聚丙烯酸乳液改性碱激发矿渣修补材料的力学耐久性能和作用机理

针对现有碱激发修补材料无法适应于海洋工程高湿、高盐环境下混凝土腐蚀修复的难题,通过掺加聚丙烯酸乳液(PAA)调控固结体的柔韧性,研制出一种高强低缩高耐久的PAA改性碱激发矿渣修补材料,并分析其性能形成机理。结果表明:当水玻璃模数大于1.2时,碱激发矿渣修补材料的力学性能与水玻璃掺量呈正相关。水玻璃模数1.2、掺量15%是矿渣修补材料的最佳激发配比。PAA填充在碱激发矿渣修补材料无定形胶凝物质的间隙,显著增强其力学性能、粘结性能、体积稳定性能和抗硫酸盐性能。

珊瑚废弃物对水泥砂浆强度和体积稳定性的影响

在混凝土中应用珊瑚废弃物是制备适用于远海岛礁建设所需建筑材料的有效策略,然而过量应用珊瑚废弃物会导致混凝土性能急剧降低。为保证砂浆性能的同时提升珊瑚废弃物的应用率,本文联合应用珊瑚砂(CS)和珊瑚粉(CP)分别取代部分骨料和粘结剂制备砂浆,研究了CS取代率对砂浆的力学性能、自收缩和干燥收缩的影响,并结合微观形貌和孔隙结构分析其影响机制。结果表明:相比于未掺加CS的砂浆,联合应用10wt%~40wt%CS和10wt%CP制备的砂浆具有更高的力学性能。当CS的取代率为30wt%时,砂浆的强度最高,并且其28天抗压强度较基准组提升29.5%。同时,随着CS含量的升高,砂浆的自收缩变形降低。当CS的含量为40wt%时,砂浆的28天自收缩变形与基准组相比降低33.74%。另外,掺加CS也有益于降低砂浆的干燥收缩,当CS的取代率为30wt%时砂浆的干燥收缩值达到最低。CS的多孔结构使其与水泥基体间紧密咬合,并且其内养护作用也促进了界面性能的提升。通过氮吸附测试的孔隙结果也表明掺加30wt%的CS使样品的孔隙率降低,但进一步增加CS的掺量不利于样品的孔隙结构发展。

大掺量自来水厂污泥粉对混凝土强度和微观结构的影响

以煅烧后的自来水厂污泥粉(CWTS)取代部分水泥制备大掺量污泥粉混凝土,研究了大掺量CWTS对于混凝土强度、孔结构和纳米力学性能的影响。结果表明:尽管大掺量CWTS不利于混凝土的28天抗压强度发展,但是20wt%和40wt%的CWTS能够增强混凝土的90天抗压强度;由于CWTS的火山灰活性和填充作用,掺有20wt%~40wt%CWTS的混凝土90天孔结构被明显细化,大于1µm的孔隙含量明显减少;同时,从纳米尺度特征中观察到掺加20wt%CWTS能够明显降低基体中孔隙相和未水化相含量,并提高C−S−H相的体积分数,特别是高密度C−S−H相;此外,掺加20wt%的CWTS能够使界面过渡区(ITZ)宽度相对降低20%,并且掺加40wt%CWTS的实验组与对照组(0wt%CWTS)具有相似的ITZ宽度。由此可见,使用大掺量(20wt%~40wt%)CWTS取代水泥制备混凝土,不仅具备较好的经济和环境效应,也有益于其90天力学性能和微结构的改善。

不同温度下泡沫混凝土热物理性能的研究

为研究不同温度下聚苯乙烯(EPS)泡沫混凝土热物理性能参数的变化规律,使用ISOMET2114便携式传热分析仪测试了不同温度下(-10~40℃)泡沫混凝土的导热系数、比热容和热扩散系数;同时,通过改变掺入EPS的体积分数,研究EPS泡沫混凝土热物理性能的变化规律,探究EPS对泡沫混凝土保温性能的影响机理。结果表明:温度对于泡沫混凝土的热物理性能有着显著影响,随温度的升高,泡沫混凝土的导热系数及比热容随之增大,而热扩散系数呈下降趋势;而随掺加的EPS颗粒体积分数的增大,泡沫混凝土的导热系数和热扩散系数先减小再增大,比热容先增大后减小;同时,泡沫混凝土的热物理特性是其干密度的函数,其导热系数随干密度的降低而降低。

纳米压痕技术在岩石材料中的应用与研究进展

作为一种非均质的复合材料,岩石的宏观性能很大程度上取决于其在微纳观尺度上的结构特性。随着纳米压痕技术的推广和发展,岩石材料的纳观结构力学信息得到了大量的报道。为了解纳米压痕技术在岩石中的研究现状,对国内外相关文献进行了综述。首先,应用纳米压痕技术测试岩石材料的弹性模量、硬度、断裂韧性和时效蠕变的基本原理被阐述。其次,用于纳米压痕测试的样品制备方法和测试参数选择被归纳总结。在此基础上,对页岩、煤、砂岩和泥岩等常见岩石材料的纳观尺度特征进行了总结分类,并分析了影响其纳观力学参数的关键因素。结果表明:由于纳米压痕在力和位移两方面都具有较高的精度,可以用于提取单个晶粒的局部力学特性,这避免了常规力学测试对于试件尺寸的要求。但是纳米压痕测试对于样品的表面粗糙度和加卸载制度有着特定要求,特殊的岩样需要与之匹配的制样方式。此外,岩石的矿物组成和外界环境因素对于材料的纳观力学性能有着重要影响。尽管纳米压痕技术已被广泛应用,但其在岩石材料中的研究起步较晚,在数据分析,多尺度模型搭建和纳–微–细–宏观力学性能传递方面还面临着诸多难点。