显微硬度分析在再生混凝土多重界面结构中的应用

与普通混凝土相比,再生混凝土存在多重薄弱界面结构,该薄弱结构是再生混凝土性能低下的主要原因.在构建再生混凝土多重界面模型的基础上,使用显微硬度仪打点测试再生混凝土三种界面结构的维氏硬度,以此表征再生混凝土界面过渡区的显微结构特征.研究结果表明:对已有的模型进行切片、预磨抛光后,利用显微硬度仪可以准确的定位、分析不同界面过渡区的显微硬度值及界面过渡区宽度,并且可以看出显微硬度仪可为研究再生混凝土界面过渡区提供一种科学有效的研究手段.     

热活化煤矸石粉对基体-骨料界面过渡区性能的影响

煤矸石是煤炭工业产生的固体废弃物,持续产生及长期堆存会对环境产生一定影响,亟需开展资源化利用研究。以贵州黔西市煤矸石为研究对象,以粗粒级煤矸石为骨料,热活化后细粒级煤矸石为矿物掺合料,采用微机控制抗压抗折试验机、显微硬度仪、扫描电子显微镜研究热活化煤矸石粉对基体-骨料界面过渡区性能的影响。结果表明：随着热活化煤矸石粉掺量的增加,胶砂试块的抗折强度和抗压强度均先升高后降低,质量分数为2.5%的热活化煤矸石粉对胶砂试块力学性能具有提升作用,能够减小界面过渡区宽度,提高界面过渡区显微硬度,同时密实界面结构;随着热活化煤矸石粉掺量进一步增加,界面过渡区宽度反而增大,微孔数量和尺寸也增加,部分胶凝物质呈团状附着在煤矸石骨料表面,进而对胶砂力学性能产生不利影响。     

石灰石粉对混凝土界面过渡区作用机理研究

研究了石灰石粉对混凝土界面过渡区显微硬度、宽度和元素分布的作用及影响规律.研究表明,随石灰石粉掺量增加,混凝土界面过渡区显微硬度先增大后减小,宽度先减小后增大,石灰石粉掺量为10％时界面过渡区显微硬度最大,宽度最小.石灰石粉提高了界面过渡区的钙硅比,增大了铝元素在界面区的富集程度.随石灰石粉细度增加,界面过渡区显微硬度先增大后减小,宽度先减小后增大,石灰石粉比表面积为600 m2/kg时界面过渡区显微硬度最大,宽度最小.     

离子侵蚀对再生混凝土多重界面区微观形貌影响

为了研究离子侵蚀对再生混凝土多重界面过渡区的影响,借助SEM和EDS,以Ca元素和Si元素为特征元素进行面扫描,实现了对骨料和砂浆基体的区分,发现了经NaCl溶液和Na2SO4溶液浸泡60 d后的再生混凝土界面过渡区趋于疏松;以S元素和Cl元素为示踪元素,观察到其在界面区的富集,证明了界面过渡区是离子侵蚀的主要通道;浸泡60 d后界面区显微硬度分别下降约70％和20％,界面过渡区宽度分别增加约50％和20％.研究实现了对离子侵蚀后再生混凝土界面过渡区位置和范围的界定,且表现出与显微硬度结果的一致性.     

水泥基复合材料集料与浆体界面研究综述(一):实验技术

关于界面研究,概括起来主要可以从以下5个方面考虑：(1)界面研究的相关技术手段;(2)界面微观结构特征的研究;(3)界面微观结构的形成及劣化机理;(4)影响界面微观结构因素的研究;(5)界面过渡区的性能对材料宏观性能(包括：力学性能和耐久性)影响的研究。对这些问题的研究是为了回答以下2个问题：(1)各种层次的界面过渡区到底在多大程度上影响着整个材料的力学性能和耐久性;(2)通过改善界面来达到改善水泥基复合材料的性能这一措施是否可行。由于界面研究的技术手段与方法随着其它相关技术与设备的引入而不断取得新的进展,促进了水泥基复合材料集料与浆体界面相关研究也不断取得新的成果。关于界面研究的新实验技术和方法,从如下4个方面进行了描述：(1)与界面过渡区微观结构表征相关的实验技术;(2)与界面过渡区力学性能(包括：粘结强度、刚度和断裂力学性能)相关的技术和方法;(3)与界面过渡区传输性能相关的技术和方法;(4)与界面过渡区收缩性能相关的技术和方法。     

哈萨克斯坦K7030水平井浅气层砂岩孔隙结构特征浅析

K7030是哈萨克斯坦MMG油田在卡拉姆卡斯区块的一口水平井,该井完井后浅层天然气窜直至井口,对生产产生了非常不利的影响,本文就此井各个层位砂岩孔隙结构特征进行浅析,希望从砂岩孔隙结构的角度对今后的开采提供借鉴作用,从而对这类技术上和生产上的难题提供支持。     

再生混凝土单轴受压下多重界面过渡区的破坏机理研究

为研究再生粗骨料混凝土在单轴受压荷载下的破坏特性,使用数字图像相关技术记录混凝土立方体在破坏过程中的应变变化规律,并结合显微硬度测试、背散射电子成像技术等观测手段对界面过渡区的宽度和孔隙率进行定量表征。试验结果表明,分别经骨料强化和砂浆强化后,再生混凝土的抗压强度较未处理试样提升了17.86%和35.55%,说明砂浆强化更有利于提升再生混凝土的抗压强度。骨料强化可以提升老砂浆显微硬度值,降低老骨料-老砂浆界面过渡区孔隙率;砂浆强化可以提升新砂浆显微硬度值,降低老骨料-新砂浆界面过渡区以及新-老砂浆界面过渡区的孔隙率。经强化处理后的特定界面产生贯通裂缝的概率降低。     

特低渗透砂岩储层微观孔隙结构特征

通过物性分析、扫描电镜、铸体薄片、高压压汞技术对鄂尔多斯盆地F油田延长组长81特低渗透砂岩储层样品进行分析测试,研究其微观孔隙结构特征。研究表明,研究区储层孔隙喉道类型多样是其渗透性差的主要原因,储层以残余粒间孔和溶蚀粒间孔为主。孔隙喉道偏细,多属小孔微喉道;喉道分布具有单峰、双峰和多峰的特点;储层非均质性增强,渗透率有增大的趋势;储层微裂缝较为发育。储层物性参数的差异、孔喉特征参数的差异等均归因于微观孔隙结构的差异。     

水泥基复合材料集料与浆体界面研究综述(二):界面微观结构的形成、劣化机理及其影响因素

首先概括介绍了目前国际上存在的几种界面过渡区微观结构的模型,然后分新拌混凝土阶段和水化早期、材料硬化过程中以及材料使用过程中3个阶段描述了界面微观结构的形成以及劣化机理。在第1阶段,界面过渡区形成的可能机理为：边壁效应,絮凝成团作用,微区泌水效应,离子的迁移、沉积与成核生长,水化产物的单边生长效应以及脱水收缩效应。在第2阶段,界面过渡区可能的形成与劣化机理为：自身收缩、化学收缩和自干燥收缩、干缩,集料与浆体膨胀系数的差别,浆体的进一步水化以及水化产物的重结晶。在第3阶段,界面过渡区的形成与劣化机理为：荷载的作用,环境介质的侵蚀,冻融的破坏,碱集料反应以及胶凝材料的进一步水化。同时给出了几种常规的以及可能成为界面过渡区微观结构的表征方法。最后,从原材料的物理、化学组成,配合比以及材料制备工艺角度分析了影响界面过渡区微观结构的因素。     

临盘基山砂岩体特低渗透油藏压裂优化研究

本文针对临盘基山砂岩体特低渗透油藏,进行了压裂优化研究,分析了裂缝长度与增产倍比的关系,分析了不同地层厚度和地层渗透率情况下合理的前置液量、合理的携砂液量以及合理的支撑剂用量和砂比,为单井压裂设计提供了理论依据。     

纤维曲率对界面过渡区初始微观结构影响的计算机模拟

借助计算机模拟技术,以单粒径球形粒子体系在不同尺度的圆截面纤维周围堆积时固相体积分数分布为例,研究了纤维直径与粒子直径比值变化对纤维-浆体界面过渡区初始微观结构的影响。将模拟计算结果与单粒径球形粒子体系在平集料表面的固相体积分数分布曲线进行对比。研究了纤维曲率对多尺度球形粒子体系在纤维表面固相体积分数分布曲线的影响,并将该模拟计算结果与多尺度球形粒子体系在平集料表面的固相体积分数分布曲线进行对比。结果发现：无论是对单粒径球形粒子体系而言,还是对多尺度球形粒子体系而言,初始界面过渡区的微观结构与纤维的曲率无关。球形粒子沿不同曲率纤维周围的固相体积分数分布曲线的形式与在平集料表面周围的粒子固相体积分数曲线的分布形式相同,曲线第一个峰值点的位置(即初始界面过渡区厚度的位置)也都出现在模型水泥平均质量半径的位置附近,水胶比的降低,会使初始界面过渡区的厚度略有减小。因此,可以用平集料表面-浆体结构取代圆截面纤维-浆体结构来研究各种因素对初始界面过渡区微观结构的影响。     

快硬硫铝酸盐水泥浆体-矾土集料界面的微结构

用XRD层析技术、SEM/EDAX和DTA等手段测定了矾土集料-硬化硫铝酸盐水泥浆体界面区的组成、微结构及形貌,同时用XRD线宽法测定了界面区中AFt晶体尺寸及其分布。研究发现,在矾土界面区中,AFt主要以胶体形态富集,C(?)H_2以晶体形态富集,界面区的厚度为70μm左右。为此,提出了矾土集料界面区微结构的形成机理。     

快硬硫铝酸盐水泥浆体-石灰石集料界面的微结构

用XRD层析技术和SEM等手段测定了石灰石集料-硬化硫铝酸盐水泥浆体界面区的组成与结构;用XRD线宽法测定了界面区中AFt的晶体尺寸及其分布。结果表明,界面区的厚度为50μm左右;在石灰石界面区中,AFt晶体和C(?)H_2晶体发生富集,且AFt晶体尺寸较粗大。同时探讨了界面区微结构的形成机理。     

硫铝酸盐水泥砂浆界面过渡区的改性

主要研究了硫铝酸盐水泥砂浆-集料间界面过渡区(interfacial transition zone,ITZ)的改性对混凝土性能的影响.细硫铝酸盐水泥颗粒被预先包裹在集料表面以降低ITZ的厚度和连通情况,提高混凝土的抗压强度和抗渗性.通过建立数学模型计算细硫铝酸盐水泥颗粒的质量.利用扫描电镜、压汞仪等分析ITZ的结构组成.结果表明:进行集料预包裹可以降低硫铝酸盐水泥砂浆混凝土的孔隙率,提高混凝土的抗压强度和抗渗性;ITZ中的主要水化产物是水化硫铝酸钙.     

基于混凝土基体和界面过渡区性质的疲劳方程

根据混凝土材料在静态荷载与疲劳荷载作用下破坏的相似性,结合其在静态荷载作用下的破坏分析了疲劳破坏过程,通过引入基体和界面过渡区对疲劳性能的影响因子f1,f2,定义基体性质特征参数I和界面过渡区性质特征参数M,应用数学模型描述f1,f2随疲劳寿命对数值lgN的变化趋势,建立混凝土材料基体、界面过渡区性质与疲劳性能之间的定量关系,并得到基于基体与界面过渡区性质的疲劳方程.测试了水胶比为0.35,不同矿物掺合料掺量混凝土在不同应力水平下的疲劳寿命.应用所建立的疲劳方程能较好地拟合S-N关系,尤其是大矿物掺合料掺量的情况下,反映了低周疲劳向高周疲劳过渡的非线性变化.     

聚合物改性砂浆界面过渡区的电导特性

用交流阻抗谱方法对不同砂子体积分数的聚合物改性砂浆的电导率进行测定。用有效介质理论研究了聚合物改性砂浆界面的电导特性。利用一个将骨料看成非电导球形颗粒的混凝土模型,计算了界面过渡区的电导率与水泥浆基体电导率的比值(σITZ/σm)。计算发现：随着龄期的增加。聚合物改性砂浆的σITZ/σm的比值在最初3d内由5～9迅速降低到3左右,以后基本保持恒定,这与普通水泥砂浆的不同。结果说明：在聚合物改性砂浆中。界面过渡区电导的降低速度比水泥浆基体的快。结合不同聚灰比的聚合物改性水泥浆和乳液成膜过程的电导研究结果发现这是聚合物在界面过渡区的浓度较高和成膜所致。研究结果为聚合物改性砂浆的配置和养护工艺设计提供了依据。     

混凝土界面渗流的集料体积率阈值算法及其影响因素评价

提出了混凝土界面渗流的集料体积率阈值算法并定量评价了影响该阈值的因素.通过引入周期性边界条件,在立方体单元内模拟混凝土中集料和界面的分布.基于模拟的混凝土细观结构,给出了集料体积率阈值算法并讨论了模拟单元边长对界面渗流概率的影响,在该算法的有效性获得实验验证后,定量评价了界面厚度、最大集料直径和集料级配对集料体积率阈值的影响.结果表明:集料体积率阈值随着界面厚度的增大而减小,但随着最大集料直径的增大而增大;集料级配对集料体积率阈值有很大的影响,其影响程度在20%左右,最大集料直径对集料体积率阈值的影响仅为7%.     

用环境扫描电镜原位定量追踪K-PSDS型地聚合物混凝土界面区的水化过程

应用环境扫描电镜(ESEM)原位定量追踪K—PSDS型(KOH激发合成的PSDS型)地聚合物水泥混凝土在相对湿度80％条件下界面区水化产物生成、发展和演化的过程。实验结果表明：界面区和基体区的ESEM形貌在水化早期差别较大，界面区存在许多大的空洞(50μm)，而基体区颗粒分布均匀、密实；随龄期的增长，凝胶状产物在界面区空洞周缘淀积，并向外伸展，空洞逐渐被填满、湮没；到后期二者形貌基本没有太大区别，但通过能量散射分析(EDXA)发现界面区n(K)／n(A1)和n(Si)／n(Al)高于基体区，表明K和Si在界面区富集，从而造成胶凝产物化学组成的差异。另外，界面区在任何龄期均未出现尺寸规则的结晶产物，而仅生成了海绵状胶凝体。     

CGM灌浆料硬化浆体的显微结构特征

用压汞法、显微硬度法、电子显微镜研究了硬化ＣＧＭ浆体的微观结构特征,和用ＴＭＳＧＣ方法测定了ＣＳＨ凝胶中硅酸阴离子的聚合分布。结果表明,ＣＧＭ料的高强原因是较低的孔隙率、致密浆体以及ＣＳＨ中［ＳｉＯ４］４－的聚合度较高所致。     

碱-磷渣-粉煤灰胶凝材料的性能与硬化浆体结构

为充分利用磷渣和粉煤灰两种工业废渣生产高性能胶凝材料,研究了不同磷渣/粉煤灰配合比的碱-磷渣-粉煤灰胶凝材料性能,并用扫描电子显微镜和压汞仪分析了硬化浆体的细观结构和孔结构.结果表明:碱-磷渣-粉煤灰胶凝材料的凝结时间正常,在粉煤灰掺量为0～30 %(质量分数)范围内,随粉煤灰的掺量的增加,碱-磷渣-粉煤灰胶凝材料的凝结时间略有延长.与普通硅酸盐水泥相比,碱-磷渣胶凝材料的抗压强度较高,其3d和28d抗压强度分别可达到30.9MPa和98.8MPa,但其抗折强度相对较低.掺加粉煤灰后碱胶凝材料的抗压强度降低,而抗折强度提高.碱-磷渣-粉煤灰胶凝材料的耐蚀性和抗冻性能均显著优于硅酸盐水泥,其干缩比硅酸盐水泥的大.用部分粉煤灰取代磷渣粉可一定程度减小干缩.碱-磷渣-粉煤灰胶凝材料硬化浆体的结构非常致密,其孔隙率和平均孔径均小于普通硅酸盐水泥硬化浆体.