仿生水泥气凝胶的设计制备与性能分析

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.

超高强水泥基材料的力学及耐久性能

超高强水泥基材料作为一种高性能建筑材料,在建筑工程领域已得到了广泛的关注和应用。简要介绍了超高强水泥基材料的发展历史、制备的基本途径和性能实现的基本原理,并且对近年来国内外学者关于超高强水泥基材料力学性能和耐久性能的研究进展进行了综述。综述内容包括:超高强水泥基材料的抗压强度、抗折强度、弹性模量、泊松比、应力应变曲线,以及超高强水泥基材料的抗渗、抗冻性能和碱骨料反应风险。在对已有文献的综述基础上,简要分析了纤维及养护制度对超高强水泥基材料性能的影响,并提出了超高强水泥基材料工程化的关键措施。

水泥级配再生碎石的冻融破坏研究

水泥级配再生碎石的强度、空隙率以及在低温下的稳定性直接关系到高速公路的安全性。采用逐级填充方法制备了最大振动压实密度为2.07 g/cm^3,最小空隙率为26.44%的级配再生碎石。研究了不同水泥掺量、不同粉煤灰取代率水泥级配再生碎石的强度、空隙率及在冻融和低温下的质量损失及强度损伤。试验结果表明:水泥级配再生碎石的强度,抗冻融、冻胀破坏能力随水泥掺量增加而增加,但随粉煤灰取代率增加而下降。掺加5%~7%水泥的级配再生碎石能抵抗15~20次快速冻融破坏,以及9次冻胀破坏。水泥级配碎石空隙率和渗透性随水泥掺量以及粉煤灰取代率增加而降低,水泥掺量降低增加了级配再生碎石的宏观缺陷。

海洋环境中温湿度变化对混凝土氯离子传输研究

氯离子渗透到混凝土内部诱发钢筋锈蚀是海洋钢筋混凝土面临的耐久性关键问题。构建考虑骨料、浆体集料界面区的混凝土模型,建立了环境温度、湿度影响的氯离子传输模型,基于COMSOL数值模拟软件分析了材料、环境对混凝土氯离子传输的影响规律,并通过试验进行了验证。结果表明:模拟结果和试验数据具有较高的吻合度;随着温度的升高,氯离子扩散加快,而混凝土中氯离子的渗透深度随着内部湿度的增大而呈现减小趋势。混凝土中高致密骨料存在阻碍了氯离子传输,但界面区存在使得氯离子沿界面区传输并在骨料背后形成传输前锋。