充填体宏细观多尺度温度-强度耦合特性研究

尾砂胶结排放技术作为尾砂处置利用的一种新形式,主要应用在干旱少雨的地方,充填体长时间暴露于高温环境中,围绕这一特点,针对尾砂胶结充填体开展了多尺度温度-强度耦合特性研究。研究结果表明:水化反应早期,高温养护能够促进胶凝材料水化反应,从而提高充填体强度,但对充填体后期强度会造成负面影响;高温养护对充填体早期和后期的水化产物量呈现出不同的影响,但并不会影响水化产物的种类。水化产物的增加会使得充填体的结构更致密、颗粒之间的联结更为牢靠,细观上表现为SEM图像呈现出的结构更为紧凑,宏观上则表现为强度的提升和孔隙率的降低。

水泥基材料的拉伸徐变行为综述

为了理清水泥基材料拉伸徐变的影响因素和复杂机理,从拉伸徐变测试方法、内部组分影响、外部加载条件、拉伸徐变机理等方面对拉伸徐变行为进行综述.总结了拉伸徐变测试的困难性和新测试方法的优缺点;分析了内部组分的种类和掺量对拉伸徐变的影响,包括对水化和强度起主要作用的基体组分,以及影响细观界面滑移的骨料和纤维;基于温度-湿度-水化-滑移耦合作用的研究思路,分析了不同温湿度、加载龄期和应力水平下的拉伸徐变变化规律及影响机制;将拉伸徐变相关徐变机理进行梳理,提出了多场耦合-多尺度滑移的徐变机理分析模型.

混凝土小箱梁早龄期开裂风险与防控

预制混凝土小箱梁在浇注期间水化热作用下产生显著里表温差,存在早龄期开裂风险,影响其安全性及耐久性。为明晰预制混凝土小箱梁早龄期开裂风险,以陕西省安康地区某混凝土小箱梁桥为依托,研究其早龄期温度作用、温度效应及开裂风险,并通过正交试验分析得到了影响预制混凝土小箱梁早龄期开裂风险的主要因素。结果表明:预制混凝土小箱梁在浇注后水化反应迅速,12~16 h后,混凝土温度达到峰值54.9℃,温度最高位置集中于顶部梗腋处及底板,而底板位置受环境作用影响水化放热时间最长,在浇注后72 h内混凝土小箱梁整体温度基本呈对称分布;水化反应期间小箱梁各位置抗力水平增长基本一致,但翼缘、梗腋及腹板中部应力水平较高,开裂风险较大,最大拉应力达到2.71 MPa,最大开裂因子达到1.2;材料属性、结构参数、环境作用对混凝土小箱梁预制期间水化热温度作用均有影响,其中材料属性影响最为显著,主要包括水泥放热量和水泥掺量,调整材料参属性及入模温度可有效降低预制混凝土小箱梁开裂风险。研究结果可以指导预制混凝土小箱梁设计及施工,降低其早龄期开裂风险,提高其安全性及耐久性。

木材形状记忆效应与机理的研究进展

形状记忆聚合物(SMPs)是一种改变初始形状并固定后,通过外部刺激又恢复到原始形状的高分子材料。水是容易获得、环境友好的刺激物,水/水热响应的形状记忆材料成为近年来研究的焦点。木材是具有形状记忆效应的聚合物基天然高分子智能材料,可以通过压缩或弯曲等方法固定成临时形状,然后在水热作用下恢复到其永久形状。然而,与具有简单结构的SMPs相比,天然木材的微观构造由不同的组织结构、细胞形态和孔隙结构组成,化学结构由纤维素、半纤维素、木质素以氢键、共价键和物理结合相互嵌入渗透组成。木材复杂的微观构造和化学结构增加了表征形状记忆特性、构建架构模型、揭示记忆机理的难度。近年来,研究人员在干燥木材的过程中发现木材形状记忆效应基于准残余冻结应变的可逆应变,木材湿-热-力模型表征形变回弹率的R r和形变固定率的R f是冻结应变的函数。木材形状记忆编程过程有弯曲形状记忆、拉伸形状记忆、压缩形状记忆,定量表征SMPs的方法可应用于木材。聚合物形状记忆模型有交联网络模型、超分子网络模型、渗流网络模型、综合架构模型,其中综合架构模型由开关单元(Switch)和网络节点(Net points)组成,可用来全面解释SMPs的结构。在特定温度-湿度-机械力作用下,木材中的半纤维素最先降解,纤维素结晶度增加,木质素产生交联,可用细胞壁微形态变形理论、纤维素应力松弛理论和疏水化理论在分子水平上揭示消除形状记忆的机理。鉴于以上内容,本文以冻结应变为研究木材形状记忆效应的基础,结合形状记忆编程中定量评价的方法,分析形状记忆材料的架构模型以及木质材料的空间结构,并阐述了在特定温度-湿度-机械力耦合作用下消除木质材料形状记忆效应的机理。