石墨类导电混凝土电阻率及导电机理分析

将石墨类导电相材料代替细骨料制备功能型导电混凝土,可利用通电发热使得混凝土基体升温以达到融雪化冰的目的。电阻率是衡量混凝土导电性能的主要指标,易受到混凝土含水率和外界环境温度等因素的影响。采用石墨、石墨原矿以及石墨尾矿作为导电相制备导电混凝土,研究了3种石墨类导电相混凝土力学性能、不同温度、含水率下石墨类混凝土电阻率演化规律以及微观性能,并分析了石墨类混凝土的导电机理。结果表明,导电相掺量、温度及含水率的增加都使混凝土的电阻率降低,其中导电相的掺入对电阻率降低最为显著。此外,SEM和EDS测试结果发现不同掺量条件下,混凝土基体中碳元素含量明显增加,验证了石墨类材料的加入可促进混凝土的导电性能,但会造成混凝土基体内部出现孔洞和微裂缝,对石墨类混凝土强度产生不利的影响。

高温后风积沙混凝土力学性能与微观结构试验研究

本文将0%、10%、30%、50%的风积沙等质量替代普通河砂制备成风积沙混凝土,对其在温度20、200、400、600、800℃作用下的外观形貌变化、质量损失情况、抗压强度、抗折强度进行了试验研究;通过折压比的方法分析了风积沙混凝土在不同温度和不同风积沙掺量下力学性能的演变;通过扫描电子显微镜(SEM)研究了不同温度作用下风积沙混凝土内部微观结构的演化过程,并对微观结构机理进行了分析。结果表明:适量风积沙的掺入可以增加水化产物,优化混凝土的孔隙结构,减小混凝土内部界面过渡区厚度,使混凝土内部结构更密实,力学性能得以提升,并能延缓高温作用后混凝土裂缝与孔隙的生成;然而,风积沙掺量过多则会起到相反的效果,使高温后混凝土力学性能下降。本研究可为风积沙混凝土的应用及高温后风积沙混凝土结构的评定提供依据。

高温后混凝土单轴拉伸和压缩破坏规律及力学性能研究

本文对常温及高温作用后的混凝土进行单轴拉伸和压缩试验,同时使用数字图像相关方法(DIC)观测混凝土试件表面的变形演化过程,探究高温后混凝土拉伸和压缩过程中裂缝的变形演化及力学性能衰减规律。结果表明,随着温度升高,混凝土表面裂缝的萌生和扩展时间逐渐提前,破坏时表面应变集中区的宽度及相应的应变数值逐渐增大,裂缝扩展程度更加显著,当温度达到800℃时,甚至呈多裂缝扩展形态。裂缝的显著扩展增加了混凝土的耗能,使高温损伤后混凝土的延性增加。比较高温后混凝土拉伸和压缩应变云图可知,裂缝开裂引起的应变集中区宽度相近,但压缩试件的应变数值略高于拉伸试件。裂缝的萌生和扩展影响混凝土的力学性能,随着温度升高,混凝土抗拉强度、抗压强度及弹性模量不断下降,峰值应力处的应变逐渐增加;拉伸应力应变曲线由双阶段逐渐转变为三阶段,破坏特征由脆性转变为延性;而压缩应力应变曲线始终为三阶段,与单轴拉伸相比,压缩破坏的延性特征更加明显。

纳米TiO_(2)混凝土抗碳化性能的试验研究

纳米TiO_(2)以同等质量代替水泥(0、1%、3%、5%)掺入混凝土中,对纳米TiO_(2)混凝土进行抗压试验和碳化试验,研究了纳米TiO_(2)的掺量对混凝土抗压强度和碳化深度的影响,建立了考虑纳米TiO_(2)掺量和碳化龄期的混凝土碳化深度模型。结果显示:掺入适量的纳米TiO_(2)对混凝土的抗压强度和碳化性能的改善有很好的促进作用,且随着纳米TiO_(2)掺入量的增加对两者的促进作用呈现先升高后降低的趋势,纳米TiO_(2)掺量为1%时对混凝土性能促进作用最好。通过引入纳米TiO_(2)对混凝土碳化深度的影响系数,改进碳化深度模型。模型预测数据和试验数据吻合度较高,可应用于纳米TiO_(2)混凝土碳化深度的预测。

力、热载荷作用下纤维在复合材料中的界面应力传递行为

采用三维光弹性实验应力分析和有限元计算两种方法,在拉拔载荷和热残余应力联合作用下,对单丝拔出树脂基复合材料三维冻结切片界面剪应力进行了研究。实验结果和计算表明,在单纤维与基体界面的埋入端及埋入末端附近出现界面残余剪应力的极值;力、热载荷作用下纤维界面剪应力呈抛物线分布,单丝埋入端附近是应力的主要传递区域,最先达到危险应力,出现界面脱胶破坏,然后剪应力沿纤维埋入长度由纤维埋入端附近向埋入末端逐渐传递;界面热残余应力对界面剪应力的影响是使纤维埋入末端应力集中程度降低,使界面剪应力最大值增大。

钢纤维自密实混凝土工作性能及抗压强度试验研究

采用坍落流动度试验、J-环试验检测了新拌钢纤维自密实混凝土的工作性能,研究了混凝土强度等级、钢纤维掺量对拌合物黏度、填充性能、自流平性能及间隙通过性的影响规律;通过混凝土立方体抗压试验,探讨了不同钢纤维掺量时自密实混凝土28d抗压强度变化规律。研究结果表明:钢纤维的掺入虽会降低自密实混凝土的工作性能,但选取合理的试验配合比及正确的搅拌方法,同样能够配制出满足施工要求的钢纤维自密实混凝土。钢纤维会小幅提高自密实混凝土的抗压强度,且随钢纤维掺量的增加而增加。

可见光响应型ZnO基纳米复合光催化材料的研究进展

本文综述了ZnO基纳米复合光催化材料的基本结构与性能、光催化效果及其作用机理;系统概述了可见光响应型ZnO基纳米复合光催化材料在有机物污染物降解、光催化制氢和抗菌等方面的应用,并对其进一步研究提出了思路和建议。相信随着基础研究与应用实践的不断深入,ZnO基纳米复合光催化材料最终会在高效催化剂、环境净化、太阳能转换等方面得到长久发展与广泛应用。

玄武岩纤维混凝土应力应变关系及孔结构分析

为了探究纤维掺量对玄武岩纤维混凝土宏、微观性能的影响规律,采用数字图像相关方法与微观气孔结构分析仪对不同纤维掺量的混凝土试件进行试验研究,通过数据回归建立了纤维掺量与平均峰值应力之间关系,给出了玄武岩纤维混凝土单轴受压应力-应变曲线上升段表达式;结合微观孔结构,建立了平均峰值应力与含气量、平均气泡弦长、气孔间距、比表面积相关公式,同时采用分形维数定量描述微观孔结构与玄武岩纤维混凝土抗压强度、弹性模量的关系。结果表明:玄武岩纤维的加入能够提高混凝土平均峰值应力和峰值应变,对试件应力-应变关系曲线上升段改变不明显;玄武岩纤维的加入能够减少混凝土内部缺陷,降低混凝土含气量、减小平均气泡弦长,使混凝土内部孔结构得到优化,孔隙分布较为均匀,抗压强度提高,割线模量有所下降。

冻融循环作用后玄武岩纤维混凝土的断裂性能

在带切口梁的三点弯曲试验中,采用数字图像相关(DIC)技术观测玄武岩纤维混凝土(BFRC)试件的全场变形,基于DIC技术的水平应变云图和水平位移云图确定试件的起裂荷载和裂缝开口位移,并研究冻融循环次数和玄武岩纤维掺量对BFRC试件断裂能、延性指数和等效断裂韧度的影响.结果表明:玄武岩纤维的掺入能够提高BFRC试件在冻融条件下的断裂能,但提高程度不如冻融损伤带来的下降程度大;BFRC试件的延性指数随玄武岩纤维掺量的增加呈现先增大后减小的趋势,而随冻融循环次数的增加呈现上升趋势;冻融损伤主要降低了BFRC试件在微变形阶段和小变形阶段的等效断裂韧度,在中变形阶段的降低程度有限,在大变形阶段降低程度已不显著,而玄武岩纤维的增韧作用在混凝土变形的各个阶段都比较显著,且增韧程度为微变形阶段最小,小变形阶段较低,中变形阶段较高,大变形阶段最高.

单面盐冻条件下基于孔结构的玄武岩纤维混凝土抗压强度模型

通过单面冻融循环试验,研究不同玄武岩纤维掺量、冻融次数对混凝土抗冻性能和微观孔结构的影响;采用灰熵法分析微观孔结构参数对冻后混凝土抗压强度的影响规律;拟合得到不同冻融循环次数下玄武岩纤维贡献率公式;建立基于气孔比表面积、孔体积、玄武岩纤维贡献率的复合因素抗压强度模型。结果表明:不同纤维掺量下试件的抗压强度随冻融循环次数的增加逐渐减小,试件的含气量、气孔平均弦长和气孔间距系数随冻融次数的增加逐渐增大,试件的气孔比表面积随冻融次数的增加呈下降趋势。在本试验条件下纤维掺量为0.2%(体积分数)时混凝土抗冻性能最优。由灰熵分析可知,气孔比表面积和孔径小于100μm的孔体积与抗压强度的关联度较高。复合因素抗压强度模型与气孔比表面积、孔体积、玄武岩纤维贡献率之间回归效果显著,可预测单面冻融循环后玄武岩纤维混凝土抗压强度与孔结构的定量关系,评估寒冷地区玄武岩纤维混凝土的耐久性。

基于DIC方法的高温后混凝土应变局部化研究

对高温后混凝土预制裂缝梁进行了三点弯曲试验,运用灰关联法对比分析了数字图像相关(DIC)方法与应变片和激光引伸计测量的应变与位移,两者灰关联度较高,说明DIC方法可用于高温后混凝土变形测量。同时通过DIC方法测得混凝土表面全场位移和应变,探讨了不同温度作用下、不同加载时刻混凝土位移不均匀性和应变局部化现象,结果表明位移在加载初期较均匀,随着荷载增大,位移不均匀现象开始显现;应变局部化现象逐步发展,在加载前期低速发展,在峰值荷载下显著发生;而高温会导致这两种现象加快发展,且更加显著。高温加剧应变局部化,峰值荷载时刻应变集中于裂缝尖端,致使破坏荷载降低。

垃圾土蠕变-降解沉降特性试验研究

为了研究垃圾土蠕变降解沉降特性，选取重庆市某垃圾场典型试样，基于室内蠕变观测试验得到蠕变降解沉降过程曲线（0~330 d），建立了符合其沉降变形特性的PTH计算模型，验证了该模型合理性，同时对沉降影响因素进行了详细分析。结果表明，因外部应力和内部蠕变降解引起的沉降总量可达试样高度的33.2%，渗滤液在前期的溢出量受外部荷载和有机物含量的控制；垃圾土中有机物的降解规律可用Richards 模型来表示，累计沉降量和累计渗滤液产量之间符合指数函数关系；有利于初期压缩变形和后期降解沉降的最优有机物含量区间为29.1%～36.47%；内部温度监测结果显示，20～41 ℃是一个可加快内部有机物降解速率的温度区间，且在41 ℃时作用最大。

玄武岩纤维混凝土高温后力学性能试验研究

基于高温后强度和变形性能指标评价玄武岩纤维混凝土耐高温性能,分析了不同温度作用后玄武岩纤维掺量的混凝土试件外形特征、质量损失、抗折和抗压强度以及抗压峰值应变,对高温作用后玄武岩纤维混凝土力学性能变化规律进行了探究。试验表明:随温度的升高,玄武岩纤维混凝土抗压和抗折试件的质量逐渐减小;室温至400℃时,玄武岩纤维混凝土抗压强度有所提高而抗折强度迅速下降,抗压峰值应变变化不明显;400~800℃时,随温度的增加,抗压强度与抗折强度快速下降,而抗压峰值应变快速增加。

钢纤维钢筋混凝土纯扭构件的有限元分析

运用有限元分析软件对钢纤维混凝土纯扭构件进行了非线性分析,通过合理地选取本构关系、单元类型、材料模型、收敛准则以及子步数得到与试验数据具有较高精准度的有限元模型,然后运用该模型分析钢纤维钢筋混凝土梁的受扭性能。结果表明,由于钢纤维的阻裂性能,掺入钢纤维可以使混凝土构件的抗扭延性和刚度等性能得到明显地改善,并且提高了受扭构件的开裂扭矩和极限扭矩;同时得出钢纤维有微加筋的作用,能够在一定程度上抑制斜裂缝的发展,但是不能完全替代箍筋的作用。

钢纤维对钢筋混凝土梁弯曲韧性与疲劳损伤的影响

通过钢筋混凝土梁弯曲静载和等幅疲劳试验,研究了钢纤维对钢筋混凝土梁挠度、弯曲韧度、刚度以及刚度损伤累积的影响。结果表明:在弯曲静载试验中,梁的挠度随着钢纤维体积率的增加而逐渐减小,弯曲韧度逐渐增大;在疲劳试验中,各梁挠度增长和刚度损伤累积随着荷载循环次数增加均呈现三阶段变化规律,说明钢纤维掺入不会改变钢筋混凝土梁疲劳损伤发展规律,但会改变梁挠度和刚度的大小,随着纤维掺量增加,梁的挠度逐渐减小,刚度逐渐增加,抵抗变形能力增强。

基于孔结构的单面冻后混凝土抗压强度模型研究

通过单面冻融试验,研究了介质和冻融循环次数对混凝土抗冻性能和微观孔结构的影响规律.使用盒维数建立了混凝土单面冻融循环后的孔径分布分形模型,分析了分形维数与抗压强度的关系,建立了基于复合孔参数、分形维数的多因素抗压强度模型.结果表明:在不同冻融介质条件下,混凝土表观形貌、质量损失、相对动弹性模量、抗压强度、抗冻耐久性系数和孔参数随着冻融循环次数的增加逐渐劣化,盐冻对混凝土损伤程度大于水冻;混凝土孔径分布分形维数随着冻融循环次数的增加逐渐减小;在单面冻融循环过程中,混凝土孔参数演化分为初期、中期、后期3个阶段,中、后期对冻融循环作用较敏感的孔参数分别为气孔平均弦长和气孔比表面积、含气量和气孔间距系数;多因素抗压强度模型与复合孔参数、分形维数之间的回归效果显著,可以准确地描述水、盐单面冻融循环前后混凝土抗压强度与孔结构的定量关系.

城市生活垃圾降解–压缩特性试验研究

为了研究垃圾土在好氧和厌氧阶段因外部温度场的变化对降解特性的影响,选取重庆市某垃圾场作为研究对象,进行了两种不同温度控制的降解试验,同时对渗滤液中可溶解有机碳含量进行了追踪测试,试验结果表明:1不同有机物含量垃圾土试样,当外部温度场小于22℃或者大于45℃时,温度对有机质降解的影响较小;2当温度在22℃~45℃时,根据垃圾土产气量、渗滤液溢出量以及质量损失率得出此温度区间对垃圾中有机质的降解起明显加速作用,降解反应程度在41℃时最大;3根据温度–质量损失率关系,推导了考虑温度效应的分阶段垃圾土降解率计算模型,并且得出垃圾土的降解率在0~180 d符合自然降解规律,为时间的函数;在180~360 d,降解率为时间和温度的双重函数;模型验证结果表明,计算结果与试验结果能够比较好的吻合。

玄武岩纤维混凝土抗盐冻性能试验研究

为了研究玄武岩纤维混凝土的抗盐冻性能,以纤维体积率、冻融循环次数为主要变化参数,在3.5%NaCl溶液中对玄武岩纤维混凝土进行了快速冻融试验。研究了不同纤维掺量和不同冻融循环次数下混凝土的质量损失率、相对动弹性模量、抗压强度和抗折强度的变化规律;采用扫描电镜对混凝土盐冻循环前后的微观形貌进行观察,分析玄武岩纤维对混凝土抗盐冻性能的影响机理。结果表明:在盐冻循环作用下,玄武岩纤维的掺入能够有效降低混凝土的质量损失率,减缓其相对动弹性模量的降低,而且能减弱冻融损伤对混凝土抗压、抗折强度的影响;适量玄武岩纤维的掺入能抑制混凝土中裂缝的扩展,减少基体内孔隙、坑洞的数量,延迟初始裂缝和相互贯通裂缝的出现,抗盐冻能力优于普通混凝土。

基于核磁共振法的纳米TiO_(2)混凝土抗冻性能研究

孔结构演化对混凝土抗冻性能至关重要,为研究纳米TiO_(2)对混凝土孔结构及抗冻性能的影响,本文选取替代率分别为0%、1%、3%、5%(质量分数,下同)的纳米TiO_(2)混凝土为研究对象,进行了快冻法试验、抗压强度试验、核磁共振试验及扫描电子显微镜试验。通过纳米TiO_(2)混凝土冻融循环前后质量、动弹模量、抗压强度、孔结构及微观形貌的变化,评估-18~5℃条件下的冻融损伤并分析纳米TiO_(2)对混凝土性能的改善机理;同时建立抗压强度、相对动弹模量、自由水饱和度及裂缝占比响应模型以确定纳米TiO_(2)的最佳掺量。结果表明:适量的纳米TiO_(2)可有效改善混凝土微观形貌,增加混凝土微孔及中孔的比例,减小大孔及裂缝的比例,过量的纳米TiO_(2)会使混凝土中大孔和裂缝的比例增大,不利于混凝土抗冻性能的提高;纳米TiO_(2)掺量为1%时,混凝土抗冻性能最佳。基于抗冻性能指标与孔隙测试结果建立响应模型,确定纳米TiO_(2)最佳掺量接近1%,这与试验结果相符合。

单面冻融下玄武岩纤维混凝土抗冻性能研究

通过玄武岩纤维混凝土单面冻融试验,分析了不同冻融次数、冻融介质(水、盐、飞机除冰液)和纤维掺量下混凝土的质量损失、动弹性模量及抗压强度,研究了玄武岩纤维混凝土的单面抗冻性及其损伤规律。试验结果表明:随着冻融次数的增加,3种冻融介质下玄武岩纤维混凝土的相对动弹性模量、抗压强度均减小,而质量损失出现相反情况。3种冻融介质对混凝土的损伤程度最严重为盐溶液,其次分别为水溶液、飞机除冰液。对于水冻与盐冻,混凝土掺入玄武岩纤维能够提升其抗冻性。通过拟合发现,二次多项式模型的拟合精度高于指数型模型,说明二次多项式模型更能准确表征单面冻融下玄武岩纤维混凝土的损伤程度。