超低离子渗透性水泥基材料的组分及其结构与性能

采用加速扩散法测试超低离子渗透性水泥基材料(ULIPCM)的离子传输性能,采用显微硬度、压汞法(MIP)、扫描电镜-能谱仪(SEM-EDXA)研究其微观结构,提出ULIPCM的界面过渡区结构模型.结果表明:ULIPCM的Cl-扩散系数≤0.8×10-13m2/s,6 h导电量≤300 C;与高性能混凝土(HPC)相比,ULIPCM的Cl-扩散系数下降1～2个数量级,6 h导电量下降约40%,ULIPCM的Cl-渗透性能非常低;ULIPCM用作海洋工程结构混凝土保护层时,其厚度≥1.5 cm.ULIPCM的集料与水泥石界面过渡区的微观结构和性能得到显著改善,有利于提高其抗渗性能,尤其是ULIPCM的集料与水泥石界面过渡区由传统混凝土的60～100 μm细化为30 μm以下,从而有效地阻断侵蚀性介质的渗入通道.     

加速碳化条件下混凝土界面过渡区微结构

为研究界面过渡区微结构在碳化过程中的演变规律,运用背散射(BSE)图像分析技术,使用灰度值统计方法,对比分析了水胶比ρ=0.53,0.35,0.23时混凝土试件中界面过渡区和基体在碳化前后的微结构特征.结果表明,当ρ=0.53,0.35时,试件界面过渡区的孔隙率分别从碳化前的24.97%和16.07%减小到碳化后的20.29%和12.27%,而当ρ=0.23时试件碳化后孔隙率则有所提高.同时,各试件界面过渡区和基体的未水化水泥含量在碳化后均有所下降.因此,在加速碳化条件下,不同水胶比试件的微结构演变规律存在较大差异,界面过渡区和基体的碳化现象也有所差别,且当ρ=0.53时两者的碳化现象最明显,ρ=0.23时碳化现象最不明显.     

压电功能梯度材料细观结构参数对材料性能的影响

基于压电功能梯度材料物性参数沿厚度为幂函数变化的梯度模型, 引入反映设计与实现间误差的修正因子, 分析中采用含压电耦合项的修正层合理论, 将压电功能梯度板分为厚度足够小的若干薄层, 从而可近似地认为每层的材料特性为均匀的. 仅考虑电场作用, 对四边简支的压电功能梯度矩形板的位移和应力场做了解析分析. 在此基础上分析了材料组分分布、 每一层的厚度和层数等材料细观结构参数对材料性能的影响. 结果表明, 在一定区域, 细观结构参数对材料性能有重要影响. 当超出某一范围后, 细观结构参数的变化对材料性能影响甚微.     

纳米SiO2改性聚合物水泥基材料性能试验研究

利用纳米SiO2(Nano-SiO2,NS)可以促进聚合物水泥基材料水化,提升其力学性能、改变其水化产物微观形貌及界面过渡区(Interface Transition Zone,ITZ)性能等特点,采用电液式压力试验机、水泥胶砂干缩比长仪、X射线衍射技术(X-ray Diffraction,XRD)、扫描电镜(Scanning Electron Microscope,SEM)、X射线能谱仪(Energy Dispersive Spectrometer,EDS)及显微硬度试验等各种宏观与微观测试手段相结合的方法对NS改性聚合物水泥基材料的力学性能、干缩性能、水化产物微观形貌与组成及ITZ相关性能进行研究.结果表明:掺加NS后,大大提高了聚合物水泥砂浆的力学性能,尤其对早期强度提高更为明显.随着NS的掺入,聚合物水泥砂浆干缩率增大,在早期干缩现象更加明显;NS加入改变了聚合物水泥基材料水化产物的数量及C-S-H凝胶微观形貌及组成,促进了聚合物水泥基材料的水化并且降低了C-S-H凝胶的钙硅比.对于ITZ性能,NS掺入使得聚合物水泥硬化浆体-骨料ITZ形貌变得更加致密,减少了ITZ明显的裂缝和孔洞,并且ITZ水化产物丰富密集,C-S-H凝胶明显增多,显微硬度升高.     

钢筋锈胀时混凝土保护层损伤模型

假定钢筋产生均匀锈蚀时锈蚀层膨胀效应与"温度"膨胀具有相似性,采用锈蚀"温度环"模拟锈蚀层膨胀效应.假定钢筋锈蚀所产生的膨胀应力导致了混凝土中粗骨料与砂浆的界面应力,采用能量释放率描述界面裂纹开展的阻力梯度,从而基于粗骨料与砂浆界面效应的细观断裂性能建立了混凝土保护层的损伤模型,与氯离子侵蚀条件下的钢筋锈蚀预测模型相结合,实现了钢筋保护层损伤的时间序列分析方法.通过算例计算分析,实现了钢筋保护层混凝土初始损伤、损伤发展的影响因素、不同氯离子浓度水平时的保护层混凝土损伤时间过程的描述.     

梯度功能材料的性能评价研究

梯度功能材料(FGM)是组成和性能呈连续变化的先进材料。FGM的性能评价是设计和制备优质FGM的重要内容。在此详细叙述了当前FGM的力学性能、热震性能、压缩性能和热处理性能的评价方法及实验手段,提出了FGM性能评价的发展方向。     

梯度功能材料的热应力分析及热性能评价

梯度功能材料的热应力性能随其组成和结构的变化而缓慢变化,因而具有很高的应用价值.本文中首先建立有效的梯度功能材料的分析模型,如成分分布模型和物性参数模型,并计算梯度功能材料在稳态热传导下的热应力.然后讨论了梯度功能材料的热性能评价,并对梯度功能材料热应力研究的发展趋势作一展望.     

隧道路面钢纤维混凝土配合比设计及性能研究

结合工程实例,进行了钢钎维混凝土配合比设计方法及性能研究,提出了适合隧道路面用的原材料类型、添加剂使用及掺量,可供工程人员参考。     

混凝土-混凝土层间界面的性能及在组合混凝土 结构中的应用评述

混凝土?混凝土层间界面普遍存在于混凝土结构中,界面的抗剪性能是保障不同区域混凝土共同工作的基础。介绍了混凝土?混凝土层间界面的剪力传递机制、剪应力设计表达式、黏结性能及界面性能的影响因素,探讨了混凝土?混凝土层间界面的耐久性。最后,建立了组合混凝土结构中界面的概念设计框架。     

基于均匀性设计的水泥稳定碎石宏观性能及微观机理

从水泥稳定碎石多级分散体系和非匀质特性的角度,对水泥稳定碎石组成结构和收缩开裂机理进行分析,得到了抗裂水泥稳定碎石的理想结构状态,进而提出基于均匀性设计的分层次设计思想和两阶段设计方法,并对设计得到的混合料力学性能和微观机理进行研究。通过SEM-EDS和显微硬度,从界面特性、微观生成物角度对界面过渡区进行了分析。结果表明,采用两阶段设计较规范设计方法得到的水泥稳定碎石,改善了混合料均匀性和界面状态,微观结构相对致密,缺陷较少,力学性能也得到不同程度改善,界面过渡区厚度减小25%～29%,平均显微硬度提高了13. 8%,揭示了基于均匀性设计得到的水泥稳定碎石性能改善的微观机理。     

功能梯度板与均匀板固有频率之间的相似转换

基于经典板理论,研究功能梯度材料板的自由振动响应.通过消去功能梯度材料板的自由振动控制微分方程中的面内位移,发现功能梯度板与均匀板的控制方程的相似性,由此得到功能梯度材料板与均匀板固有频率之间的相似转换关系.在给定功能梯度材料板的材料性质在横向任意连续变化的情况下,给出无量纲相似转换系数的解析表达式.该系数集中反映功能梯度板的材料非均匀性对振动频率的影响.因此,可将功能梯度材料板的自由振动问题的求解转换为同样几何尺寸和边界条件下均匀板的振动问题的求解以及相似转换系数的计算问题.这一方法可为非均匀板的分析和求解提供便捷途径,便于在工程中应用.     

中国水泥混凝土工业发展现状与展望

叙述了中国水泥混凝土和基础工程的高速发展,为了达到可持续发展的目标,必须有效利用工业废渣和延长基础工程的使用寿命,为此有必要重新修订不恰当的标准,加强基础研究,只有这样才能保持持续快速发展.