再生粗骨料强化工艺对再生混凝土力学性能及耐久性能的影响

分别采用级配强化、化学浆液强化和级配-化学浆液复合强化3种工艺对再生粗骨料进行品质提升,考察不同强化工艺对再生混凝土力学性能及耐久性能的影响。结果表明:当分形维数取2.6时,再生粗骨料的压碎指标最小,级配强化工艺对再生混凝土抗压强度的提升效果较好,但对弹性模量、抗碳化性能和抗冻性能的改善不明显;采用水泥外掺硅灰浆液强化的再生粗骨料可有效提高再生混凝土的弹性模量和抗冻性能,降低再生混凝土的碳化深度;级配-化学浆液复合强化工艺结合了两种单一强化工艺的特点,对再生混凝土力学性能和耐久性能的改善效果最佳。

石灰石粉作为矿物掺合料对机制砂混凝土力学性能及耐久性的影响

石灰石粉可作为机制砂细粉料或矿物掺合料两种途径掺入混凝土中,然而两种不同掺入途径对混凝土的配合比设计及其性能影响截然不同。基于我国某桥梁工程机制砂混凝土的实际应用需求与服役环境特征,通过测试不同石灰石粉掺量下的机制砂混凝土工作性、抗压强度与氯离子扩散系数,对石灰石粉作为单一矿物掺合料制备承台、挡土墙和索塔用机制砂混凝土的可行性进行了分析。研究结果表明:随着石粉掺量增加,机制砂混凝土的抗压强度性能呈现下降趋势,可降低水胶比以保障混凝土强度;石粉会提高C30机制砂混凝土的氯离子迁移系数,但对C50机制砂混凝土的氯离子迁移系数影响较小。初步认为石粉作为矿物掺合料用于不同类型机制砂混凝土具有可行性,更高掺量的石粉对机制砂混凝土耐久性的影响有待进一步探究。

不同种类轻骨料混凝土力学性能和耐久性研究进展

概述了国内外煤矸石、浮石和陶粒轻骨料混凝土的力学性能和耐久性的研究进展。介绍了不同轻骨料种类、粒径大小形状以及替代率、水灰比、外掺料和骨料活化等因素对混凝土力学性能和耐久性的影响,并对新型绿色环保轻骨料混凝土的力学和耐久性能进行初步探索。讨论了轻骨料混凝土在保持轻质特性基础上的高强高性能技术途径。展望了轻骨料混凝土在工程中的应用前景。

粉煤灰对玻璃纤维水泥砂浆的力学性能及耐久性的影响

玻璃纤维增强水泥砂浆(GFRC)是常见的纤维水泥砂浆。然而水泥水化过程中产生的碱性环境对玻璃纤维具有腐蚀作用,导致GFRC的耐久性较差。通过使用粉煤灰(FA)替代部分水泥,掺入GFRC中以提高其耐久性。试验考察了FA掺量对GFRC力学性能和干燥收缩率的影响,并通过加速老化和抗硫酸盐侵蚀试验来探讨FA掺量对GFRC耐久性的影响。结果表明,添加FA可以提高GFRC的后期强度并显著改善其耐久性。这是由于FA具有火山灰效应和填充效应,在降低了GFRC液相碱度及氢氧化钙含量方面发挥作用,从而减少了玻璃纤维的腐蚀;随着FA掺量增加,可有效降低GFRC干燥收缩率,但由于FA早期活性较低,使得含有FA的GFRC在早期强度方面略有下降。

钢-无机纤维对轻骨料混凝土力学性能及耐久性能的影响

为了研究钢-无机纤维对轻骨料混凝土力学性能和耐久性能的影响,设计不同掺量的单掺陶瓷纤维和玄武岩纤维以及不同掺杂方式的混杂钢-玄武岩纤维和钢-陶瓷纤维增强轻骨料混凝土试件。结果表明,钢-玄武岩纤维对轻骨料混凝土抗压强度和60d透水时水压强度提高最明显,最大增幅分别达14.5%、42.9%;掺入1.35kg/m^(3)玄武岩纤维对抗折强度增幅为62.2%;掺入陶瓷纤维降低了抗压强度和抗渗性能,但提高了抗折强度及抗冻性能;钢-陶瓷纤维对抗渗性能和抗冻性能提升效果较好。

砂浆材料在建筑工程中的力学性能与耐久性研究

随着建筑业的不断发展,建筑工程对基础材料的要求也越来越高。砂浆作为一种重要的建筑材料,其力学性能和耐久性对建筑工程的质量和安全性具有重要影响。本文旨在探讨砂浆材料在建筑工程中的力学性能与耐久性。通过实验研究,我们深入分析了砂浆在不同环境条件下的力学性能表现,同时对其耐久性进行评估。实验结果表明,砂浆材料的力学性能和耐久性在不同环境条件下表现出显著差异。通过优化砂浆的配合比和添加适量的增强剂,可以有效提高砂浆的力学性能和耐久性,为建筑工程提供更加可靠和耐久的基础材料。

轻质相变混凝土的研发及物理力学性能实验研究

以SiO_(2)气凝胶粉末为基体材料,低温相变石蜡为相变材料制备定型复合相变材料;采用傅里叶红外光谱仪、差示扫描量热仪、同步热分析仪及扩散-渗出圈测试对定型复合相变材料进行表征分析及稳定性检验。结果表明:石蜡吸附质量为75%时制备的定型复合相变材料最为稳定,SiO_(2)气凝胶与石蜡之间仅为物理吸附,定型复合相变材料的相变温度为26.52℃,相变潜热为56.2 J/g。将其掺入EPS混凝土,水泥净浆流动度实验限定定型复合相变材料掺加量在16%附近时,混凝土拌合物工作性能最佳。进行物理力学性能测试,发现随着定型复合相变材料的掺入,试件抗压、抗折、抗劈裂强度均有一定程度的提高。通过热箱储热性能试验,掺加定型复合相变材料的试件升降温曲线斜率及峰值均有降低现象,表明轻质相变混凝土具有很好的温控性能,可用于节能建筑围护体系。

海南椰子木维管束形态特征及其与物理力学性能的关系

维管束是椰子木组织构造的重要组成部分,作为承重单元,维管束的形态特征影响椰子木的宏观物理力学性能。以树龄40 a的海南高种椰子木(Cocos nucifera)为材料,以径向和高度方向为考察因素,分析维管束的分布密度、直径、横切面面积和总面积占比在株内的变异规律,并探究维管束总面积占比与密度、顺纹抗压强度等物理力学性能指标的相关性。结果表明:不同树株间,除了维管束总面积占比、抗弯强度有显著差异外,维管束其他形态特征和物理力学性能指标差异均不显著。在径向从内部向外部,椰子木维管束的分布密度、直径、横切面面积和总面积占比逐渐增大,与径向位置呈高度线性正相关;椰子木的密度和顺纹抗压强度等物理力学性能亦逐渐增大,与维管束总面积占比呈高度线性正相关。在高度方向从底部向上,维管束的直径和横切面面积逐渐减小,分布密度和总面积占比先增加后减少,与高度位置呈显著或高度相关。基于维管束总面积占比指标建立椰子木物理力学性能的模型,模型预测结果可为椰子木下锯方法和锯材质量分等提供依据。

WC-Ni基硬质合金微观结构和物理力学性能调控研究进展

WC-Ni基硬质合金用作磁性材料成形模具、核主泵机械密封关键部件以及磨蚀性服役工况耐磨零件独具优势。由于材料体系的本征特性,与WC-Co合金相比,在黏结金属含量相同和合金晶粒度相近条件下,WC-Ni基合金强度、硬度和韧性均明显较低,高性能化面临挑战。本文对WC-Ni三元合金和含其它合金组元WC-Ni基合金的微观结构和物理力学性能调控,以及含Ti板状晶WC-Ni基合金的研究进展进行综述,旨在奠定高性能WC-Ni基硬质合金新材料高效开发的基础。

再生骨料透水混凝土力学性能和耐久性研究

从优化水泥基体角度出发,搭配使用不同掺量的再生细骨料,旨在全面提升再生骨料透水混凝土力学性能、渗透性和耐久性.首先,采用单纯形重心设计法对水泥(C)、粉煤灰(FA)和硅灰(SF)组成的三元胶凝体系进行优化设计,获得高性能水泥基体.然后,分析了高性能水泥基体和再生骨料质量分数(0%、30%和50%)对透水混凝土力学性能和耐久性的影响.试验发现,使用高性能胶凝材料,可以显著提升再生骨料透水混凝土的抗压强度和冻融耐久性,且可满足渗透性要求.当再生骨料质量分数为0%、30%和50%时,28 d抗压强度分别提升72.4%、100%和44.2%;50次冻融循环质量损失分别为1.5%、2.2%和2.5%.此外,研究发现再生骨料透水混凝土的破坏模式与胶凝材料性能和再生骨料质量分数相关,可为再生骨料透水混凝土设计和应用提供参考.

钢纤维对混凝土物理力学性能及耐久性研究综述

素混凝土结构由于延性不足,受压区混凝土易被压碎而使结构提前失效,所以在素混凝土结构受压区采用钢纤维混凝土(Steel Fiber Reinforced Concrete, SFRC)替代素混凝土,合理利用钢纤维粘结的作用,非常有效地控制了混凝土裂缝的产生和发展。所以,钢纤维混凝土力学性能的研究对推广钢纤维混凝土结构的应用具有非常重要的意义。本文对钢纤维混凝土国内外研究现状和发展趋势做了相关陈述,对于不同掺量的钢纤维对混凝土力学性能的影响进行了讨论,得到比较合适的钢纤维掺量,对钢纤维的长度、长径比对混凝土的影响进行了探讨,得到较合适的钢纤维长度和长径比,对钢纤维分散、定向对混凝土的影响进行了研究,找到比较合适的钢纤维取向。深入探讨了钢纤维对混凝土耐久性性能的影响。

公路隧道喷射型ECC物理力学性能及其喷层稳定性

传统纤维增强水泥基复合材料(ECC)存在成本高、收缩大和应用场景局限等问题,且关于开挖扰动下公路隧道喷射型ECC层稳定性的研究尚不完善,此外缺乏对其工程应用后的监测评估。基于此,本文研究了公路隧道喷射型ECC的物理力学性能,分析了开挖扰动下围岩及喷射型ECC层的稳定性,并通过现场监测分析了其应用效果。结果表明:将脱硫石膏、混杂纤维、机制砂、膨胀剂和减缩剂引入ECC中,所研发的喷射型ECC物理力学性能满足公路隧道喷射混凝土的要求。基于数值模拟,当支护12 m后,喷射型ECC层的拉伸和压缩最大主应力较C25喷射混凝土(C25SC)层分别提高了36.8%、28.4%,并且其内侧拱顶的最大竖向位移较C25SC可降低3.15%,仅为1.23 mm。基于现场实测,在近似相同的围岩地质条件下,使用喷射型ECC较C25SC,能够降低10.26%的竖直沉降变形,此外其喷层表面未发现开裂、线状渗水等情况。因此,喷射型ECC在公路隧道支护领域具有广阔的应用前景。

成型方向对3D打印口腔义齿基托树脂材料物理性能及力学性能的影响

目的:分析成型方向对打印件的表面特征、弹性模量、挠曲强度及断裂韧性的影响及其与受力方向之间的关系,为口腔义齿基托树脂材料的临床应用提供科学依据和指导。方法:采用3D打印技术使用义齿基托树脂材料打印义齿基托树脂试样,试样形状及尺寸参考目前常规义齿基托材料检测标准。检测物理性能的试样为圆柱体(直径15 mm、厚1 mm),在Z轴的不同角度方向上(0°、45°、90°)进行打印。扫描电镜观察经不同方向打印后试样的表面微观形貌;试样经色稳定仪浸水光照后观察其颜色稳定性;利用粗糙度仪分析试样表面粗糙程度;用维氏硬度计测量硬度。检测力学性能的试样为长方体(检测弹性模量和挠曲强度:长64 mm、宽10 mm、高3.3 mm;检测断裂韧性:长39 mm、高8.0 mm、宽4.0 mm),分为W、H两组,W组以长×宽为底面,平行X、Y轴平面,自下而上沿Z轴开始打印,H组以长×高为底面,平行X、Y轴平面,自下而上沿Z轴开始打印,两组成型角度均分为0°、45°和90°,通过万能力学试验机研究其弹性模量、挠曲强度和断裂韧性。采用SPSS 22.0软件对数据进行统计分析。结果:表面形貌和粗糙度与成型方向密切相关,0°、45°及90°试样之间差异具有统计学意义,0°试样表面最光滑(粗糙度<1μm),45°试样表面最粗糙(粗糙度>3μm)。0°试样硬度最佳[(196.13±0.20)MPa],与90°试样[(186.62±4.81)MPa]比较差异具有统计学意义(P<0.05)。试样的力学性能与打印方向也密切相关,W组45°试样的弹性模量、挠曲强度及断裂韧性与其他方向试样比较均为最高,差异具有统计学意义。弹性模量结果显示,H组中,45°试样弹性模量最高,与0°和90°试样比较差异具有统计学意义(P<0.05);W组中0°及45°试样高于90°试样(P<0.05);且W组0°及45°试样的弹性模量均显著高于H组0°及45°试样(P<0.05)。挠曲强度结果显示,H组各角度试样之间差异无统计学意义,W组中90°试样强度最小,与0°及45°试样之间比较差异具有统计学意义(P<0.05),且W组0°及45°试样的强度均显著高于H组0°及45°试样(P<0.05)。断裂韧性结果显示,H组各角度试样断裂韧性均低于义齿基托材料检测标准规定的1.9 MPa m1/2;W组45°试样最高,与0°及90°试样比较差异具有统计学意义(P<0.05),90°试样断裂韧性低于1.9 MPa m1/2。结论:成型方向为0°的试样在物理性能上相对较优,而45°试样具有最优的力学性能;以长×高为底面沿Z轴不同方向打印的试样(H组)以及以长×宽为底面沿Z轴90°打印的试样(W组90°)的断裂韧性尚不满足临床要求,提示3D打印义齿基托树脂性能受打印方向影响,只有各个方向打印试样的各项性能均满足义齿基托材料检测标准的最低要求,才可用于临床。

古建用落叶松木材物理力学性能预测及其影响因素

为实现对木结构古建筑的预防性保护,有必要对木构件的材质性能进行及时有效的预测和评价。采取小试样-缩尺-足尺递进的方式,将微钻阻抗仪和应力波检测等无损检测方法与实验室物理力学性能测试相结合,构建并检验了落叶松木材物理力学性能与微钻阻抗值和波阻模量关系预测模型,进而提出了古建用落叶松木材物理力学性能的现场无损检测分析方法。研究结果表明:落叶松小试件密度与微钻阻抗值呈现明显的线性正相关关系,木材密度与微钻阻抗值线性方程相关系数为0.91;落叶松小试样顺纹抗压强度、抗弯强度及抗弯弹性模量与波阻模量呈现较明显的线性正相关关系,木材顺纹抗压强度、抗弯强度、抗弯弹性模量与波阻模量线性方程相关系数分别为0.86,0.74,0.74;通过微钻阻抗仪和应力波检测可推算落叶松木材物理力学性能。利用小试件测试数据所建立的预测方程进行落叶松大试件物理力学性能推算存在一定的误差,其缩尺试件密度和顺纹抗压强度预测值与实际值平均偏差分别为12%和16%,足尺试件密度和顺纹抗压强度预测值与实际值平均偏差分别为16%和17%。现场预测应同时考虑测试路径因素,自心材至边材区域,落叶松木材密度、顺纹抗压强度、微钻阻抗值沿径向表现为增大趋势,外层微钻阻抗值比整体平均微钻阻抗值大4%~16%。在古建筑木构件强度检测评估中,应进行木构件的整体微钻检测;若条件所限无法进行整体检测时,应针对不同树种的径向变化规律进行微钻阻抗值的修正。

高温热处理对中山杉木材物理力学性能的影响

中山杉(Taxodium hybrid‘Zhongshanshan’)是落羽杉属杂交选育出的优良无性系品种,但其木材存在尺寸稳定性差、力学强度低等缺点,限制了其开发应用范围。以中山杉木材为研究对象,使用过热蒸汽对其进行改性,研究了处理温度(175,195,215℃)和处理时间(1,2,4 h)对中山杉物理性质、化学成分和力学性能的影响。结果表明:处理温度的升高和处理时间的延长使木材表面材色逐渐向深褐色转变,其中处理温度对色度的影响更显著。热处理材的质量损失率随着处理温度升高和处理时间延长而增大,处理温度对质量损失率影响更显著。热处理材半纤维素的质量分数随温度的升高显著降低,温度达到215℃时,半纤维素的质量分数与未处理材相比下降近65%,而纤维素质量分数相对稳定,下降了11.47%。由于纤维素和半纤维素中具有吸水性的游离羟基数量减少,热处理材的饱水湿胀率和全干干缩率随温度升高而下降,抗胀(缩)率随处理温度升高逐渐增大,尺寸稳定性明显提升。但高温处理对木材的抗弯强度和抗弯弹性模量具有消极影响,尤其是处理温度影响显著。当处理温度达到215℃且处理时间为4 h时,热处理材抗弯强度和抗弯弹性模量分别下降了27.74%和31.45%。

液相快冷和固相快冷处理对硬质合金显微组织与物理力学性能的影响

对WC-13%Co硬质合金进行了高温(1350℃及以上)液相快冷和固相淬火(1100℃及以下)快冷技术处理,研究了两种处理方式对硬质合金显微组织和物理力学性能的影响。结果表明:相较烧结态,合金经快冷处理后显微组织形貌无明显变化,而液相快冷处理和固相快冷处理后的晶粒度分别提升28.13%和18.75%。物理力学性能方面,快冷处理相较烧结态发生一定变化,与固相快冷处理相比,液相快冷处理后的物理力学性能变化显著,相比烧结态钴磁和矫顽磁力分别下降4.5%和1.0kA/m,维氏硬度、裂纹长度和钴相中W的固溶度分别增加0.98 GPa、33.3μm和6%。发生显著变化的主要原因是在液相快冷处理后黏结相Co中W的固溶度大幅增加,对合金有显著的强化作用。

矿物掺合料对废弃贝壳砂浆的力学性能和耐久性的影响

为有效减少水产养殖废弃物对环境的污染,研究了破碎废弃贝壳(WOS)作为砂浆骨料的可行性.分析了粉煤灰(FA)/矿渣(SG)质量分数(0%、20%、30%、40%)和养护龄期对WOS砂浆的工作性能、力学性能和耐久性的影响,探讨了WOS砂浆的生态经济效益.结果表明:在养护初期阶段,添加矿物掺合料WOS砂浆的抗压强度和静弹性模量略有降低,但是随着养护龄期的增长,WOS砂浆的力学性能有所改善;利用FA/SG取代部分水泥,可有效提高WOS砂浆的抗氯离子渗透性能,降低其干缩率;在满足工程应用要求的前提下,使用WOS砂浆可有效减少CO_(2)排放约29%.

偏高岭土对泡沫混凝土物理力学性能及微观结构的影响

为探究偏高岭土对泡沫混凝土的影响规律,配制干密度为600 kg/m^(3)的泡沫混凝土,通过偏高岭土取代水泥不同的质量分数(6%,12%,18%,24%,30%)来研究偏高岭土对泡沫混凝土的流动度、28天抗压抗折强度、吸水率和软化系数的影响,并采用X射线衍射和扫描电子显微镜研究偏高岭土掺量不同时物相组成、气孔结构和微观形貌结构的变化规律。试验及研究结果表明,偏高岭土能显著提高泡沫混凝土的抗压强度,对抗折强度、吸水率和软化系数都有适宜的掺量为12%,这些都能够由物相分析和微观形貌得到相互映照和改善机理的解释。微观结构分析表明,偏高岭土有着能提高密实度、改善孔隙结构等对泡沫混凝土的积极影响。

坝体混凝土骨料高强矿石的力学及耐久性能研究

骨料是建设混凝土大坝重要的原材料,性能直接影响大坝质量。利用扫描电子显微镜研究了IOTA和NA样品的界面过渡区特征,讨论了利用高强矿石骨料(IOTA)代替普通骨料(NA)在大坝混凝土中的水利工程应用效果,结果表明:硅灰(SF)的加入可以在一定程度上提高混凝土的抗压强度,IOTA和NA混凝土的抗压强度未出现明显差异。IOTA试样的耐久性能优于NA试样,研究结果为大坝新材料应用提供参考。

高温高压制备WC-3%Co硬质合金及其物理力学性能表征

高温高压法是合成宝石的有效方法,应用于复合材料的制备,具有超高等静压力和合成时间短这两大优势。本文采用高温高压法制备WC-3%Co硬质合金,利用万能试验机、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计等对试样进行物相组成和力学性能表征。研究了烧结温度对WC-3%Co硬质合金物相和物理力学性能的影响。结果表明:通过高温高压烧结可以确保所制备的硬质合金样品为较为纯净的WC相和Co相;样品的相对密度随着温度的升高而升高,在1450℃时相对密度可以达到99.3%;随烧结温度的升高,样品的硬度、抗弯强度和断裂韧性均呈现先升高后降低的趋势。当烧结温度为1400℃时,制备的WC-Co硬质合金样品具有优异的力学性能,抗弯强度2230 MPa、硬度22.78 GPa、断裂韧性11.9 MPa·m^(1/2)。