冲击荷载下高流态地质聚合物混凝土的强度特性

以矿渣、粉煤灰为原材料,NaOH,Na_2CO_3为碱激发剂,制备了强度等级为C30的高流态地质聚合物混凝土(highly fluidized geopolymer concrete,HFGC),并采用经波形整形技术改进后的φ100分离式霍普金森压杆(SHPB)试验装置测试了HFGC在冲击荷载下的强度特性,包括动态劈裂拉伸强度和动态压缩强度.结果表明:HFGC的动态强度特性表现出了明显的应变率相关性,其增强因子可用平均应变率的对数线性表示;动态劈裂拉伸状态下的应变率敏感阀值为5.027 s^(-1),动态压缩状态下的应变率敏感阀值为28.89 s^(-1),动态劈裂拉伸强度的应变率敏感性要比动态压缩强度强;HFGC的动态强度特性的定性趋势与普通混凝土一致,但与普通混凝土相比,HFGC的应变率敏感性因其具备特有的无机缩聚三维氧化物网络结构而更为明显,可以更有效地发挥其在冲击荷载作用下的整体强度特性.由此可见,HFGC是应变率敏感材料.

高流态地质聚合物混凝土的高应变率动态压缩变形特性

以矿渣、粉煤灰为原材料，以NaOH、Na2CO3为碱激发剂，制备了强度等级为C30的高流态地质聚合物混凝土（highly-fluidized geopolymer concrete，HFGC），运用波形整形技术改进了Ф100mm SHPB实验装置，通过参数控制保证应力均匀和恒应变率加载，对HFGC开展了动态压缩实验，分析了HFGC在冲击压缩荷载下的变形特性。HFGC属于应变率敏感材料和脆性材料，高应变率作用下，HFGC的典型应力应变曲线包括压实挤密阶段、弹性阶段和软化、屈服阶段。在10～100s^-1的应变率范围内，HFGC的峰值应变εc随应变率的变化表现出明显的冲击韧化效应，εc随应变率的升高先增大后减小，满足二次函数关系εc=-1．2×10^-6ε^2·-＋1．6×10^-4ε^·-＋0．0017，变形特性变化的临界应变率为66．7s^-1。HFGC的动态弹性模量均低于其在准静态下的弹性模量。

基于地质聚合物混凝土的SHPB实验参数控制

为有效地测试地质聚合物混凝土的冲击力学特性,以矿渣、粉煤灰为原材料,制备了高流态的C30地质聚合物混凝土,探索了此类混凝土的霍普金森压杆(SHPB)实验技术参数的控制规律,得到了射弹速度、整形器直径与最佳近似恒应变率之间的关系。结果表明:波形整形技术消除了波形振荡现象,有效地降低了弥散效应;整形后应力波形的前沿升时远远高于传统矩形波的前沿升时,保证了应力的均匀性;通过组合控制射弹速度和整形器直径,实现了恒应变率加载。

稳态法和瞬态法对测试无机泡沫材料的适应性

泡沫材料导热性能评价与测试方法密切相关，为阐明瞬态法和稳态法对测试无机泡沫材料导热系数的适应性，在介绍两种导热系数测试方法原理基础上，以干密度200～300 kg/m3的自制泡沫地质聚合物和市售泡沫混凝土为研究对象，比较了两种测试方法对含宏观气孔（φ≥0.5 mm）的无机泡沫材料导热性能测试结果及其差异。结果表明：（1）在测试不同干密度等级无机泡沫材料导热系数时，稳态法比瞬态法低0.0085～0.0205 W/（m·K），而且这种差别随材料干密度增大（导热系数增大）而增大；（2）干密度等级相同时，自制泡沫地质聚合物具有与市售泡沫混凝土相当或更低的导热系数，可望用于新型建筑保温材料；（3）稳态法比瞬态法更适用于具有宏观气孔无机泡沫材料导热性能测定。