水性环氧树脂-聚丙烯纤维改性水泥基快速修补砂浆性能研究

为改善机场道面修补砂浆脆性大和粘结性能差等问题,本文利用水性环氧树脂(WER)、聚丙烯(PP)纤维和硫铝酸盐水泥(SAC)制备出一种快速修补砂浆,并对其工作性能、力学性能、阻尼性能和耐硫酸盐腐蚀性能进行研究。结果表明,PP纤维和WER可显著提高快速修补砂浆韧性和粘结性能,使得快速修补砂浆2 h抗压、抗折强度和粘结强度分别达到22.3,5.1和3.7MPa,满足民用机场规范要求,同时可改善快速修补砂浆的阻尼性能和抗硫酸盐侵蚀性能。

基于残余砂浆附着特征的再生混凝土硫酸盐传输模型

已有再生混凝土计算模型未充分考虑残余砂浆附着特征,导致模型中缺少新砂浆-原生骨料界面过渡区,道路工程混凝土硫酸盐传输模型与实际情况不符。本工作根据瓦拉文公式将三维骨料体积转换为二维平面圆形,并根据图像分析法测得的残余砂浆附着特征将不同粒径的骨料分割成残余砂浆和裸露骨料两部分,随后利用蒙特卡罗方程将分割后的再生骨料于混凝土体系中随机投放,构建了再生混凝土的六相数字化模型。通过再生骨料截面面积确定、再生骨料数据库建立等过程,提出六相混凝土数字化模型中再生骨料残余砂浆附着特征的表达方法。基于Fick第二定律,结合孔隙率对再生混凝土中各相扩散系数的影响分析,提出再生混凝土中各相扩散系数方程。通过有限元软件实现了六相再生混凝土的二维可视化,建立了六相再生混凝土硫酸根离子传输模型。通过将试验测试值与模型计算值进行对比,得出试验结果与计算结果总体吻合度良好,理论计算结果与实验所测离子传输深度的变化规律是一致的,建立的基于残余砂浆附着特征的再生混凝土硫酸盐传输模型具有一定的合理性。

基于1D-CNN的无砟轨道CA砂浆脱空识别

为解决水泥乳化沥青砂浆(CA砂浆)脱空位置识别的难题,提出考虑CA砂浆脱空的无砟轨道模型建模与计算方案。首先,基于CRTS I型板式无砟轨道“梁-板-板”建模理论,使用非线性弹簧模拟CA砂浆脱空病害,输入扣件支点反力作为模型的激励,得到监测点位的垂向加速度数据集。其次,通过对数据集缩放、添加噪声的方式进行数据增强,增强数据集的差异,以增强识别模型的泛化性,获得更加准确的识别结果。最后,建立脱空病害的识别方法,搭建一维卷积神经网络(1D-CNN)进行CA砂浆的脱空位置识别,构建准确率、查准率和查全率等评价指标评估识别结果,使用t-SNE降维算法对结果进行可视化。对比其他3种神经网络的表现,探讨1D-CNN应用于CA砂浆脱空位置识别的优势。研究结果表明:“梁-板-板”模型反映了无砟轨道的力学本征,用于CA砂浆脱空问题的仿真模拟是可行的;通过对数据集信号缩放、添加噪声的方式进行数据增强可提高深度学习模型的性能;从深度学习的角度来看,CA砂浆脱空发生在板中造成的危害较小,应重点关注板端CA砂浆脱空的养护与维修问题;1D-CNN相比其他3种模型运算时间短,在CA砂浆脱空位置识别数据集上优势更大,识别准确率可达95%以上。研究结果为进一步提高无砟轨道结构监测的自动化和智能化水平提供参考。

硅灰及矿渣粉对大掺量粉煤灰砂浆力学性能的影响及机理研究

以硅灰和矿渣粉(GGBS)为辅助胶凝材料,使用聚羧酸高性能减水剂,分别研究了硅灰和GGBS对大掺量粉煤灰砂浆抗压强度的影响。通过压汞测试(MIP)、扫描电子显微镜(SEM)以及X射线衍射(XRD)等方法对制备试件的孔结构、微观产物、物相组成进行分析,得到了硅灰和GGBS影响大掺量粉煤灰砂浆强度的机理。结果表明:单掺硅灰的大掺量粉煤灰砂浆的抗压强度随着硅灰含量增加先增大后减小,单掺GGBS的规律与硅灰类似;复掺硅灰和矿渣时,砂浆的强度较其他同龄期组均有一定的提高,二者表现出良好的协同作用;无论是单掺还是复掺,硅灰和GGBS都对大掺量粉煤灰砂浆强度有良好的提升作用。砂浆试件总孔隙率和大孔占比与抗压强度总体呈负相关,强度越高的砂浆试件微观结构越致密,但相比于总孔隙率,毛细孔和大孔占比表现出与抗压强度更好的相关性。当硅灰和GGBS质量分数分别为8%和6%时,砂浆28 d强度最大,为88.05 MPa。

钢纤维喷射砂浆力学性能与流动度多因素正交试验分析

为探究基体因素对钢纤维喷射砂浆力学性能和流动度的影响,基于正交试验方法对砂浆试件进行了力学性能和流动度测试。结果表明:砂胶比(A)对劈裂抗拉强度的影响较大,对7 d抗压强度有一定的影响,对后期抗折强度影响特别显著;钢纤维掺量(B)对劈裂抗拉强度、前期抗折强度和前中期抗压强度的影响分别为特别显著、显著和不显著;速凝剂掺量(C)对7 d前抗压强度、中后期劈裂抗拉强度影响显著;粉煤灰掺量(D)仅对后期抗压强度的影响显著;前述四种因素掺量对流动度的影响均不显著。由层次分析法得到对抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度和流动度改善效果最佳的配合比分别为A1B3C3D1、A3B3C1D2、A3B3C3D1、A2B1C1D3,由功效系数法得到综合最佳配合比为A2B3C1D2。钢纤维在基体中起桥接与锚固加强的作用,速凝剂在水化过程中消耗大量的Ca(OH)_(2)并生成钙矾石,促使喷射砂浆早期强度迅速提升。

冲击荷载下氧化石墨烯改性珊瑚砂浆破碎分形特征研究

为研究冲击荷载作用下不同掺量氧化石墨烯(GO)改性珊瑚砂浆的破坏模式及形成机制,采用∅50 mm分离式霍普金森压杆(SHPB)开展了3种应变率下的冲击压缩试验,通过扫描电镜得到了微观特征变化。结果表明:与普通珊瑚砂浆整体破坏模式不同,改性珊瑚砂浆由于GO的模板效应减少了砂浆内部的初始缺陷,使其破坏模式由局部剥落破坏、留芯破坏逐渐向整体破坏过渡,同应变率水平下平均粒径更大;与普通珊瑚砂浆类似,改性珊瑚砂浆碎块分形特征明显且分形维数与应变率正相关,同时动态抗压强度、冲击韧性和能耗值与分形维数正相关;GO掺量超过0.03%时会抑制珊瑚砂浆的水化反应,造成分形维数随GO掺量增加先下降后上升。

玄武岩微筋对磷酸镁修补砂浆弯曲性能的增强增韧效应研究

为了探究玄武岩微筋(Basalt minibar)对磷酸镁修补砂浆(MPCRM)的增强增韧改性效果,通过四点弯曲试验分析纤维类型、纤维掺量、基体水胶比及养护条件对MPCRM弯拉强度和弯曲韧性的影响规律。试验结果表明:玄武岩微筋对MPCRM的弯曲增强增韧性能优越,且其增韧效果优于玄武岩单丝纤维;当玄武岩微筋掺量不低于1.0%(体积分数)时,MPCRM弯拉强度和弯曲韧性均随着玄武岩微筋掺量增加而提高;随着水胶比提高,玄武岩微筋增强MPCRM的弯曲韧性降低,弯拉强度先增加后减小,水胶比为0.18和体积掺量为1.5%的玄武岩微筋增强MPCRM的弯拉强度最大;掺入玄武岩微筋能够部分弥补低温养护MPCRM的受冻损伤。

改性干粉型聚合物水泥砂浆试验研究

本文研究两种不同的可再分散乳胶粉(醋酸乙烯-乙烯共聚物和醋酸乙烯/叔碳酸乙烯酯共聚物)对干粉型聚合物水泥砂浆力学性能、粘结强度、吸水率、干燥收缩的性能影响。结果表明,可再分散乳胶粉的掺量、类型对聚合物水泥砂浆的性能影响较大,力学性能较普通水泥砂浆有明显的提升和改善。可再分散乳胶粉的加入虽然降低了砂浆的抗压强度,但显著提高了抗折强度和折压比,改善了砂浆的柔韧性和抗裂能力;砂浆的干燥收缩、粘结强度和吸水率等性能均有较为明显的改善。

圆中空夹层不锈钢管水泥砂浆短柱轴压性能研究

海洋工程平台塔架结构中,圆形截面中空双钢管是主要受力构件,工程界十分关注其受压性能和耐腐蚀性能。为研究圆中空夹层不锈钢管水泥砂浆短柱的轴压力学性能,以外不锈钢管壁厚、内碳素钢管直径和是否含夹层水泥砂浆为试验变量,共设计了12个短柱试件。分析各试件的破坏情况、荷载-位移曲线、承载力、变形能力及应变特征,研究不同变量对极限承载力的影响规律。结果表明:试件破坏形态为外钢管端部或中部局部屈曲破坏;随着不锈钢管壁厚的增大,试件的轴压承载力近似呈线性增长;夹层水泥砂浆对试件力学性能影响较大,可有效提高试件承载力,抑制外不锈钢管的变形,提高试件延性;对于含夹层水泥砂浆的试件,承载力随空心率增大而减小,不含夹层水泥砂浆的试件,承载力随空心率增大而增大。根据国内外规范以及相关学者提出的理论公式,计算了试件的极限承载力,并与试验承载力进行了对比分析,给出了设计建议。

浸水环境下改性氯氧镁砂浆黏结强度变化规律

为了研究经青稞秸秆灰(HBSA)改性的氯氧镁水泥砂浆(MOCM)作为西部盐湖地区普通混凝土的外防护层,抵御盐湖区卤水侵蚀从而延长混凝土服役寿命的可行性,开展了浸水环境下掺入HBSA的MOCM的黏结强度等试验研究.采用普通混凝土作为黏结基层,以混凝土基层涂刷界面剂、MOCM中掺入HBSA以及砂浆层厚度等影响因素为变量,通过黏结拉拔试验分析各因素对MOCM黏结强度的影响规律,确定最优的设计参数,通过多项式模拟以及MATLAB中网格化处理等数值模拟方法,建立氯氧镁水泥黏结强度时变模型,进一步分析了浸水环境下改性MOCM黏结强度的损伤退化规律.采用微观测试技术分析了MOCM的物相组成、官能团结构、微观形貌、元素映射等特征,揭示了HBSA对MOCM黏结性能的影响机理.结果表明,HBSA中有较多的活性SiO2,能够与MOCM中的水化产物发生二次水化反应,生成水化硅酸镁(M―S―H)凝胶,填充MOCM内部孔隙,增强密实性,提高黏结性能.厚度为18 mm、掺入HBSA,且涂刷界面剂的MOCM黏结强度最高,其在浸水环境下的黏结强度退化速率最慢,基于三次多项式的数值模型能较好地反映其黏结强度的退化规律,最优组YY-18的相关性系数R2达到0.98.

双壳层结构氯离子结合陶砂对海砂砂浆性能的影响

为控制混凝土内源型氯离子的危害,对核壳结构氯离子结合陶砂进行了研究,采用掺纳米二氧化硅(NS)水泥浆对核壳结构陶砂进行包裹,形成双壳层结构氯离子结合陶砂,并对其控制陶砂中结合的氯离子向外迁移的作用进行了研究。首先制备了以Fe_(2)O_(3)、Ca(OH)_(2)和Al_(2)O_(3)为芯料,赤泥、粉煤灰、黏土、石英为壳料,通过1200℃、1 h烧制而成的陶砂(简称CAF陶砂),当Fe_(2)O_(3)等摩尔取代1%Al_(2)O_(3)的CAF陶砂(简称CAF1陶砂)在氯盐溶液中浸泡56 d时,氯离子结合量达到172.75 mg/g。将1%NS取代率的水泥浆包裹CAF1陶砂表面形成双壳层陶砂,按20%掺入到未洗海砂砂浆中,28 d时,抗渗强度为0.3 MPa。砂浆中氯离子含量随离陶砂颗粒距离增大而减少,证明海砂中的氯离子前期被陶砂结合,并较为稳定地固定于陶砂中。

3D打印再生砂浆早期流变性能及结构经时演化研究

为深入探究再生砂浆在3D打印技术中的适用性,对不同取代率的再生砂浆开展研究,分析了再生砂浆的流/触变性在早期阶段的发展过程,采用数字图像技术对静载作用下3D打印试件的变形进行收集分析。结果表明:随着水化反应的进行,再生砂浆呈现较快的静态屈服应力和触变环面积的增长趋势,其20 min静态屈服应力为天然砂浆的1.47倍,表现出更好的可建造性。在荷载作用下再生砂浆打印试件的竖向突变高度损失和徐变位移明显较小,约为天然砂浆打印试件的1/2。根据再生砂表观特点揭示了水化过程中再生砂浆流/触变性的演化机理,从材料性能和3D打印试件结构空隙方面对3D打印试件在静载作用下的变形进行分析,为再生砂浆在3D打印中的使用提供理论支撑。

钢纤维增强聚合物水泥砂浆性能研究

研究了钢纤维的体积掺量(0、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%)对聚合物水泥砂浆力学性能和韧性的影响,并进行了性价比评价。结果表明:随着钢纤维掺量的增加,试件的7 d和28 d抗折、抗压强度基本均呈先增大后减小的趋势,最佳掺量为1.5%,此时,试件的韧性得到显著提升,性价比也达到最高。

纤维素纤维对水泥砂浆湿度调控及性能影响研究

为探究亚麻纤维素纤维对水泥砂浆湿度及基本性能的影响,该文采用两种不同长度(0.5 mm、5 mm)和不同掺量(质量分数分别为水泥的0.5%、1%、1.5%、2%)的亚麻纤维素纤维进行水泥砂浆流变性、力学性能、自收缩性能和内部相对湿度发展情况的试验研究,并通过凝结时间、抗压强度、收缩率和相对湿度来评价纤维素纤维对水泥砂浆的性能改善效果。结果表明:0.5 mm长度单位质量亚麻纤维的吸液倍率为自身重量的3.45倍,而5 mm长度下的吸液倍率为6.03倍。亚麻纤维的内养生作用对水泥基材料湿度补偿、收缩抑制及裂缝阻滞具有显著优势。在各养护龄期下,纤维掺量越大,抗压强度越小,在相同纤维掺量下,短纤维组的抗压强度均高于长纤维组。与基准砂浆组相比,短纤维对自收缩的抑制效果更明显。亚麻纤维掺量越高,内部湿度补偿越显著,且相同纤维掺量下,长纤维比短纤维的湿度补偿效果更优,说明内养生水量是补偿内部湿度的关键。

脱硫石膏基自流平砂浆的制备与性能研究

目的以脱硫石膏为主要胶凝材料,通过优化材料组成制备出主要性能满足相关标准要求的石膏基自流平砂浆。方法将脱硫石膏、水泥、细砂、减水剂和缓凝剂等组分按不同比例混合,以力学性能、30 min流动度为考查指标,设计单因素试验,探讨各组分用量对自流平砂浆性能的影响。结果随水灰比的增加,脱硫石膏净浆流动度增加,力学性能降低;减水剂掺量增加会使脱硫石膏净浆的30 min流动度提高,力学性能降低;掺入普通硅酸盐水泥能明显提高净浆30 min流动度以及抗折、抗压强度;随细砂掺量的增加,脱硫石膏基自流平砂浆的30 min流动度降低,抗折强度明显降低,抗压强度在细砂掺量为40%后明显降低。结论经优化后配制出的脱硫石膏基自流平砂浆的力学性能和30 min流动度满足《石膏基自流平砂浆》要求。

基于石膏板墙基层的砂浆收缩开裂性能研究

通过对干混抹灰砂浆收缩性能的试验,研究基于轻质石膏板墙基层不同标号预拌抹灰砂浆在不同龄期的收缩值影响因素,结合现场试验区域得到的观感数据对比分析,结果表明:①水胶比对砂浆塑性状态有显著的影响,因此不同水胶比条件下的砂浆的塑性收缩及其开裂、空鼓等状况可能存在显著的差别,砂浆标号越高,砂浆早期塑性收缩越快,砂浆越容易引起开裂、空鼓的问题;②轻质石膏板墙基层材料性能与砂浆材料为不同材质,表面张力不同,并且M10砂浆的强度大于轻质空心石膏板墙强度,砂浆收缩过程中易扯裂轻质空心石膏板墙基体。本试验得到水胶比是影响砂浆收缩及其早期塑性开裂主要因素,在轻质石膏板墙基层找平时应采用石膏砂浆进行找平抹灰,可以取得较好效果。

石墨烯水泥砂浆抗碳化试验及预测模型分析

将两种不同尺寸的石墨烯(Peeling graphene, PG)料浆进行分散,制备出石墨烯水泥砂浆,通过快速碳化法对不同龄期的石墨烯水泥砂浆进行碳化试验,并通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)以及X射线能谱(EDS)等测试手段观察石墨烯水泥基材料的组成以及水化产物的微观形貌。试验结果表明,碳化龄期为56 d时,大尺寸石墨烯(PG1)和小尺寸石墨烯(PG2)水泥砂浆试件的碳化深度分别为3.7 mm、5.5 mm,相比空白组分别降低了58.4%、38.2%。使用R语言中的lm函数,建立了不同碳化时间时三种水泥砂浆试件的碳化深度非线性回归预测模型,研究碳化时间与碳化深度的关系,结果表明,模拟结果与试验实测值吻合度高。

硫酸镁侵蚀作用下高流态水泥砂浆的早期强度劣化特征

高流态早强(HFES)水泥砂浆被广泛应用于土木工程的各个领域。在复杂的工程环境下,HFES水泥砂浆的硫酸盐侵蚀不容忽视。尽管硫酸盐对水泥基材料性能的影响已有一些研究,但HFES水泥砂浆与传统水泥基材料相比有明显不同,其在硫酸盐侵蚀情况下的劣化机制尚不明确。本文研究了不同硫酸镁溶液浓度和侵蚀时间下HFES水泥砂浆的早期抗折和抗压强度,通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和差示扫描量热仪(DSC)测试,分析了硫酸镁溶液浓度和侵蚀次数对HFES水泥砂浆微观结构和水化产物的影响,揭示了硫酸镁对HFES水泥砂浆早期强度形成的影响机制。

盾构预拌砂浆运输中离析程度分析及优化

由于盾构预拌砂浆在使用移动筒仓运输的过程中容易产生离析,因此,对已在实际生产中使用的盾构预拌砂浆在不同条件下的离析程度进行研究。在竖直振动模拟条件下,结合颗粒物质理论,以4种不同粒径的颗粒为材料,研究振动时长、砂粒径和分隔空间百分比等3种不同因素对离析程度的影响,用粗料含量变化来表征离析发生的规律,结果表明:振动时间超过60s时,离析程度显示为无明显变化的平缓曲线;粗颗粒粒径越大,分隔空间越大,离析程度越大。使用Design-expert11对试验结果进行综合分析,结果表明:各因素对盾构预拌砂浆离析指数的影响由大到小依次为振动时长、分隔空间百分比、砂粒径;当振动时长为180 s,砂粒径为0.3mm,分隔空间为25%时,离析程度最小,即为最佳方案。

钢筋-砂浆面层交叉条带加固带填充墙框架抗震性能试验研究

为研究钢筋-砂浆面层交叉条带加固带填充墙框架结构的抗震性能并建立受剪承载力计算公式,设计制作了8榀低矮填充墙框架结构、3榀高窄填充墙框架结构、1榀未设钢筋-砂浆面层交叉条带加固的对照试件,进行了抗震性能试验。结果表明:钢筋-砂浆面层交叉条带加固带填充墙框架的受剪承载力受混凝土强度、框架柱截面尺寸以及交叉条带配筋量影响较大,加固后受剪承载力最高可提升40%;加固后试件的耗能能力和延性均有一定程度的提升;在填充墙上增设的钢筋-砂浆面层交叉条带可视为协助框架结构受力的拉压杆体系。对试验数据进行拟合得到加固后试件受剪承载力计算公式,结果表明:框架、填充墙和交叉条带之间有承载力协同效果,填充墙框架结构的公式计算值和试验值吻合较好。