纤维纳米混凝土力学性能和抗氯离子渗透性能的研究

通过坍落度、贯入阻力试验,不同龄期抗压强度、劈拉强度和抗折强度试验以及氯盐溶液浸泡干湿循环试验,探讨了钢纤维掺量、纳米矿粉种类和掺量以及混凝土基体强度对纤维纳米混凝土工作性能、凝结时间、基本力学性能和抗氯离子渗透性能的影响.结果表明:随钢纤维掺量增加,纤维纳米混凝土坍落度逐渐减小,各龄期强度和28 d龄期抗氯离子渗透性能呈增大趋势;随纳米SiO2掺量增加,拌合物坍落度快速降低,初凝、终凝时间缩短,各龄期强度整体呈上升趋势且抗氯离子渗透性能逐渐提高;随纳米CaCO3掺量增加,坍落度先增加后减小,初凝时间逐渐缩短,终凝时间变化不显著,各龄期强度呈增大趋势且抗氯离子渗透性能逐渐提高;随混凝土基体强度降低,坍落度快速增大,初凝和终凝时间迅速延长,各龄期强度和28 d龄期抗氯离子渗透性能逐渐降低.钢纤维的掺入,改善了混凝土的破坏形式;纳米矿粉的掺入,改善了混凝土的微观结构,增加了混凝土基体的密实度.混凝土中掺入适量的纤维和纳米矿粉,有效改善了混凝土的性能.     

RC类活性粉末混凝土钢筋粘结-滑移本构模型

通过22组活性粉末混凝土中心拔出试验,分析了混凝土抗压强度、钢纤维体积掺量、钢筋直径和钢筋与RPC粘结长度对变形钢筋与RC类活性粉末混凝土粘结性能的影响,总结了钢筋拔出破坏、混凝土劈裂破坏以及钢筋拔出与混凝土劈裂破坏同时发生等3种破坏模式的发生条件,结合试验数据拟合得到RC类养护模式下各粘结锚固特征值计算公式,建立了RC类活性粉末混凝土钢筋平均粘结应力-滑移本构模型,并利用该模型与试验结果进行验证,效果较好;通过钢筋内贴应变片中心拔出试验,分析粘结应力分布规律,拟合得到粘结位置函数。试验结果表明:变形钢筋与活性粉末混凝土粘结强度随混凝土抗压强度的增大而增大;随着钢纤维掺量增加,极限粘接强度τu和残余粘接强度τr呈增大的趋势;随着钢筋直径的增大,初始粘接强度τ0先减小后增大,τu和τr减小;随着钢筋粘结长度的增大,τ0和τr增大,而τu呈减小趋势;随荷载增加,粘结应力峰值从加载端向自由端移动;粘结长度越长,粘结应力分布越不均匀;结合平均粘结应力-滑移本构模型和粘贴位置函数得到的公式能较为充分地反映RC类活性粉末混凝土与变形钢筋的粘结应力-滑移本构模型。     

文丘里气泡发生器的气泡尺寸及分布

提出使用文丘里气泡发生器的微鼓泡反应器,以空气-水为模拟介质,高速相机为测量手段,考察操作条件和结构参数对文丘里气泡发生器气泡尺寸分布、气泡Sauter平均直径的影响.研究发现,文丘里气泡发生器的气泡Sauter平均直径随着气量的增大而增大,随着液量的增大而减小;当气孔位置位于喉管处时,气泡Sauter平均直径最小;当喉管液速为0.983~2.949m/s时,气泡Sauter平均直径随气孔数量的增加而减小;当喉管液速为3.932~4.915m/s时,气泡Sauter平均直径随气孔数量的增加先减小后略有增大,当开孔数大于6时,气孔数量对气泡Sauter平均直径的影响较小.通过对多组实验的回归分析,提出气泡Sauter平均直径与液相雷诺数、气相雷诺数的经验关联式,计算值与实际值吻合较好.     

纤维对水泥土加固效果影响的试验研究

将短切玄武岩纤维和水泥掺入取自长春地区的黄土中,进行无侧限抗压强度试验。主要研究纤维掺量、纤维长度对纤维水泥土无侧限抗压强度特性的影响。试验结果表明：同一纤维质量掺入比下,随着纤维长度的增加,纤维水泥土抗压强度大体呈上凸型曲线形式,曲线最终趋于无纤维掺入的水泥土强度,说明纤维分布均匀性和纤维分布密度对强度影响较大;同一纤维长度下,纤维水泥土强度随纤维质量掺入比的增大呈波浪型曲线形式发展,第1次波峰值大于第2次波峰值,曲线最终趋于某个固定值,在实际工程应用中,可采用初次波峰的掺入量进行水泥土加固,达到预期加固效果的同时,能够大幅降低工程造价;同时,要充分考虑搅拌不均匀性对水泥土强度带来的影响,且不宜采用过长的纤维进行加固,一方面容易形成集束现象,另一方面容易连挂在搅拌器械上。     

石墨烯改性粘土的剪切强度特性研究

为了研究石墨烯改性粘土的强度特性,将石墨烯均匀地掺入土中,在控制干密度条件下,进行直剪试验,并用扫描电镜(SEM)对样品的剪切面结构进行了观察。将石墨烯按干土质量百分比分别为0%、1%、2%、3%和4%的掺量分别掺入到含水率为14%、16%、18%的素土中进行试验,结果表明,石墨烯能有效提高粘土的破坏强度,且在本试验中未发现最佳掺量。粘聚力随着掺量的增加而增大,随含水率的增长而减小,但内摩擦角基本不变。借助SEM从微观上对石墨烯改性作用机理进行分析,石墨烯的掺入可以填充土中孔隙,提升土颗粒间的摩擦力,从而增强土体的抗剪强度。     

混合炉渣河道淤泥气泡轻质土力学特性试验研究

为了有效利用炉渣,通过三轴压缩试验研究了混合炉渣河道淤泥气泡轻质土的力学性质。混合土的密度、强度和变形特性受炉渣掺量、气泡掺量影响显著。试验结果显示:混合土具有良好的轻质性,其强度参数c、φ值随炉渣掺量增加而增大,随气泡掺量增加而减小。基于邓肯-张双曲线模型研究发现,掺入炉渣后,混合土的初始变形模量增大,极限偏应力也增大。研究结果表明混合土具有广泛的应用前景。     

不同原料土掺量的气泡轻质土耐久性研究

研究了冻融循环和酸碱腐蚀对不同原料土掺量的气泡轻质土性能和微观结构的影响。结果表明:冻融破坏和酸碱腐蚀明显降低了气泡轻质土的抗压强度,增大了其质量损失和吸水率。原料土掺量越多,冻融循环和酸碱作用对气泡轻质土性能的影响越大。扫描电镜观察表明:受冻融循环和酸碱腐蚀作用,气泡轻质土中气孔易破裂形成连通孔,原料土掺量越多,气孔结构破坏越严重,原料土掺量超过33%,破坏越明显。     

原料粒度对铸造型焦气孔结构和表观质量的影响

采用TG-FTIR对原料热解气的析出进行分析,通过微孔结构分析仪、扫描电镜研究半焦和焦煤粒度对铸造型焦微观结构的影响规律,并对其宏观质量进行研究.结果表明:随着温度的升高,除半焦外,其它原料都发生二次析气.随着焦煤粒度的增加,最大进汞量的峰值孔径稍有增加,峰值不断下降,且大气孔明显增多;铸造型焦的孔容、平均孔径、气孔率均增加;铸造型焦整体结构的密实性下降,大气孔数量增加,气孔壁变薄,裂纹增加;半焦的影响趋势与焦煤的一致.型焦落下强度基本都大于98％,抗压强度大于20 t/个.     

聚合物对发泡水泥制品孔结构和性能影响

以快硬硫铝酸盐水泥作为胶凝材料,干密度为200 kg/m3的发泡水泥为对象,研究乳液和胶粉对发泡水泥孔隙率、孔径分布、孔径大小和强度的影响.结果显示:随着聚合物掺量的增加,发泡水泥制品的孔隙率不随聚合物掺量的增加而发生变化,气孔的孔径逐渐变小,强度不断增大.当乳液和胶粉外掺量分别为2.5%时,发泡水泥28d的抗压强度、抗折强度和垂直表面拉伸强度分别增加8%、13%、28%和5%、10%、25%.     

玄武岩纤维改良膨胀土的试验研究

以河南南阳某公路的膨胀土为研究对象,在实验室通过试验得到改良膨胀土的最优二灰比,在此基础上以不同的玄武岩纤维掺入量和养护周期为变量,通过击实试验、胀缩试验、无侧限抗压强度实验以及直接剪切试验研究膨胀土各个指标的变化规律。结果表明:掺入玄武岩纤维后膨胀土的膨胀量和膨胀力随玄武岩纤维掺入量的增加呈减小趋势,在掺入量为0.3%左右膨胀量和膨胀力最小;经过养护的膨胀土的膨胀量和膨胀力呈减小趋势,在14d左右达到最小;掺入玄武岩纤维后膨胀土的无侧线抗压强度和抗剪强度都呈上升趋势,且都在掺入量为0.3%左右达到最优;经过养护的膨胀土试样无侧限抗压强度有明显提高,在养护周期14d时达到最大;经过养护的膨胀土试样的抗剪强度有明显提高,随着养护时间的增长抗剪强度逐渐增大,没有出现最大值。