徐宁, 杨恒, 熊传胜, 张栋, 蒋鹏, 刘璨, 刘欣昕, 程星燎

2023, 42(1): 1-21.

摘要 ( 181 )

PDF (12975KB) ( 187 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

在钢筋混凝土结构服役过程中,由环境侵蚀因素导致的耐久性问题是制约结构长效服役的重要原因,其中,氯离子侵蚀导致的钢筋锈蚀是引起钢筋混凝土耐久性劣化的主要因素之一。在混凝土内掺加防腐添加剂,可从促进钢筋表面成膜和改善混凝土自身性能(孔隙结构、水化过程、Friedel’s盐生成)等方面提升阻锈能力,近年来逐渐成为研究热点。本文将防腐添加剂分为传统阻锈剂、绿色植物提取物阻锈剂、纳米材料以及矿物掺合料等四类,从材料开发、作用机制、阻锈影响因素等方面对防腐添加剂的研究进行了综述。最后,探讨了防腐添加剂研究中存在的问题,并对未来的研究提出了建议,以期为防腐添加剂能够更好地防治混凝土中的钢筋锈蚀问题提供参考。

混凝土帆布力学性能与应用研究进展

王晶, 陶耀华, 于康, 赵佳一, 庄凤明, 李辉

2023, 42(1): 22-30.

摘要 ( 150 )

PDF (7000KB) ( 112 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

混凝土帆布(CC)具有柔软易铺设、施工无需振捣搅拌和模板支护、硬化速度快,以及施工无需大量大型机械等优点,自问世以来,得到了广泛的关注和研究。本文从性能和应用两个方面系统梳理了国内外关于CC的研究进展:(1)梳理总结了水泥种类、水灰比和三维间隔织物材料结构对CC力学性能的影响;(2)归纳总结了CC的应用场景以及在各场景应用中的材料性能,为进一步开发CC应用的潜力提供参考。

外部因素对钙矾石晶体结构及形貌的影响综述

李妤茜, 乔秀臣

2023, 42(1): 31-47.

摘要 ( 178 )

PDF (9271KB) ( 141 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

钙矾石是硫铝酸盐水泥、通用硅酸盐水泥以及其他无熟料水泥等胶凝材料的重要水化产物之一,其晶体结构由中心柱和平行中心柱的沟槽组成。沟槽结构围绕中心柱呈六边形排列,硫酸根和水分子在沟槽中通过氢键网络将整个结构连接在一起。在水泥等胶凝材料的水化反应中,钙矾石晶体容易受到所处环境等外部因素的影响。其中反应物离子的过饱和度、温度、减水剂、氯离子、晶种等外部因素往往会改变钙矾石晶体结构中水分子和氢键的数量,进而改变晶体结构的稳定性及形貌等。此外,在合成钙矾石晶体过程中,搅拌桨型式及转速等也会影响钙矾石晶体结构和形貌,从而造成认知的不统一。本文在系统综述钙矾石晶体结构基础上,详细汇总了各种外部因素对钙矾石晶体结构和形貌的影响,同时介绍了各种研究手段,并对钙矾石晶体形成与形貌的研究方向提出了建议。

剪切速率和温度对低水胶比水泥浆流变性能的影响

申文凯, 元强, 纪友红, 曾荣, 李巍, 李富民, 史才军

2023, 42(1): 48-56.

摘要 ( 132 )

PDF (4836KB) ( 110 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

水泥浆体的流变性能不仅与材料本身有关,还受环境及外部作用影响。本文针对水泥基材料实际工程中存在的主要外部影响因素,即剪切作用与环境温度,研究了两者对低水胶比水泥浆流变性能的耦合作用。结果表明:水泥浆体在剪切过程中的流变行为与所施加的预剪切有关,水泥浆体的屈服应力随预剪切速率的增大而减小,剪切增稠的程度随预剪切速率的增大而增大;温度升高,水泥颗粒对减水剂的吸附量增加,浆体在不同剪切速率下的平衡表观黏度减小;温度和剪切速率对水泥浆平衡表观黏度的影响具有耦合效应,剪切速率越高,温度的影响越小,反之亦然,并建立了不同温度和剪切速率下平衡表观黏度的数学关系。

MgO活性对新型水化硅酸镁水泥性能的影响

周凌峰, 林旭健, 王威

2023, 42(1): 57-65.

摘要 ( 124 )

PDF (7454KB) ( 94 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

通过对原料轻烧氧化镁粉在不同温度下进行二次恒温煅烧1.5 h制备不同活性MgO,研究了不同活性MgO与硅灰(SF)和磷酸氢二钾(K₂HPO₄)所制备的新型水化硅酸镁水泥胶凝材料(又称水化磷硅酸镁水泥,MSPHC)的凝结时间、流动度、抗压强度、反应溶液pH值。结合X射线衍射(XRD)、热重分析(TG-DTG)和扫描电子显微镜(SEM)测试手段,分析其影响机理。结果表明:随着煅烧温度的升高,MgO衍射峰强度增大,MgO活性降低;活性越高的MgO制备的MSPHC净浆凝结时间越短且流动性越差,而活性适中MgO制备的MSPHC具有较好的力学性能。MSPHC最主要的水化产物是水化硅酸镁(M-S-H)凝胶,另外还有Mg(OH)₂和MgKPO₄·6H₂O(MKP)生成,原料轻烧氧化镁粉中的MgCO₃成分不参与体系反应。活性适中的MgO制备的MSPHC在28 d龄期内的水化产物M-S-H凝胶生成量最多,因此硬化体抗压强度最高。活性越高的MgO在MSPHC反应体系中溶解的速度越快,体系水化反应进程速度也越快。

水泥/玄武岩纤维复合固化剂分别对泥炭质土静力特性的影响

屈俊童, 刘关栋, 朱云强, 刘超, 张翔, 崔茂俊, 张健, 赵涛

2023, 42(1): 66-75.

摘要 ( 72 )

PDF (3447KB) ( 53 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为了研究单掺水泥及复合固化剂(由水泥、生玄武岩纤维、石灰和生石膏组成)对滇池地区高原湖相泥炭质土静力特性的影响,对不同掺量水平下的水泥改良土和复合固化剂改良土进行静三轴不固结不排水剪切试验,研究了两种改良土的三轴应力应变关系与抗剪强度变化规律。研究表明:随掺量的增加,两种改良土的主应力差峰值强度增大;当掺入复合固化剂的质量分数为15%时,相比5%、10%两个掺量水平,复合固化剂改良土的三轴应力应变关系由“应变硬化型”转变为“应变软化型”,且抗剪强度显著提升;当改良土的内部结构发生破坏时,水泥改良土的抗剪强度有较大损失,而复合固化剂改良土仍保持较高的抗剪强度。

低密度碱矿渣发泡混凝土的制备及基本力学性能

李建林, 张智强, 余林文

2023, 42(1): 76-84.

摘要 ( 79 )

PDF (8820KB) ( 51 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

采用化学发泡方法,以双氧水作为发泡剂,水玻璃作为激发剂,研究了激发剂初始温度、催化剂掺量、稳泡剂种类、孔结构对碱矿渣发泡混凝土基本力学性能的影响。结果表明,通过调控激发剂初始温度和催化剂掺量可以使气体的产生速率和浆体的凝结硬化达到一个较好的平衡,配合加入合适的稳泡剂能成功制备出密度约为250 kg/m³且内部结构良好的碱矿渣发泡混凝土。对比不同稳泡剂制备的同一密度等级下碱矿渣发泡混凝土的抗压强度,发现植物蛋白作稳泡剂制备碱矿渣发泡混凝土的性能最好。

保护剂对清水混凝土抗碳化性能的影响

魏宇, 陈庞, 张桂林, 戎贤, 赵文忠

2023, 42(1): 85-91.

摘要 ( 73 )

PDF (5503KB) ( 57 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

清水混凝土保护剂具有优异的防水性能,极大地提升了清水混凝土建筑的使用寿命。为精确确定清水混凝土保护剂对清水混凝土抗碳化性能的影响,本文研究了水溶性有机硅类渗透型保护剂和丙烯酸类成膜型保护剂对清水混凝土抗碳化性能的影响。结果表明:成膜型保护剂和渗透型保护剂均可有效降低清水混凝土碳化深度,成膜型保护剂降低效果更为显著;涂抹两种类型保护剂试件的碳化深度均随养护龄期的增加而降低,养护龄期和渗透型保护剂独立发挥作用,而养护龄期和成膜型保护剂相互促进,两者作用可进一步降低清水混凝土碳化深度;建立了清水混凝土碳化深度预测模型,该模型考虑了保护剂种类和厚度对清水混凝土抗碳化性能的影响。

石粉种类及含量对C60机制砂混凝土性能的影响

姜同辉, 杨雄峰, 阳佳丁, 钱枫华, 平乐, 杨腾宇, 王晶, 张营, 冷发光

2023, 42(1): 92-99.

摘要 ( 76 )

PDF (11279KB) ( 74 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为研究不同机制砂粗颗粒(0.075~4.75 mm)与石粉(<75 μm)的质量比(砂粉比)对岩石粉混凝土性能的影响,使用岩石粉(石灰石粉和花岗岩石粉)以不同质量比取代机制砂制备高强混凝土,测试不同砂粉比条件下混凝土流动性能、抗压强度和耐久性能(干燥收缩率及电通量)的演变规律。结果表明,机制砂的砂粉比不低于9时,砂粉比降低有利于改善混凝土拌合物的和易性,增强混凝土抗压强度和耐久性能。进一步降低砂粉比对混凝土的干燥收缩性能影响较小,但对混凝土流动性、力学性能和抗氯离子渗透性不利。降低砂粉比有利于提高机制砂混凝土的密实性,但过低的砂粉比容易造成混凝土需水量升高,游离态石粉颗粒含量增大,对混凝土性能不利。

玄武岩纤维混凝土板冲切试验与承载力分析

王钧, 方雪琪, 焦裕榕, 崔梦麟

2023, 42(1): 100-110.

摘要 ( 60 )

PDF (11388KB) ( 44 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为探究玄武岩纤维对混凝土板抗冲切性能的增强效果,基于我国现行规范对此类构件冲切承载力计算方法提出修正建议。以纤维体积掺量(0%、0.1%、0.2%、0.3%)与纤维长度(12 mm、18 mm)为变量,对7个混凝土板试件进行冲切试验,研究各参数对试件极限承载力的影响,建立经试验验证的有限元模型并进行扩参数分析。结果表明:玄武岩纤维混凝土板的极限承载力随体积掺量的增加呈先增大后减小的趋势,掺入长度为12 mm、18 mm的玄武岩纤维的试件较对比试件冲切承载力提升显著,最大提高幅度分别为40.9%和37.3%;纤维长度为12 mm,体积掺量为0.4%时,对混凝土板的抗冲切性能改善效果最佳。我国《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)的冲切承载力计算值较试验结果偏于保守,考虑玄武岩纤维阻裂作用对临界截面周长的影响,对规范中的冲切承载力计算公式进行修正。

压电陶瓷传感器监测混凝土内部缺陷的可行性研究

杨俊涛, 左文建, 张文龙, 路国运, 姜珊

2023, 42(1): 111-122.

摘要 ( 70 )

PDF (15601KB) ( 54 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为监测在役混凝土结构在使用过程中的内部缺陷程度变化并定位缺陷位置,本文探索一种基于应力波的探测方法并进行试验研究,将压电传感器(PZT)以阵列形式安装在混凝土表面,将混凝土划分为不同区域,阵列中的一个传感器发射波,另一个传感器接收波,采用扫频模式和五峰值脉冲模式对混凝土不同区域进行监测。试验结果表明,当应力波通过待监测区域时,由于混凝土内部存在缺陷,应力波幅值衰减,波能降低。为了量化混凝土结构内部缺陷程度,构造基于接收信号的能量指数和损伤指数,并分别建立其与缺陷程度的函数关系,依据不同区域能量指数和损伤指数差异,确定混凝土内部缺陷存在的区域。试验结果与试件实际情况相吻合,验证了本文采用压电传感器监测混凝土内部缺陷的可行性。

纳米碳酸钙改性效果的影响因素及评价方法

孟叮, 张金才, 王宝凤, 郭彦霞, 薛芳斌, 程芳琴

2023, 42(1): 123-132.

摘要 ( 122 )

PDF (4730KB) ( 80 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

作为一种粉体材料,改性后的纳米碳酸钙常用于橡胶、造纸、涂料、医药等各个领域。各种应用对纳米碳酸钙的改性效果要求不尽相同。因此,本文从纳米碳酸钙改性效果的角度出发,分析并介绍了纳米碳酸钙的改性工艺和改性剂这两种主要影响因素,归纳了这些影响因素的特点、优缺点及改性机理。此外,本文还介绍了一些常用的评价方法,叙述了相关的影响因素及检测手段。在此基础上,本文还对纳米碳酸钙改性的发展趋势进行了展望,希望能对本领域的从业者有所帮助。

煤矸石骨料及其改性技术研究进展

冯春花, 陈钰, 黄益宏, 郭晖, 朱建平

2023, 42(1): 133-143.

摘要 ( 220 )

PDF (4777KB) ( 141 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

煤矸石作为煤炭开采和洗煤过程中产生的废弃物,大量堆放会给生态环境带来巨大的压力,以煤矸石为骨料生产混凝土符合绿色可持续发展理念。煤矸石骨料具有孔隙率大、针片状颗粒含量高的特性,会对混凝土性能产生较大负面影响。本文简述了煤矸石骨料的基本物化特性,综述了煤矸石骨料对混凝土工作性能、力学性能、耐久性以及界面过渡区的影响;在此基础上,针对煤矸石骨料存在的缺陷,重点综述了煤矸石骨料改性技术(表面包覆、水玻璃改性、热活化和微生物矿化等技术)的研究现状,指出了每种改性技术目前存在的问题及解决方法,并对其在混凝土中的研究方向进行了展望,以期推动煤矸石骨料在混凝土的应用与发展。

冻融作用下活化煤矸石粉混凝土损伤劣化规律

关虓, 龙行, 丁莎, 张鹏鑫

2023, 42(1): 144-150.

摘要 ( 74 )

PDF (12583KB) ( 56 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为促进寒冷地区煤矸石在混凝土中的应用,通过机械-微波方式对煤矸石进行复合活化,从表观形貌、质量损失率、相对动弹性模量、抗压强度和劈裂抗拉强度等方面对煤矸石粉混凝土的损伤劣化规律进行了研究,并使用扫描电子显微镜、核磁共振波谱仪和X射线衍射仪等研究了活化煤矸石粉对混凝土抗冻性能的改性机理。结果表明:20%(质量分数)掺量下活化煤矸石粉对混凝土抗冻性能改善效果最好,且经300次冻融循环后,质量损失率和相对动弹性模量分别为2.32%和91.32%,抗压强度和劈裂抗拉强度分别下降了16.40%和26.12%;活化煤矸石粉能填充、细化孔隙,且其二次水化能消耗水泥水化产物Ca(OH)₂,产生C-S-H和C-A-S-H,提升水泥石密实程度,改善孔结构,使大孔占比减少。

石棉尾渣和粉煤灰制备堇青石多孔陶瓷及其理化性能

王璨, 彭同江, 孙红娟, 陈涛, 李湘

2023, 42(1): 151-161.

摘要 ( 79 )

PDF (18186KB) ( 62 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

低成本制备堇青石多孔陶瓷一直是专家学者们研究的热点,本文以石棉尾渣、粉煤灰、高岭土为原料,在不添加发泡剂的情况下,采用直接烧结法成功制备了堇青石多孔陶瓷,系统研究了堇青石多孔陶瓷的物相演化、显微结构及理化性能。结果表明:烧结温度的升高和配方中高岭土含量的增加有助于样品中堇青石的合成,高岭土的添加可以有效降低样品发泡的温度和提高样品的孔隙率;当烧结温度为1 240 ℃,焙烧后的石棉尾渣、焙烧后的粉煤灰和高岭土质量比为5∶5∶3时,制备的堇青石多孔陶瓷的体积密度仅为0.6 g/cm³,孔隙率高达76.94%;当烧结温度为1 220 ℃,焙烧后的石棉尾渣、焙烧后的粉煤灰和高岭土质量比为5∶5∶5时,制备的堇青石多孔陶瓷吸水率达到最大值34.57%;此外,制备的堇青石多孔陶瓷还表现出良好的耐碱性能。

蒸养条件下矿粉、粉煤灰对高铁相硅酸盐水泥基材料毛细孔和抗侵蚀性能的影响

陈波, 王伟鱼, 丰雨秋, 饶美娟

2023, 42(1): 162-169.

摘要 ( 87 )

PDF (3568KB) ( 54 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为提高蒸养高铁相硅酸盐水泥(HFC)构件的抗侵蚀性能,推进HFC在海洋工程中的应用,本文通过力学性能测试、毛细孔测试、氯离子固化测试及X射线衍射等手段,研究了50 ℃蒸养条件下矿粉(SL)和粉煤灰(FA)对HFC水泥基材料毛细孔结构和抗侵蚀性能的影响。结果表明,由于SL具有较高的火山灰反应活性,掺入SL可以提高蒸养HFC砂浆的早期力学性能,同时降低HFC砂浆的28 d毛细孔率。掺入FA显著降低了HFC砂浆的早期力学性能,且后期强度增长缓慢,但FA的“微集料”效应导致HFC砂浆的毛细孔率降低。氯离子固化结果表明,SL促进了水泥对氯离子的物理吸附,而FA促进了水泥对氯离子的化学固化,SL和FA均提高了复合胶凝材料的氯离子结合能力。

KR脱硫渣碱激发矿渣的配比优化及水化特性

李鑫, 杜惠惠, 倪文, 傅平丰, 王飞

2023, 42(1): 170-179.

摘要 ( 253 )

PDF (9722KB) ( 126 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

KR脱硫渣是铁水脱硫工序产生的废渣,多种固废协同制备胶凝材料是脱硫渣资源化的有效途径。本文利用KR脱硫渣、矿渣和脱硫石膏制备固废基胶凝材料,研究KR脱硫渣和矿渣掺量对胶凝材料力学性能的影响,优化原材料配比。通过XRD、TG-DSC、IR、SEM-EDS和水化热测试方法研究了固废基胶凝材料的水化产物及水化特性。结果表明,固废基胶凝材料优化配比为KR脱硫渣25%(质量分数,下同),矿渣60%,脱硫石膏15%,胶凝材料3 d、28 d、90 d抗压强度分别达到30.01 MPa、49.47 MPa和55.73 MPa。固废基胶凝材料的早期水化放热速率低,3 d累积放热量仅为普通硅酸盐水泥(OPC)的37.9%,其水化产物主要是针棒状钙矾石(AFt)和无定形水化硅酸钙(C-S-H)凝胶。KR脱硫渣中大量的Ca(OH)₂在水化早期可以碱激发矿渣,使玻璃相硅酸盐解体,同时与脱硫石膏反应促进AFt的生成。KR脱硫渣、矿渣和脱硫石膏协同反应使水化后期的水化产物持续增加,相互胶结形成致密结构,有利于强度的持续增长。

铁尾矿粉-脱硫灰胶凝材料的制备及性能研究

陈邢, 于峰, 曹越, 方圆

2023, 42(1): 180-187.

摘要 ( 127 )

PDF (3050KB) ( 57 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为提高铁尾矿和脱硫灰等工业固废的综合利用,利用氢氧化钠和硫酸钙作为复合激发剂,铁尾矿粉、脱硫灰和矿渣微粉为原料,制备铁尾矿粉-脱硫灰胶凝材料。开展正交试验分析铁尾矿粉掺量、脱硫灰掺量、氢氧化钠掺量和硫酸钙掺量对胶凝材料抗压强度的影响,并进行配合比优化。结合X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对材料的微观结构进行分析表征。结果表明:对胶凝材料3 d、7 d和28 d抗压强度影响最显著的分别是氢氧化钠掺量、铁尾矿粉掺量和硫酸钙掺量;铁尾矿粉、脱硫灰、氢氧化钠和硫酸钙的最佳掺量分别为20%、10%、1%和9%(质量分数),此时,胶凝材料3 d抗压强度为4.59 MPa,28 d抗压强度为18.44 MPa,微观结构致密,宏观强度最高。

碱激发-碳养护对铜尾矿固化砖的作用机理研究

徐伟, 鲁亚, 刘松柏, 肖民, 陈忠发, 魏琦, 严峻

2023, 42(1): 188-195.

摘要 ( 85 )

PDF (9200KB) ( 55 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

以细粒级铜尾矿作为主要原材料,水玻璃为激发剂,辅以少量水泥和粉煤灰,通过碱激发反应、压制成型及碳养护制备铜尾矿固化砖。采用X射线衍射、热重-差示扫描量热法、压汞法和扫描电子显微镜-能谱仪等对试样的物相组成、碳化产物、孔隙分布和微观产物形貌进行分析,探讨碱激发-碳养护对铜尾矿固化砖性能提升的影响规律。结果表明,水玻璃可以激发铜尾矿的部分胶凝活性,生成更多絮凝状C-S-H凝胶,改善铜尾矿固化砖的微观孔结构进而提升其抗压强度。碳养护的时机选择至关重要,固化砖成型后立即进行碳养护,碳化反应会与碱激发反应竞争OH^-,生成文石型和方解石型CaCO₃,导致C-S-H凝胶的生成量减少,孔隙率增大,抗压强度降低。固化砖密封养护84 h后再碳养护84 h,其7 d抗压强度可提高20.9%,碳化产物CaCO₃填充内部孔隙,有害孔和多害孔数量大幅减少,无害孔数量增加,整体结构密实程度提高,从而解决铜尾矿固化砖表面泛霜的问题。

钢渣-杂填土基层材料的性能研究

黄伟, 周梦辉, 闫旭, 张丽, 叶雨尘

2023, 42(1): 196-204.

摘要 ( 71 )

PDF (6925KB) ( 51 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

将钢渣、矿渣微粉与废弃混凝土碎料混拌制备钢渣-杂填土基层,并对其性能开展研究。体积安定性试验表明,矿渣微粉具有明显抑胀作用,掺入50%(质量分数,下同)钢渣、50%杂填土以及外掺钢渣质量30%矿渣微粉的试件的10 d高温水浴膨胀率仅为1.32%,而未掺矿渣微粉的试件3~5 d膨胀率均超过2%限值。7 d无侧限抗压强度和28 d劈裂强度正交试验表明:7 d无侧限抗压强度、28 d劈裂强度影响因素大小顺序为钢渣、水泥掺量、混凝土碎料占比、土壤固化剂;各组试件中7 d无侧限抗压强度、28 d劈裂强度最大值分别为12.41 MPa、2.24 MPa;钢渣-杂填土基层最佳配比为50%钢渣、50%杂填土(m(混凝土碎料)∶m(素土)=6∶4),外掺钢渣质量40%的矿渣微粉、5%水泥、0.018%固化剂,此时试件具有良好的水稳定性。强度影响因素试验表明,矿渣微粉对试件强度的增幅影响最大。X射线衍射及扫描电子显微镜分析表明,在矿渣微粉和土壤固化剂的作用下,钢渣中f-CaO被有效消解,团聚体与混凝土碎料、钢渣颗粒的密实包裹阻止了内部水分的挥发和外部自由水的侵入,既保证了钢渣-杂填土基层的强度,又有效抑制了膨胀。

不同减水剂对高强石膏浆体工作性的影响与作用机理

陆亚运, 罗旭, 刘川北

2023, 42(1): 205-212.

摘要 ( 74 )

PDF (12178KB) ( 48 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

采用旋转流变仪、微量热仪、环境扫描电子显微镜(ESEM)和X射线衍射仪(XRD)等分析测试方法,系统研究了萘甲醛磺酸盐(NFS)、磺化三聚氰胺甲醛(SMF)和聚羧酸(PC)三种减水剂对高强石膏浆体流变和凝结性能的影响规律和作用机理。结果表明,三种减水剂对高强石膏浆体流动度提升的大小顺序为PC＞SMF＞NFS。减水剂的分散作用促进了半水石膏的溶解,但延缓了二水石膏的析晶成核,同时会使浆体产生分层离析和剪切增稠现象。在饱和掺量下,NFS延缓了二水石膏的析晶成核,但促进了二水石膏晶体生长发育和网络结构的形成,因此对浆体早期水化和凝结时间影响不大;SMF不影响二水石膏的析晶成核,但可以促进二水石膏晶体生长发育和网络结构的形成,从而加速浆体早期水化进程并使凝结时间显著缩短;PC会同时阻碍二水石膏晶体的成核和生长发育,因而会大幅延缓浆体早期水化进程,使凝结时间线性增加。

苎麻纤维增强磷建筑石膏复合材料耐水性能和力学性能研究

张天潇, 廖宜顺, 刘立军, 王海宝, 董淇

2023, 42(1): 213-221.

摘要 ( 128 )

PDF (7590KB) ( 114 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

通过吸水率、软化系数、抗折强度和抗压强度试验,并结合傅里叶红外光谱和扫描电子显微镜测试,探究不同长度和掺量的苎麻纤维对苎麻纤维增强磷建筑石膏复合材料耐水性能和力学性能的影响。研究结果表明,掺入适量苎麻纤维可改善苎麻纤维增强磷建筑石膏复合材料的耐水性能和力学性能,以及提高复合材料的延性。掺入0.5%(体积分数,下同)的10 mm苎麻纤维时,复合材料的软化系数达到最大,较空白组提高20.0%。苎麻纤维的掺入能有效提高复合材料的抗折强度,28 d时,掺入1.5%的10 mm苎麻纤维试样较空白组抗折强度提高39.5%。掺入小于20 mm的苎麻纤维会降低复合材料的抗压强度,掺入不超过1.5%的30 mm苎麻纤维可提高复合材料的抗压强度,28 d时,掺入1.5%的30 mm苎麻纤维试样较空白组抗压强度提高10.1%。苎麻纤维在复合材料基体内会发生水解,随龄期的增长水解程度加重,表面逐渐粗糙。

再生微粉泡沫保温材料的制备及性能研究

姚田帅, 田青, 张苗, 祁帅, 王成, 许鸽龙, 蔡基伟

2023, 42(1): 222-230.

摘要 ( 87 )

PDF (4961KB) ( 56 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

采用湿泡沫拌合法以再生微粉(RP)为主要原料制备了泡沫保温材料,通过测量泡沫的稳定时间、浆体的流动特性与凝结过程,结合试件的抗压强度、干密度、孔隙率以及导热系数等指标,探讨了浆体组成对泡沫存活状态的影响规律以及RP的最大掺量。结果表明:泡沫的稳定性与浆体的黏度、凝结过程存在适宜的匹配状态,当水固比为0.80、浆体黏度为1.7 Pa·s左右、终凝时间小于30 min时,预制泡沫具有较好的存活状态;RP的最大掺量可达70%,所制备泡沫保温材料的抗压强度为1.15 MPa,导热系数为0.118 W/(m·K),符合JG/T 266—2011泡沫混凝土标准A06等级要求。

再生风机叶片纤维对混凝土力学和抗冻性能的影响

王富平, 张默, 周博宇

2023, 42(1): 231-238.

摘要 ( 90 )

PDF (10703KB) ( 59 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为解决废弃风机叶片大量堆存、难以处理的问题,通过机械粉碎方法得到再生风机叶片纤维,研究不同掺量(0%、10%、20%和30%,质量分数)再生纤维对混凝土力学性能和抗冻性能的影响,探讨废弃风机叶片在混凝土中利用的经济和环境价值。结果表明:掺10%、20%和30%再生风机叶片纤维混凝土的抗弯强度和劈裂抗拉强度较素混凝土提高明显,抗弯强度分别提高了2.8%、2.8%和11.1%,劈裂抗拉强度分别提高56.3%、68.8%和 40.6%。掺20%再生风机叶片纤维混凝土冻融寿命可达75次,远超素混凝土的冻融寿命(25次),混凝土抗冻性能显著提高。但是,再生纤维掺量过高(30%)时,混凝土吸水率上升明显,抗压强度和抗冻性能下降。相比传统的焚烧处理,在混凝土中掺入20%再生风机叶片纤维,可降低混凝土成本69.2元/m³,减少CO₂排放0.04 t/m³。

地聚物橡胶混凝土的力学、抗冲击性能及强度机理分析

杨鹏辉, 姚远

2023, 42(1): 239-247.

摘要 ( 85 )

PDF (6254KB) ( 68 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为探究橡胶再生集料在地聚物混凝土中的增韧作用,采用不同比例的橡胶再生集料(粒径为0.15~0.3 mm和1~4 mm)代替地聚物混凝土中的普通集料。首先,采用工业废渣中粒化高炉矿渣粉为原料,水玻璃溶液和NaOH为激发剂制备地聚物胶凝材料,并与普通集料、橡胶再生集料混合制备地聚物橡胶混凝土;然后对地聚物橡胶混凝土的力学性能、抗冲击性能和强度机理进行探究。结果表明:添加适量比例的橡胶再生集料可提高地聚物混凝土的抗压强度,增幅为5%左右,这与橡胶再生集料表面在NaOH碱环境中的氧化和降解作用有关;但地聚物橡胶混凝土在劈裂荷载和弯曲荷载下易断裂,劈裂抗拉强度和抗折强度降低20%~30%,这是地聚物橡胶混凝土的典型特点。通过落锤冲击试验和弯拉冲击试验可知,橡胶再生集料能大幅提高地聚物混凝土的抗冲击性能,最高增幅超过200%。这是由于橡胶再生集料具有的柔性和弹性特征吸收了部分冲击能量,同时延缓了冲击荷载下混凝土初始开裂到失效破坏过程,减少了裂缝开裂应力集中,提高了地聚物混凝土的延性。在地聚物碱性条件下,橡胶颗粒表面发生氧化和降解作用,表面变得粗糙,与地聚物基体结合紧密;橡胶表面在NaOH作用下,产生羟基、羧基等亲水基团,有利于水化产物在橡胶再生集料表面附着。

基于核磁共振技术分析生活垃圾焚烧灰渣代砂混凝土的微观结构与抗压强度

石东升, 淮炳栋, 马政, 姜文超, 杨凯

2023, 42(1): 248-257.

摘要 ( 89 )

PDF (8371KB) ( 47 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

孔结构是混凝土微观结构中重要的组成部分,影响着混凝土的宏观性能,为了研究生活垃圾焚烧灰渣代替天然砂对混凝土孔结构和抗压强度的影响,通过核磁共振技术对生活垃圾焚烧灰渣代砂混凝土微观孔结构进行测试,分析了孔隙率和孔隙分布变化规律,并根据分形理论研究了孔隙分形特征,获得各孔径区间的分形维数与整体分形维数,并探讨了各孔径占比、孔隙率和分形维数与抗压强度之间的灰熵关联度。结果表明:随生活垃圾焚烧灰渣代砂率的增加,混凝土孔隙率增加,无害孔占比减小,抗压强度降低;分形维数随着生活垃圾焚烧灰渣代砂率的增加而减小,由于生活垃圾焚烧灰渣具有潜在的水硬性,随龄期的增长,分形维数呈增加趋势,同时孔隙结构得到了优化。灰熵关联度分析发现生活垃圾焚烧灰渣代砂混凝土整体分形维数和无害孔占比对抗压强度影响最大。

铬酸镧基陶瓷的制备与电性能研究现状

王会涛, 关丽丽, 冯宏宇, 黎明, 宋希文, 郭瑞华

2023, 42(1): 258-266.

摘要 ( 103 )

PDF (3307KB) ( 69 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

铬酸镧基陶瓷具有优异的性能,在诸多领域内得到广泛的应用。致密的铬酸镧基陶瓷可作为高温固体氧化物燃料电池的连接体材料。本文综述了使用固相法、溶胶-凝胶法、燃烧及水热法等方法制备铬酸镧粉体的过程,分析了铬酸镧基陶瓷难致密化的原因,基于现阶段的制备方式总结了能实现致密化过程的多种新型烧结方式,同时调研了不同位置的掺杂改性及复合等方式在电性能改善方面的研究进展,最后对后续的研究发展方向进行了展望。

生物玻璃陶瓷骨支架光固化3D打印及降解性能

杨蒙蒙, 伍言龙, 陈旭, 任辉, 许燕, 周建平, 刘亚雄

2023, 42(1): 267-275.

摘要 ( 124 )

PDF (8817KB) ( 121 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

利用光固化技术制备的生物玻璃陶瓷骨植入物在骨修复领域具有许多优势,然而生物玻璃陶瓷受粉体粒度的影响,在光固化打印工艺、结构、力学性能和生物性能等方面存在较大的差异。本文以光固化3D打印过程中粒度的变化为切入点,制备了两种不同粒度粉体的生物玻璃陶瓷浆料,分别对生物玻璃陶瓷浆料的稳定性、流变特性和固化特性进行了表征,根据TG-DSC曲线绘制了脱脂烧结曲线并对骨支架的表面质量、结构和力学性能进行了评价,最后通过颅骨修复试验对降解性能进行了分析。结果表明:小粒度粉体的浆料稳定性较好,黏度较高,对应的固化厚度和过固化宽度也较小;小粒度粉体制备的骨支架表面质量、结构致密化程度和弯曲强度均优于大粒度粉体制备的骨支架,但降解速率较低,植入体内2个月后有新骨长入骨支架孔隙。本研究对不同粒度粉体的生物玻璃陶瓷骨支架制备具有指导意义,有助于推动基于粒度分布的梯度可控降解骨支架的开发和应用。

超高温稀土硼化物(Y_1-xYb_x)B₆的制备及力学性能研究

刘虎林, 侯慧慧, 于成龙, 满振勇, 党锋珍, 薛云龙, 伍媛婷

2023, 42(1): 276-286.

摘要 ( 103 )

PDF (13067KB) ( 68 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

六硼化钇(YB₆)高温下结构不稳定限制了其在超高温领域的应用,通过引入Yb元素,可形成高温稳定的(Y_1-xYb_x)B₆固溶体。本文以(Y_0.5Yb_0.5)₂O₃和B₄C为原料采用硼/碳热还原法制备了(Y_0.5Yb_0.5)B₆粉体,通过无压烧结实现了陶瓷致密化,并结合密度泛函理论计算综合分析了材料的晶体结构、微观形貌和力学性能。结果表明,在1 650 ℃下热处理,B₄C过量6.25%时合成的(Y_0.5Yb_0.5)B₆粉体纯度最高。在2 000 ℃下无压烧结获得的(Y_0.5Yb_0.5)B₆陶瓷致密度为95.80%,但晶粒尺寸偏大,可达(80.71±35.51) μm。通过两步烧结法所得陶瓷致密度、晶粒尺寸、硬度和断裂韧性分别为95.47%、(14.54±6.31) μm、(14.53±1.37) GPa和(2.81±0.34) MPa·m^1/2。陶瓷断口处与典型的高损伤容限陶瓷Ti₃SiC₂、Hf₃AlN的断口形貌十分类似,表明(Y_0.5Yb_0.5)B₆具有良好的损伤容忍度,有望提高超高温陶瓷的韧性与延性。

钨添加对Si₃N₄陶瓷力学性能的影响及强韧化机理研究

杨超, 周存龙, 王强, 杨元清, 郝瑞杰

2023, 42(1): 287-294.

摘要 ( 94 )

PDF (8599KB) ( 61 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为了增韧Si₃N₄基陶瓷材料,以钨(W)作为第二相材料,Y₂O₃-Al₂O₃作为烧结助剂,采用气压烧结法制备了W/Si₃N₄复合陶瓷材料。研究了W含量对W/Si₃N₄复合陶瓷材料致密性、力学性能以及结构的影响。结果表明:在W含量小于5%(质量分数)时,样品致密度均达97%以上;在W含量为5%(质量分数)时,获得的W/Si₃N₄复合陶瓷材料综合性能最佳,弯曲强度、硬度和断裂韧性分别为(670.28±40.00) MPa、(16.42±0.22) GPa和(8.04±0.16) MPa·m^1/2,相比于未添加金属W的Si₃N₄陶瓷材料分别提高了38.08%、13.08%和44.34%;通过分析W/Si₃N₄复合陶瓷材料样品抛光面和压痕裂纹的微观结构,发现W的引入能促使裂纹在扩展路径上更易发生偏转、分叉等增韧机制,消耗裂纹扩展能量,从而改善Si₃N₄陶瓷的断裂韧性。

新生态MnO₂的制备及其对2,4-二硝基苯酚吸附性能的影响

赵莉, 席晓晶, 高杰, 李扬, 马晓梦, 张慧盈, 魏敏洁, 陈华军, 田文杰

2023, 42(1): 295-301.

摘要 ( 66 )

PDF (7496KB) ( 71 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

以KMnO₄和MnSO₄·H₂O为原料,在常温常压和水热条件下制备新生态MnO₂,借助XRD、TEM、低温N₂吸附-脱附等手段对材料进行表征,比较不同制备方法对产物结构和吸附性能的影响。结果表明,反应温度和压力对新生态MnO₂的形貌和吸附性能有较大影响,常温常压下合成产物均为短棒状,水热合成产物为介孔纤维,对2,4-二硝基苯酚的吸附效果优于常温常压合成产物。新生态MnO₂对2,4-二硝基苯酚的等温吸附和吸附动力学分别符合Langmuir等温式(R²>0.99)和准二级吸附动力学方程(R²>0.99),说明2,4-二硝基苯酚在新生态MnO₂上为单分子层吸附和化学吸附。溶液pH值能显著影响2,4-二硝基苯酚在新生态MnO₂上的吸附,在pH=7时最大吸附量为2.539 mg/g。

不同旋涂方式对铜锌锡硫硒薄膜及相应器件性能的影响

余纳, 李秋莲, 胡兴欢, 刘信, 赵永刚, 陈玉飞, 周志能, 王书荣

2023, 42(1): 302-309.

摘要 ( 78 )

PDF (6784KB) ( 47 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

晶体质量是决定铜锌锡硫硒(Cu₂ZnSn(S,Se)₄, CZTSSe)吸收层薄膜吸收效率的关键,旋涂是溶液法制备CZTSSe吸收层的第一步,因此旋涂方式的选择至关重要。为了探究不同旋涂方式对CZTSSe吸收层薄膜质量和相应器件性能的影响,分别采用三组不同的旋涂方式制备铜锌锡硫(Cu₂ZnSnS₄, CZTS)前驱体薄膜及CZTSSe吸收层薄膜,并利用X射线衍射仪(XRD)、能谱仪(EDS)、显微拉曼光谱仪(Raman)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)分析了不同旋涂方式对所制备的CZTSSe吸收层薄膜晶体结构、元素成分、相纯度、表面形貌的影响。同时,采用电流密度-电压(J-V)测试和外量子效率(EQE)测试对CZTSSe吸收层薄膜太阳电池的光电特性进行了表征。结果表明:旋涂7周期,且第一周期烘烤之前旋涂2次的效果最好,所制备的CZTS前驱体薄膜均匀,无裂纹,CZTSSe吸收层薄膜结晶度更高,薄膜表面更平整致密,晶粒大小更均匀,实现了9.63%的光电转换效率。通过对采用不同旋涂方式制备的器件的性能参数进行统计分析,得出新的旋涂方式可以提高CZTSSe薄膜太阳电池的可重复性,为将来可能的大规模商业化应用做铺垫。

In₂S₃/g-C₃N₄复合光催化剂的制备及其光催化降解四环素

陈璞, 欧晓霞, 赵可, 杨晓宇

2023, 42(1): 310-318.

摘要 ( 76 )

PDF (7370KB) ( 64 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

本文分别采用热缩聚法和水热法合成了g-C₃N₄和In₂S₃,再用简单的机械研磨工艺制备出了In₂S₃/g-C₃N₄复合光催化剂。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)对In₂S₃/g-C₃N₄复合光催化剂的晶体结构、形貌、微观结构和光学性质进行了表征,在可见光照射下,通过降解四环素(TC)来评价其光催化活性。结果表明,研磨比例为1∶4(摩尔比)的In₂S₃/g-C₃N₄复合光催化剂表现出最佳的光催化性能,在氙灯下TC的光降解表观速率常数是0.025 1 min^-1,分别是In₂S₃和g-C₃N₄的2.9倍和1.6倍,在自然光下TC的光降解表观速率常数是0.010 4 min^-1,分别是In₂S₃和g-C₃N₄的2.6倍和1.4倍。In₂S₃/g-C₃N₄复合光催化剂优异的光催化性能归功于载流子的高效迁移和分离以及增强的光吸收能力。本研究为设计和开发用于抗生素废水处理的可见光响应光催化剂提供了一条有前景的途径。

多孔球形莫来石基浇注料的制备及性能研究

彭蕾, 余俊, 赵惠忠, 张德强, 韩娟, 蔡霜

2023, 42(1): 319-328.

摘要 ( 107 )

PDF (19377KB) ( 88 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为制备保温性能及机械性能均较优异的高温窑炉用隔热耐火材料,以多孔球形莫来石、矾土细粉、α-Al₂O₃微粉、硅微粉和Secar71水泥为主要原料,制备了多孔球形莫来石基浇注料,研究了矾土细粉掺量对多孔球形莫来石基浇注料机械性能、导热系数、抗侵蚀性能及热震稳定性的影响。结果表明,改变矾土细粉的掺量,可使多孔球形莫来石基浇注料在保持较高机械性能的基础上提高保温性、热震稳定性和抗侵蚀性能。随着矾土细粉掺量的增加,多孔球形莫来石基浇注料的机械性能变化不大,但导热系数小幅降低,抗侵蚀性能出现较大差异,热震稳定性先提高后降低。当矾土细粉掺量为28%(质量分数)时,多孔球形莫来石基浇注料的机械性能、热震稳定性及抗侵蚀性能良好,在1 000 ℃时导热系数为0.905 W·m^-1·K^-1。多孔球形莫来石基浇注料的导热系数低于中间包和钢包永久层用高铝浇注料,可替代中间包、钢包永久层用高铝浇注料以减少热损失。

不锈钢冶炼用铁水包Al₂O₃-SiC-C内衬砖的性能与侵蚀机理

程艳俏, 赵惠忠, 潘料庭, 余俊, 谈利强, 刘丛平

2023, 42(1): 329-337.

摘要 ( 69 )

PDF (19292KB) ( 64 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

铁水包内衬材料长期服役于间隔周期较长的高、低温交替环境,极易发生剥落与侵蚀损毁。为了探索影响铁水包内衬材料使用寿命的主要因素,对市面上四种铁水包Al₂O₃-SiC-C内衬砖的化学成分、物相组成、物理性能和微观结构进行了分析,并以高炉渣为侵蚀介质,重点研究了不锈钢冶炼用铁水包Al₂O₃-SiC-C内衬砖的侵蚀机理。结果表明:铁水包Al₂O₃-SiC-C内衬砖中Al₂O₃含量越高,高温下制品的液相量越低,越有利于提高耐火砖的高温力学性能;随着含碳量的增加,铁水包Al₂O₃-SiC-C内衬砖的抗渣性得到明显改善,但抗氧化性及高温抗折强度呈下降趋势;高炉渣中CaO、MgO向耐火砖中渗透,与耐火砖中的Al₂O₃、SiO₂发生反应形成高熔点的镁铝尖晶石及低熔点的钙长石等,生成的低熔相会加剧耐火砖的侵蚀。

AOD炉渣对MgO-C砖的侵蚀机理研究

周婷, 余俊, 黄学忠, 赵惠忠, 谈利强, 刘丛平

2023, 42(1): 338-344.

摘要 ( 62 )

PDF (11927KB) ( 51 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

不锈钢生产主要采用氩氧精炼(AOD)炉冶炼工艺,本文探究AOD炉渣对钢包内衬用MgO-C砖的侵蚀机理,为提高钢包内衬用MgO-C砖的使用性能和服役寿命提供理论支撑。结合FactSage6.2软件、X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(SEM)和能量色散光谱(EDS)等测试手段分析炉渣侵蚀后MgO-C砖的物相变化、显微结构和化学成分变化。结果表明,随着侵蚀反应的进行,方镁石逐渐被熔蚀,且逐步出现Ca₃MgSi₂O₈等低熔点物相,以及MgAl₂O₄等高熔点物相。AOD炉渣通过基质部分侵蚀渗透MgO-C砖,并与方镁石反应生成Ca₃MgSi₂O₈等低熔点物相,熔蚀方镁石;同时,方镁石边界处生成MgAl₂O₄,阻碍AOD炉渣对MgO-C砖的侵蚀渗透。

熔铸耐火材料抗盖板玻璃熔体侵蚀行为研究

司国栋, 易帅, 邓丽娜, 许谦, 陈美娜, 王长安, 潘传才, 林国伟, 周吉, 魏霞, 薛飞, 谢金莉

2023, 42(1): 345-351.

摘要 ( 83 )

PDF (12112KB) ( 60 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

本文以熔铸耐火材料为研究对象进行抗盖板玻璃熔体侵蚀试验,采用化学分析、岩相分析和电子显微镜能谱分析等测试分析方法,对比研究钠钙玻璃熔体、高铝玻璃熔体和锂铝玻璃熔体对熔铸耐火材料的侵蚀行为。结果表明,玻璃熔体中的碱金属离子向耐火材料中的玻璃相扩散,导致玻璃相黏度降低,同时耐火材料中刚玉相溶解,斜锆石分散,主体结构遭到破坏,并形成界面层。界面层内存在富铝含锆的玻璃相,由于高铝玻璃和锂铝玻璃氧化铝含量高,表面张力大,界面层内的玻璃相聚集在试样周围且扩散慢,从而阻止了侵蚀的发展。玻璃熔体的侵蚀速率为钠钙玻璃熔体＞高铝玻璃熔体＞锂铝玻璃熔体。

3D打印制备人工集料及性能研究

龚芳媛, 拜佳威, 王书岳, 邓锐, 程雪佼

2023, 42(1): 352-363.

摘要 ( 76 )

PDF (24514KB) ( 63 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

受岩石种类及力学性能的影响,传统工艺所生产的集料形态存在明显差异,难以定性和定量研究其对沥青混合料性能的影响。因此,本文基于3D打印技术,提出一种形态特征、粒径和体积可调控的人工集料制备方法。首先,扫描并获取不同形态特征集料的三维模型,调整获取模型的粒径及体积,以聚乳酸(PLA)为原材料,3D打印特定形态、粒径和体积的集料颗粒。然后,使用硅胶复模方法,以水泥砂浆为原材料,制备具有特定形态特征的人工集料。结果表明,所制备人工集料的表面积误差小于6%,体积误差小于3%,压碎值、磨耗值、坚固性、黏附性等级等质量技术指标均符合规范要求。通过3D打印技术,可制备形态特征良好、具有特定粒径和体积的人工集料用于代替天然集料,为进一步开展集料形态特征对沥青混合料性能影响的相关研究提供技术支撑。

地聚物稳定废旧沥青混合料的强度与微观结构研究

林俊涛, 夏宇, 李伟, 解传凯

2023, 42(1): 364-372.

摘要 ( 74 )

PDF (9660KB) ( 60 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

发展高早强和低能耗的新型绿色道路建筑材料对我国公路建设与养护具有重要意义。本文采用地聚物稳定100%的废旧沥青混合料,制备了地聚物稳定冷再生混合料(GCRM),研究了矿渣掺量、水玻璃模数、激发剂用量以及地聚物掺量对GCRM劈裂强度的影响及其时变规律,通过扫描电子显微镜和EDS能谱分析了混合料的微观形貌及结构组成。结果表明,GCRM的早期强度发展较快,相较于水泥乳化沥青稳定冷再生混合料提升明显。当矿渣掺量为30%(质量分数)、水玻璃模数为1.0、激发剂用量为50%(质量分数)、地聚物总掺量为8%(质量分数)时,GCRM具有最佳的早期强度,7 d劈裂强度可达1.7 MPa。微观结构分析表明,GCRM破坏界面处裂缝易出现在地聚物反应程度偏低的位置。此外,水化硅铝酸钙(C-A-S-H)层状凝胶结构的形成更有利于混合料力学性能的发展。

复合改良黄土状亚砂土强度特性及微观机制

李博, 石振武, 刘俊辰, 张洪瑞

2023, 42(1): 373-382.

摘要 ( 73 )

PDF (10124KB) ( 42 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对绥大高速公路病害问题,本文采用新型材料硅酸锂、石灰、聚丙烯纤维对黄土状亚砂土进行改良研究,通过冻融循环试验、X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)研究了改良土的强度特性、微观机制、固化机理及孔隙结构。结果表明:增掺硅酸锂后可以大幅提升石灰改良土的无侧限抗压强度,复合改良土的最佳配合比为硅酸锂掺量3%(质量分数),石灰掺量6%(质量分数),聚丙烯纤维掺量0.4%(质量分数),纤维长度12 mm;复合改良土的破坏特征为“延性破坏”,聚丙烯纤维能够在受力过程中起到拉扯作用,使试件在一定应变范围内承受较大的应力;不论标准养护还是冻融循环环境,硅酸锂均能起到土体强度增强剂的作用,提供碱性环境,加剧水化反应,生成钠长石、C-A-S-H凝胶、Li[AlSi₄O₁₀]等新物质;水化产物的生成是土体孔隙相关参数下降的主要原因,标准养护环境及碱性环境能够促进水化反应的进行,加大孔隙参数下降幅度,有效提升改良土的强度。

当期目录