冲击荷载下高温喷淋冷却碳纳米管混凝土破裂分形研究

在混凝土中掺入具有高强、高韧和良好热导性的多壁碳纳米管(multi walled carbon nanotubes, MWCNTs)对普通混凝土的耐高温性能进行了增强，并以分形维数为指标研究了高温喷淋冷却后碳纳米管增强混凝土在冲击荷载作用下的分形特征和能耗特性，建立了分形维数与动强度、能耗及冲击韧性之间的关系。研究结果表明：高温喷淋冷却后的混凝土在冲击载荷下，其冲击破碎块的分形维数随应变速率和温度的增大而增大；在同一温度下，混凝土的动态抗压强度、能耗和冲击韧性随着分形维数的增加而增加；在同一冲击气压下，混凝土的动态抗压强度、能耗和冲击韧性随着分形维数的增加而减小；相比而言，添加了碳纳米管后混凝土高温喷淋冷却后在冲击荷载下的破裂程度得到有效缓解，其分形维数减小，能耗、冲击韧性和动强度都得到明显提高。     

梯级粉磨铁尾矿制备超高性能混凝土的研究

展开了梯级粉磨工艺粉磨铁尾矿、石膏、矿渣及水泥熟料生产铁尾矿-矿渣基高性能胶凝材料(简称TSBC)及其性能的研究,探讨了不同粉磨工艺的粉体粒径特征及胶凝性能,对比了TSBC材料与PO52.5水泥的制备超高性能混凝土强度及耐久性差异。研究结果表明,三级粉磨较二级粉磨能更好发挥颗粒的"微磨球"效应,所得粉体材料粒径更小;粉磨中应将铁尾矿砂作为第一级粉磨材料,第一级粉磨时间不宜过长,否则导致粉体过细大量覆盖粗颗粒材料表面,降低后期粉磨效率;TSBC制备的UHPC不仅具有常规UHPC的强度甚至有更优良的耐久性能。     

混凝土硫酸腐蚀表面形貌的分形维数表征

进行了混凝土的试验室硫酸加速腐蚀试验,运用三维激光扫描技术对6个不同腐蚀时间的混凝土表面形貌进行了数据采集,获得了每个试件表面上大量测点的三维坐标,采用立方体覆盖法编程计算了混凝土腐蚀表面的分形维数,并得到了分形维数与腐蚀时间、质量损失百分率、腐蚀深度之间的关系。结果表明,混凝土硫酸腐蚀后,其表面形貌具有分形特征,分形维数D可以作为混凝土硫酸腐蚀程度的一种评价指标,分形维数D与腐蚀时间t呈正相关,能用幂函数模型表示为D=1.954×t0.0228。混凝土试件的质量损失百分率ω和腐蚀深度h与其腐蚀表面形貌的分形维数D呈正相关,能分别用幂函数模型表示为ω=5.932×10-19×D57.333,h=5.045×10-20×D58.634,且可以用分形维数D通过这两个模型推断质量损失百分率ω和腐蚀深度h。     

ABS塑料断面形貌特征及分形分析

分析测字了ＡＢＳ塑料冲击断面的形貌特征及对应的分形维数值，结果表明，不同断面表貌特征所对应的分形维数测量值不同，ＡＢＳ无缺口冲强度随满足自相似原理的形貌特征对应的分形维数测量值增大而线性增高，不满足自相似原理的形貌特征所对应的分形维数测量值量宏观冲击强度间无明显关系，但其大小仍合理表征了相应尺度范围内的形貌的特征变化。     

基于分子动力学的C-S-H凝胶性能研究进展

分子动力学是水泥基材料原子级尺度研究的基本方法之一,在混凝土的精细化设计中具有重要应用.C-S-H凝胶是水泥的主要水化产物,决定硬化水泥基材料的宏观性能.本文详细阐述了C-S-H凝胶分子结构模型和分子动力学力场的常见类别(这是决定模拟准确性的关键因素),探讨了C-S-H凝胶分子动力学模型与宏观性能的关系,总结应用分子动力学研究C-S-H凝胶的相关研究进展.本文对在工程应用中提升水泥基材料物理化学性能具有指导意义.     

浅谈喀群引水枢纽泄洪闸抗冲磨混凝土应用及施工技术

在多泥沙河流布置泄洪闸，如何提高泄洪闸闸底板护面的抗冲磨、抗冲蚀能力是一个重要的问题。以往使用的护面材料主要有高标号混凝土、浆砌石，环氧砂浆（混凝土），铸铁板及钢板等，其效果并不理想。而效果较好的硅粉混凝土和HF混凝土已被广泛应用于水工建筑物高速水流冲刷部位，其抗压、抗冲磨、耐久性等性能已逐渐被验证和认可。本文根据叶尔羌河喀群水利枢纽泄洪闸闸底板抗冲磨混凝土的应用。     

灵丘铁矿尾矿制备加气混凝土的试验研究

为综合利用固体废弃物铁尾矿,以山西灵丘低硅铁尾矿作为主要原料,铝粉作为发气剂,成功制备出了符合GB/T11968—2006标准的A3.5、B06级加气混凝土.考虑最大限度使用铁尾矿的情况下,通过试验得出生产铁尾矿加气混凝土的优化方案:尾矿粉磨时间25 min,硅砂粉磨时间为30 min,配料质量比为m(铁尾矿)∶m(硅砂)∶m(石灰)∶m(水泥)∶m(脱硫石膏)为40∶20∶24∶10∶6.由X射线衍射测试分析可知,成品中主要的矿物成分为托贝莫来石,此外还有硬石膏和尾矿中残留的石英等.扫描电镜和能谱分析结果显示,成品中形成C-S-H凝胶和托贝莫来石相互致密交织的显微结构,这是加气混凝土获得较高强度的重要原因.     

陶瓷研磨体对矿渣与水泥熟料粉磨性能的影响

为了研究金属研磨体与陶瓷研磨体的粉磨效果,分别对矿渣和水泥熟料进行粉磨,对比相同粉磨时间下产品的细度、比表面积及各龄期强度。结果表明,粉磨效果相同时,陶瓷研磨体可降低电耗和研磨体磨损等生产成本,认为陶瓷研磨体可以作为金属研磨体的代替品,并能保证粉磨效果。     

水工泄水建筑物抗冲磨材料发展现状

冲磨破坏对水工泄水建筑物的安全运行是一种严重的威胁。抗冲磨材料防护是解决水工泄水建筑物冲磨破坏的有效途径之一,其研究一直以来都是抗冲磨领域研究的重点。结合工程应用阐述了主要无机和有机抗冲磨材料的研究现状和优缺点。在此基础上提出无机抗冲磨材料的研究发展重点是开发高性能抗冲磨混凝土,有机抗冲磨材料研究发展的方向是提高其在复杂服役环境中的耐久性和降低应用成本。     

C-S-H纳米晶种及其对水泥水化硬化的促进作用综述

近些年来的研究发现，将一些纳米粒子加入到水泥中，可以为水化产物提供更多形核位点，降低水化产物的形核势垒，加快水泥的水化进程。这些纳米材料包括纳米SiO₂、纳米CaCO₃、纳米TiO₂、碳纳米管、纳米水化硅酸钙(C-S-H)等。其中，人工合成的纳米C-S-H晶种与水泥水化产物C-S-H凝胶具有相似的化学组成，是C-S-H凝胶的良好的形核基质，在众多晶种材料中，对水泥水化的加速作用最为显著，成为近年来的研究热点。到目前为止，众多学者围绕C-S-H微/纳米材料的成核方式、制备方法及对水泥水化的促进机理进行了大量研究，发现采用共沉淀法在聚合物存在的条件下制备的纳米C-S-H晶种成核剂遵循非经典成核方式，其具有纳米级的晶粒尺寸和良好的分散稳定性。将纳米C-S-H晶种以一定掺量加入到水泥中，可以充当水泥水化产物C-S-H凝胶的额外成核位点，极大地降低了C-S-H凝胶的成核势垒，有效地促进了水泥水化速率和早期强度的发展，尤其可以显著提升水泥1 d龄期以内的强度。与常用的早强剂相比，这种纳米C-S-H晶种成核剂除具有掺量低、早强效果好、...     

冲击荷载下免蒸养活性粉末混凝土分形特征研究

应用?80 mm分离式霍普金森压杆系统(SHPB)得到了免蒸养活性粉末混凝土(RPC)在6组冲击气压(0.5 MPa、0.6 MPa、0.7 MPa、0.8 MPa、1.0 MPa、1.1 MPa)下的峰值强度和吸能值,通过筛分试验统计了相应应变率范围(约90 s-1~290 s-1)内破碎产物中不同粒径颗粒的质量分布特征;采用分形维数对试件的破碎程度进行表征,探究了峰值强度和吸能值随分形维数的变化规律,并与其他水泥基材料进行了对比。结果表明:免蒸养RPC破碎产物的平均粒径随应变率增加而线性递减,随着冲击气压的增加,粗颗粒碎片逐渐转化为细颗粒碎片,中等颗粒碎片的质量没有显著变化;分形维数与冲击速度和应变率间存在指数性关系,峰值应力与吸能值随分形维数的增大而增长,通过对比发现免蒸养RPC的抗破碎能力优于普通混凝土和钢纤维混凝土。通过定量分析破碎分形特征与力学性能之间的关系可以对材料进行更全面的评估。     

PAM、PNaA和P(AM-NaA)水凝胶微观形态的分形研究

用辐射聚合方法合成的丙烯酰胺、丙烯酸钠的均聚物及其共聚物水凝胶，借助于扫描电子显微镜技术观察了组成不同的干态水凝胶聚合物的微观形态特征，探讨了不均匀的微观交联网络的分形特性，用分形维数对水凝胶聚合物的微观网络的致密程度进行了量化表征。结果表明，分形维数能够从整体上定量地表征水凝胶聚合物的不均匀微观网络之间随组成改变而产生的细微差异，而且，样品的微观网络愈致密则其分形维数值愈大。     

超细粉煤灰分形特征与活性的研究

用振动磨对粉煤灰进行了不同细度的超细加工，应用分形理论探讨了粉煤灰粉体粒度的分布特征，测试、计算了相应的分形维数，并分析评价了其形态、细度对水泥基材料的早期活性和后期强度的影响，研究表明，随着粉煤灰分形维数的增大，1d活性均有明显提高，粉煤灰细度对其在高铝水泥中的活性比较敏感；粉煤灰在硫铝酸盐水泥中的后期活性介于高铝水泥和普通水泥之间。     

新型环氧树脂抗冲磨材料的研究与施工工艺

水利水电行业中,由于受到含沙水流的冲磨、气蚀破坏,水电站泄水建筑物的表面存在不同程度的磨损,因此对大坝混凝土表面进行修补越来越受到行业内的重视。本研究通过对传统的环氧树脂抗冲磨修补材料进行增韧改性,研制出一种韧性高、放热少、高强度、抗冲磨性能好的环氧树脂抗冲磨材料,并与传统环氧树脂进行力学性能和抗冲磨性能作比较。同时介绍了环氧树脂的施工工艺,以满足实际工程的需要。     

石粉粉磨时间与其颗粒分布特性的相关性

选取大理石和白云石粉为材料,测试其不同粉磨时间的粒径分布,计算勃氏比表面积;粒径分布模型采用RosinRammler-Bennet(RRB)方程进行拟合,运用粉磨动力学和线性回归方法分析粉磨过程石粉的特征粒径、均匀性系数和比表面积。结果表明:随粉磨时间增加,粒径为0~10μm的颗粒逐渐增加,大于10μm的颗粒逐渐减少,两者粉磨效率随时间增加逐渐减小;相同时间时,大理石粉的高于白云石粉的;随时间增加,大理石粉均匀性系数增大,颗粒集中现象增多,白云石粉则相反;两者的比表面积和特征粒径与其粉磨时间呈对数和双对数相关。     

冶金渣制备高强人工鱼礁结构材料的试验研究

为了研究钢渣粉磨时间和矿渣钢渣复掺比例对矿渣-钢渣-熟料-石膏体系胶凝材料强度的影响,采用一次线性回归得到胶凝材料强度的变化趋势,并利用XRD和SEM方法分析钢渣粉磨和净浆的水化过程.试验表明:矿渣与钢渣的复合比为7∶1,钢渣和矿渣的比表面积分别为550和480 m2/kg,且与质量分数10%的水泥熟料和质量分数10%的脱硫石膏复合的胶凝材料具有较高的强度.以优化后的胶凝材料代替水泥,并以热闷法稳定化的钢渣颗粒为骨料,可以制备出抗压强度达到60 MPa以上,水泥熟料总用量为2%的高强人工鱼礁混凝土.研究表明,对钢渣适度粉磨能改善钢渣性能,适量加入钢渣对促进体系的水化有积极作用.     

基于分形理论的CFRP布增强混凝土梁抗弯性能研究

在实验室模拟酸雨腐蚀环境,完成了普通混凝土梁与CFRP布增强混凝土梁的抗弯试验,得到了各级荷载作用下构件表面裂缝的分布与演化过程,验证了受腐蚀CFRP布增强混凝土梁表面裂缝分布的分形特征。基于分形理论分析了受腐蚀混凝土梁在弯曲荷载作用下的开裂及破坏过程,详细讨论了梁表面裂缝的分形维数与其抗弯性能参数(损伤深度、混凝土强度、一阶频率、极限承载力、跨中挠度、位移延性系数)之间的关系。研究表明裂缝分形维数随着损伤深度的增加而减小,CFRP布增强混凝土梁的分形维数大于普通混凝土梁,其分形维数变化率与构件承载力变化率之间存在线性关系;因此梁表面裂缝分布的分形特征可作为CFRP布增强混凝土受弯构件损伤程度的衡量指标的观点,可为今后对“在役混凝土结构承载力和寿命预测的研究”提供参考。     

铁尾矿粒度分布与其活性指数的分形研究

为研究铁尾矿的粒度分布对铁尾矿反应活性的影响,测试了4种不同粉磨时间的铁尾矿的粒度分布,采用分形理论,计算了铁尾矿粒度分布的分形维数,研究了铁尾矿粒度分布的分形维数与铁尾矿的平均粒度、比表面积、砂浆抗压强度及活性指数的关系.研究表明,随着铁尾矿粒度分布的变化,分形维数与其比表面积、活性指数均呈现良好的线性正相关,相关系数分别为0.974 4和0.969 5;分形维数与粒径D50、D90呈现良好的线性负相关,相关系数分别为-0.995 2和-0.931 7.分形维数对胶砂试块28 d的抗压强度影响较大,相关系数为0.982 9,对胶砂试块3 d的抗压强度影响较弱,相关系数为0.951 8.     

基于CT图像的再生混凝土细观破坏裂纹分形特征

为深入研究再生混凝土的破坏形态和内部裂纹扩展情况与普通混凝土之间的差异,以不同再生粗骨料(RCA)取代率的再生混凝土为研究对象,利用Phoenix v | tome | x s240微焦点工业CT获取再生混凝土加载到90%预估破坏荷载的二维扫描图像,借助Photoshop CS6图像处理软件,对材料内部破坏裂纹进行提取,进而基于分形几何理论,以分形维数及多重分形谱表征裂纹的分形扩展规律,建立分形维数和多重分形谱特征参数与RCA取代率和再生混凝土抗压强度的关系。结果表明:再生混凝土的细观受力破坏模式与普通混凝土不同,其受力破坏形态不仅取决于粗骨料与水泥浆体的界面黏结强度,还取决于RCA自身性能,当裂纹发展至天然粗骨料或强度较高的RCA时会绕过骨料表面继续发展,发展至强度较低的RCA时会贯穿骨料;分形维数可定量描述混凝土材料内部细观裂纹的整体扩展情况,即裂纹越丰富,分形维数越大;多重分形谱可反映从局部到整体不同层次的细观裂纹特征,裂纹分形维数和多重分形谱特征参数均与RCA取代率呈线性下降关系,与抗压强度呈线性增长关系;本研究可为再生混凝土在大型结构工程中的广泛应用奠定理论和实验基础。      

抗冲刷磨蚀混凝土的耐磨损试验研究

该文首先进行了不同品种的纤维混凝土抗冲刷磨蚀试验,然后利用抗冲磨试件又进行了路面混凝土耐磨损试验,分析探讨了纤维混凝土的冲刷磨蚀和冲击磨损机理.试验表明:刚性纤维混凝土的抗冲刷磨蚀能力强,玄武岩纤维混凝土抗冲击磨损能力最佳,聚丙烯纤维混凝土既抗冲刷磨蚀又抗冲击磨损作用,可用于防止水冲刷破坏高速公路及兼顾交通道桥水工混凝...