为3:1时石墨烯的分散效果最佳。

30年龄期某厂房混凝土梁柱碳化程度分析

1 基本概念 碳化是水泥中的水化产物与环境中的CO2相互作用，生成碳酸盐或其他物质，降低混凝土中pH值，改变混凝土内部组成结构，影响混凝土性能的一个复杂的物理化学过程。以普通硅酸盐水泥为例．其碳化过程的主要反应为：

新型装饰砂浆(HPCH)的研制及施工技术研究

通过材料优选及复合研制了高性能彩色固化剂(HPCH),其耐磨性能、体积稳定性、耐盐蚀能力超过国外同类产品,其耐析霜、耐老化等性能达到国内、外同类产品水平。依据功能结构设计思想,通过现场一次性施工工艺,将表面处理层、装饰功能层及基础结构层有机地结合起来。探讨了HPCH的现场施工工艺。

钢筋锈蚀对混凝土梁破坏模式影响的试验研究

研究钢筋锈蚀对混凝土梁破坏模式的影响.对4组共21根不同剪跨比、不同锈蚀程度的混凝土梁进行了试验,研究发现,纵向配筋率及剪跨比相同的情况下,随着纵筋、箍筋锈蚀程度的变化,梁会产生弯曲、剪压、剪切-粘结3种不同形态的破坏.针对此现象,基于试验研究结果并结合相关文献的试验结果,根据现行规范中的分析理念建立了考虑剪跨比、箍筋锈蚀率、纵筋锈蚀率及粘结退化等因素影响的锈蚀混凝土梁受剪承载力计算公式.据此再考虑弯剪区的平衡条件,分析讨论得出了试验梁产生破坏形态转变的临界条件和锈蚀混凝土梁构件的综合承载能力的变化规律,从而建立了锈蚀混凝土梁破坏模式转变的分析模型.据此模型分别以纵筋锈蚀率和箍筋锈蚀率为横、纵轴,考虑剪跨比等因素得出临界曲线划分的破坏形态区域与试验结果吻合较好.

硅酸盐水泥水化历程与初始结构形成的研究

采用自动高效水化热测定仪及无电极电阻率测定仪研究硅酸盐水泥水化的热学效应及交变电场下电阻率变化 ,讨论水泥品种、拌和水量对水泥水化初始结构形成及发展的影响 ,建立硅酸盐水泥水化初始结构形成及发展的结构形成模型。研究表明 :初始结构形成模型分为 3个阶段 :溶解 -溶解平衡期、结构形成期及结构稳定期。随着水量的增大 ,水化热效应表现为促进作用 ,但是结构形成过程表现为结构弱化 ;电阻率曲线的特征值及时间数值随水泥品种不同而变化。水化热模型与结构形成模型相结合 。

聚羧酸减水剂缓凝机理的研究

通过测定掺KH聚羧酸减水剂的化学收缩、初期水化热及电性能,并结合XRD,TG-DSC分析,研究了KH聚羧酸减水剂的缓凝机理。结果表明:聚羧酸减水剂可以有效抑制化学收缩,1 d化学收缩减小20%以上,28 d化学收缩减小30%以上;有较强的缓凝作用,有效抑制水化放热,延缓结构形成;凭借其分子结构中的羟基(-OH)、羧基(-COO-)、磺酸基(-SO3-)、聚乙氧基(-OCH2CH2-)等官能团,通过吸附、络合、静电斥力及空间位阻的作用,有效抑制初期C3A和C3S水化,而不影响后期结构发展。

混凝土在SO_4^(2-)和CO_3^(2-)共同存在下的腐蚀破坏

对西部水工混凝土受地下盐水侵蚀现状进行了现场调查和取样。用X射线衍射、扫描电子显微镜、X射线能量色散谱仪和激光Ra man光谱等方法研究了实际运行6a龄期混凝土的腐蚀产物。结果发现:在SO42-和CO32-长期作用下混凝土的腐蚀产物是由硅灰石膏、钙矾石、石膏和方解石组成的一种白色稀泥状混合物,经对该混合物分析证实处于低温、高湿、硫酸盐、碳酸盐条件下,混凝土发生了硅灰石膏型硫酸盐侵蚀破坏。

钢渣在水泥熟料烧成中的作用及其机理

通过对原材料化学组成的分析,发现在水泥熟料烧制中钢渣不仅可以作石灰质及铁质原料,而且可以作为“晶种”,有利于水泥熟料的煅烧。因此将钢渣作为独立组分,利用自编全组分水泥配料计算系统在较大率值范围内,进行大量计算并分析规律,选取配比进行烧成实验。结果表明:在生料中掺入钢渣不仅可以降低硅氧率,明显减少f-CaO含量,提高熟料质量,而且能够降低环境负荷,具有良好的经济效益、社会效益和环境效益。

蔗糖对水泥水化历程的影响

通过研究蔗糖对水泥凝结时间、水化热、化学收缩及抗压强度等的影响,探讨了蔗糖对水泥水化历程的影响规律及调凝机理。结果表明:蔗糖的掺量存在一个临界值,低于此掺量时,随着蔗糖掺量的增加,凝结时间逐渐延长;高于此掺量时,凝结时间迅速从最大值回落,直至促凝,净浆强度显著降低。在蔗糖作用下,预诱导期出现一个温度高峰,且峰值随掺量的增大而升高,加速期温峰逐渐减小且后移,水泥水化8h内,化学收缩随蔗糖掺量的增大而增加,化学收缩随掺量的增大而降低。蔗糖对水泥浆具有增溶作用,促进铝酸三钙及中间相的水解,加速钙钒石的生成。

聚羧酸系高性能混凝土减水剂的试验研究

通过测定自行合成的PCM-23减水剂的吸附量、ξ电位、净浆流动度、混凝土性能等,结果表明,该产品具有高分散能力、高保坍性等特点,掺量为1.2%时减水率可达30%,1小时坍落度几乎不损失,产品性能达到国外同类产品水平。

考虑残余变形影响的混凝土疲劳损伤本构模型

从分析混凝土材料的基本损伤机制出发,考虑疲劳荷载作用下混凝土的损伤累积和残余变形,推导了由Helmholtz自由能表示的混凝土本构方程,根据变分原理建立了基于能量的混凝土疲劳损伤本构模型.并根据疲劳过程中残余变形的发展规律,定义了物理意义明确的残余变形影响因子,并将其与混凝土变形模量损伤因子一同融入混凝土疲劳损伤本构模型中,为混凝土疲劳行为的计算机分析提供了一种更为精确、简化的混凝土疲劳本构模型.试验数据和数值算例的对比误差不超过3%,从而验证了该模型的准确性与适用性.