高温后超高性能混凝土力学性能试验研究

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作者 杨婷 杨烨凯 +2 位作者 刘中宪 徐慎春 吴成清 《工程力学》 北大核心 2025年第4期97-109,共13页

通过高温后静、动态压缩和劈裂试验,研究了高温后超高性能混凝土(ultra-high performance concrete,UHPC)力学性能,并通过扫描电镜(SEM)观察了高温后UHPC的微观结构,进一步揭示了高温后UHPC力学性能变化的原因。共设定了5种目标温度,即2... 通过高温后静、动态压缩和劈裂试验,研究了高温后超高性能混凝土(ultra-high performance concrete,UHPC)力学性能,并通过扫描电镜(SEM)观察了高温后UHPC的微观结构,进一步揭示了高温后UHPC力学性能变化的原因。共设定了5种目标温度,即25℃(室温)、200℃、400℃、600℃和800℃,测试了120个试件。结果表明:UHPC静、动态强度均随温度升高呈现先增加后降低的趋势;在同一冲击速度下,UHPC的压缩与劈裂冲击韧度也随着作用温度的升高先增加后降低,但当冲击速度较小时,温度对冲击韧度影响不明显;拟合得到了UHPC应变率与动态增长系数(DIF)之间的变化范围;UHPC在不同目标温度(除800℃外)作用后拉伸动态增长系数(TDIF)随劈裂强度的升高而降低,UHPC受到的应变率增强效应随着UHPC劈裂强度的增加而减弱。 展开更多

关键词 超高性能混凝土(UHPC) 高温 压缩 劈裂 动态增长系数(DIF)

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多元固废联合洞渣用于沥青路面水稳基层的收缩特性 被引量：4

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作者 王平 敬超 +2 位作者 冯文力 汤建华 史文华 《公路交通科技》 CSCD 北大核心 2023年第6期9-16,共8页

为了探究多元固废联合洞渣用于沥青路面水稳基层的收缩特性,将挖掘隧道的洞渣、铁尾矿砂、磷石膏应用到路面水稳基层,开展了3种水泥剂量下的5种集料的干缩温缩测试,并对干缩温缩的综合性能进行了评价,为固废在道路半刚性基层中的综合利... 为了探究多元固废联合洞渣用于沥青路面水稳基层的收缩特性,将挖掘隧道的洞渣、铁尾矿砂、磷石膏应用到路面水稳基层,开展了3种水泥剂量下的5种集料的干缩温缩测试,并对干缩温缩的综合性能进行了评价,为固废在道路半刚性基层中的综合利用提供了参考。干缩试验按照《无机结合料稳定材料干缩试验方法》(T0854—2009)要求,将梁式试件放置标准养护箱6 d泡水1 d后,在干缩室中进行了180 d的连续测试。温缩试验按照《无机结合料稳定材料温缩试验方法》(T0855—2009)要求,分别对梁式试件进行了7 d和90 d的温缩试验,温度分为5档,分别为50~30,30~15,15~5,5~-5,-5~-20℃。结果表明:每种水泥剂量下5个系列试件表现出相似的变化规律;无论干缩还是温缩,所有系列试件都是随水泥剂量的增加而增大;对于干缩,在90 d后,各类型试件干缩变形与干缩系数稳定不再发展,铁尾矿砂+3%磷石膏SW(G+I+3%P)的试件干缩应变和干缩系数最小;每种水泥剂量下含磷石膏系列试件在早期都出现膨胀,水泥剂量越高,膨胀量越大;相同水泥剂量下,SW(G+I+3%P)膨胀量最小,铁尾矿砂+6%磷石膏的试件和铁尾矿砂+9%磷石膏的试件膨胀量接近;对于温缩,所有温区都是随水泥剂量的增加而增大,各系列试件90 d龄期温缩系数要小于7 d龄期;干缩温缩综合性能的评价结果表明,3种水泥剂量下都是SW(G+I+3%P)系列试件性能最优。 展开更多

关键词 道路工程 收缩特性 干缩温缩测试 固废 沥青路面

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环境和疲劳荷载作用下开裂混凝土寿命预测研究进展 被引量：3

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作者 司秀勇 高青宇 +1 位作者 潘慧敏 赵庆新 《硅酸盐通报》 CAS 北大核心 2024年第1期1-15,共15页

混凝土是一种准脆性材料,大量混凝土结构在设计使用寿命期间会不可避免地出现裂缝并带着裂缝工作。裂缝的存在会直接影响到混凝土结构使用寿命,特别是在侵蚀性环境因素或疲劳荷载作用下。本文对钢筋混凝土裂缝扩展过程进行了分析,对不... 混凝土是一种准脆性材料,大量混凝土结构在设计使用寿命期间会不可避免地出现裂缝并带着裂缝工作。裂缝的存在会直接影响到混凝土结构使用寿命,特别是在侵蚀性环境因素或疲劳荷载作用下。本文对钢筋混凝土裂缝扩展过程进行了分析,对不同侵蚀环境作用下开裂混凝土结构劣化机制、寿命预测研究方法及预测模型等进行了系统的梳理和对比。阐述了疲劳裂纹扩展理论在开裂混凝土结构疲劳寿命预测中的应用现状与优势,并归纳了基于该理论的部分寿命预测方法及预测模型。此外,还对侵蚀环境与疲劳荷载耦合作用下开裂混凝土结构寿命预测方法进行了总结与讨论,指出了现有开裂混凝土结构寿命预测研究尚存在的问题,并对今后的研究方向提出了建议。 展开更多

关键词 开裂混凝土 裂缝 侵蚀性环境 疲劳荷载 寿命预测

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硫铝酸盐水泥水化产物-铝凝胶的研究进展 被引量：1

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作者 张洋洋 张群力 +2 位作者 赵庆新 吴凯 常钧 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第14期122-130,共9页

硫铝酸盐水泥作为我国第三系列水泥,既是一种低碳绿色水泥,又是一种海工修补加固水泥。铝凝胶(AH_(3))是其最重要的水化产物之一,可有效提升该系列水泥石的宏观力学性能。本文结合化工中AH_(3)的基础研究,阐述了硫铝酸盐水泥石中AH_(3)... 硫铝酸盐水泥作为我国第三系列水泥,既是一种低碳绿色水泥,又是一种海工修补加固水泥。铝凝胶(AH_(3))是其最重要的水化产物之一,可有效提升该系列水泥石的宏观力学性能。本文结合化工中AH_(3)的基础研究,阐述了硫铝酸盐水泥石中AH_(3)的形成过程,归纳了AH_(3)的一般性特征,对比了化工中AH_(3)与硫铝酸盐水泥石中AH_(3)的异同点,具体分析了各类因素对AH_(3)微纳结构及含量的影响,总结了目前AH_(3)研究的不足之处,提出了未来研究的方向和思路。 展开更多

关键词 硫铝酸盐水泥 铝凝胶 形成过程 微纳结构 影响因素

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喷射混凝土孔结构及其对耐久性影响的研究进展

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作者 高明爽 潘慧敏 赵庆新 《硅酸盐通报》 CAS 北大核心 2024年第11期3895-3910,共16页

喷射混凝土是一种广泛应用于建筑和土木工程领域的材料,孔结构对喷射混凝土的宏观性能与耐久性有着重要影响。本文对孔结构模型进行了总结,阐述和比较了孔结构的测试方法,系统分析了养护温度、外加剂、水胶比、矿物掺合料、泵送压力和... 喷射混凝土是一种广泛应用于建筑和土木工程领域的材料,孔结构对喷射混凝土的宏观性能与耐久性有着重要影响。本文对孔结构模型进行了总结,阐述和比较了孔结构的测试方法,系统分析了养护温度、外加剂、水胶比、矿物掺合料、泵送压力和时间等因素对喷射混凝土孔结构的影响,深入探讨了孔结构对喷射混凝土抗冻性能、抗渗性能、抗碳化性能及抗化学侵蚀性能的影响,并对喷射混凝土孔结构未来的研究方向提出了展望。 展开更多

关键词 喷射混凝土 孔结构 孔结构模型 测试方法 影响因素 耐久性

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钢纤维喷射砂浆力学性能与流动度多因素正交试验分析 被引量：2

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作者 潘慧敏 张昊 +2 位作者 李梦谊 谢少康 赵庆新 《硅酸盐通报》 CAS 北大核心 2024年第2期466-477,共12页

为探究基体因素对钢纤维喷射砂浆力学性能和流动度的影响,基于正交试验方法对砂浆试件进行了力学性能和流动度测试。结果表明:砂胶比(A)对劈裂抗拉强度的影响较大,对7 d抗压强度有一定的影响,对后期抗折强度影响特别显著;钢纤维掺量(B)... 为探究基体因素对钢纤维喷射砂浆力学性能和流动度的影响,基于正交试验方法对砂浆试件进行了力学性能和流动度测试。结果表明:砂胶比(A)对劈裂抗拉强度的影响较大,对7 d抗压强度有一定的影响,对后期抗折强度影响特别显著;钢纤维掺量(B)对劈裂抗拉强度、前期抗折强度和前中期抗压强度的影响分别为特别显著、显著和不显著;速凝剂掺量(C)对7 d前抗压强度、中后期劈裂抗拉强度影响显著;粉煤灰掺量(D)仅对后期抗压强度的影响显著;前述四种因素掺量对流动度的影响均不显著。由层次分析法得到对抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度和流动度改善效果最佳的配合比分别为A1B3C3D1、A3B3C1D2、A3B3C3D1、A2B1C1D3,由功效系数法得到综合最佳配合比为A2B3C1D2。钢纤维在基体中起桥接与锚固加强的作用,速凝剂在水化过程中消耗大量的Ca(OH)_(2)并生成钙矾石,促使喷射砂浆早期强度迅速提升。 展开更多

关键词 喷射砂浆 钢纤维 正交试验 功效系数法 微观分析

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碱渣-电石渣激发混凝土的基本力学性能与应力-应变关系 被引量：1

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作者 郭维超 赵庆新 +2 位作者 邱永祥 石雨轩 王帅 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第17期136-143,共8页

碱渣、电石渣等碱性工业固废的大面积堆置引发了严重的环境污染问题,亟需拓展资源化利用渠道。本工作以先前开发的碱渣-电石渣协同激发矿渣-粉煤灰胶凝材料替代水泥制备了新型混凝土,研究了其抗压、抗拉、抗折等基本力学性能与单轴受压... 碱渣、电石渣等碱性工业固废的大面积堆置引发了严重的环境污染问题,亟需拓展资源化利用渠道。本工作以先前开发的碱渣-电石渣协同激发矿渣-粉煤灰胶凝材料替代水泥制备了新型混凝土,研究了其抗压、抗拉、抗折等基本力学性能与单轴受压应力-应变关系。结果表明:新型混凝土的早期抗压强度相比水泥混凝土发展缓慢,可通过适宜的热养护(60~75℃@12 h)进行改善,且对后期强度不会产生不利影响。新型混凝土拉压比和折压比分别为0.102±0.006、0.137±0.007,均高于同等级的水泥混凝土。新型混凝土在单轴受压下具有比水泥混凝土更短的弹性上升段,更长的塑性上升段,峰值应力后延性略差。通过统计回归分别建立了标准抗压、轴心抗压、劈裂抗拉、抗折强度的预测模型以及单轴受压应力-应变关系,均与试验值吻合性较好,为这类新型混凝土的配合比设计、强度预测及工程应用奠定了理论基础。 展开更多

关键词 碱渣 电石渣 混凝土 力学性能 应力-应变关系

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低收缩早强型灌浆料的制备与微观机理 被引量：8

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作者 张岩 高青宇 +2 位作者 纪欢乐 都秀红 潘慧敏 《建筑材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期922-930,共9页

采用硫铝酸盐水泥-硅酸盐水泥-石膏三元复合体系制备了低收缩早强型灌浆料,探究了其微观结构形成机理.结果表明:根据最优配合比制备的灌浆料1、3 d抗压强度分别为60.1、75.5 MPa,3 d自收缩率为351.39×10^(-6),28 d干燥收缩率为239.... 采用硫铝酸盐水泥-硅酸盐水泥-石膏三元复合体系制备了低收缩早强型灌浆料,探究了其微观结构形成机理.结果表明:根据最优配合比制备的灌浆料1、3 d抗压强度分别为60.1、75.5 MPa,3 d自收缩率为351.39×10^(-6),28 d干燥收缩率为239.75×10^(-6),均高于国家标准;灌浆料水化产物中的钙矾石(AFt)晶体相互交错搭接,构成了致密的网状骨架,使灌浆料具有较高的早期强度,而水化硅酸钙凝胶则促进了灌浆料后期强度的发展;AFt表现出的微膨胀作用使灌浆料的收缩变形逐渐变小,进一步保障了其早强与低收缩特性. 展开更多

关键词 灌浆料 早期强度 收缩变形 配合比 微观机理

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贝壳的吸附性能及其在水泥基材料中的应用进展 被引量：1

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作者 王冬丽 辛瑞 +3 位作者 赵庆新 吴东辉 潘慧敏 袁丽丽 《硅酸盐通报》 CAS 北大核心 2023年第11期3945-3954,共10页

以贝壳替换部分传统水泥基材料,研究其对污染物的吸附能力,可扩大水泥基材料的功能型工程应用范围。本文通过吸附动力学、等温吸附等原理论证了贝壳材料的吸附机理,讨论了pH值、接触时间和污染物浓度等影响因素对贝壳吸附性能的影响,并... 以贝壳替换部分传统水泥基材料,研究其对污染物的吸附能力,可扩大水泥基材料的功能型工程应用范围。本文通过吸附动力学、等温吸附等原理论证了贝壳材料的吸附机理,讨论了pH值、接触时间和污染物浓度等影响因素对贝壳吸附性能的影响,并综述了贝壳在建筑领域的相关应用。结果表明,在水泥基材料中采用贝壳替代胶凝材料或天然骨料都展现出较好的吸附能力。贝壳吸附过程中最佳pH值为5~7,贝壳颗粒表面的活性位点有限,在一定浓度下就会达到饱和,同时贝壳的活性位点会随着粒径的减小而增多,选取小粒径的贝壳粉有利于增加吸收容量,提高去除效率。本文通过分析贝壳吸附性能及贝壳在水泥基材料中的应用,可为设计功能型水泥基吸附材料提供思路。 展开更多

关键词 贝壳 水泥基材料 重金属离子 染料 等温吸附线 吸附动力学

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应力损伤对隧道喷射混凝土抗碳化和氯离子渗透性能的影响

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作者 魏林 司秀勇 潘慧敏 《公路》 2025年第4期484-489,共6页

针对应力损伤在喷射混凝土中普遍存在的现象,基于地下工程服役环境,通过快速碳化和氯盐长期自然浸泡试验,研究了含应力损伤的喷射混凝土在碳化和氯盐渗透环境下的性能劣化规律。借助SEM微观形貌观测剖析了劣化机理,并基于指数函数建立... 针对应力损伤在喷射混凝土中普遍存在的现象,基于地下工程服役环境,通过快速碳化和氯盐长期自然浸泡试验,研究了含应力损伤的喷射混凝土在碳化和氯盐渗透环境下的性能劣化规律。借助SEM微观形貌观测剖析了劣化机理,并基于指数函数建立了应力损伤喷射混凝土碳化深度预测模型,对内部自由氯离子浓度进行了拟合。结果表明:随着应力损伤程度的提高,喷射混凝土的碳化深度和自由氯离子浓度均增大,尤其是当损伤度超过0.14后,碳化深度和自由氯离子浓度增长极快,说明应力损伤显著降低了喷射混凝土的抗碳化和抗氯离子渗透性;不同浸泡方式下氯离子的渗透机理有着较大差别,半浸泡试件抗氯离子渗透性能低于全浸泡试件。基于指数函数建立的应力损伤喷射混凝土碳化深度模型曲线和自由氯离子浓度拟合曲线与试验值吻合度均较高。SEM分析表明,应力损伤使喷射混凝土的局部碳化速率加快,当应力损伤度为0.30时,碳化56 d的图片中仍观察到明显的裂缝。 展开更多

关键词 隧道工程 喷射混凝土 应力损伤 碳化 氯离子渗透

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收缩徐变反向设计提升混凝土早龄期抗裂性能

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作者 孙艺嘉 贾雅丽 +3 位作者 何征峰 单心宇 苏帅磊 赵庆新 《硅酸盐学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期3408-3417,共10页

收缩是混凝土早期开裂的重要诱因,而拉伸徐变则有利于降低开裂风险。为研究矿物掺合料掺量、细度与水胶比对水泥基材料早龄期收缩、拉伸徐变与开裂性能的影响,研制了水泥基材料全龄期收缩测试仪器和超早期拉伸徐变测试装置,修正得到梯... 收缩是混凝土早期开裂的重要诱因,而拉伸徐变则有利于降低开裂风险。为研究矿物掺合料掺量、细度与水胶比对水泥基材料早龄期收缩、拉伸徐变与开裂性能的影响,研制了水泥基材料全龄期收缩测试仪器和超早期拉伸徐变测试装置,修正得到梯度递增加载制度下的拉伸徐变度逐步计算法;研发了水泥石试件开裂试验装置,可监测水泥石由拆模前自收缩、拆模后干燥收缩引起的约束应力;采用不同细度的粉煤灰、磨细矿渣替代水泥设计了20组水泥石配合比,并利用以上试验装置进行测试。结果表明:将细度较小的S95级磨细矿渣和细度较大的超细粉煤灰协同配置,制备的水泥石表现为低收缩高徐变特征;矿物掺合料的总替代率处于60%~80%时,增加超细粉煤灰掺量同时降低S95级磨细矿渣掺量,水泥石收缩表现为先降低后增大,超早期徐变度呈现相反规律;采用低收缩高徐变的水泥石可以起到松弛收缩应力、延后开裂时间的作用。 展开更多

关键词 水泥基材料 抗裂 早龄期 收缩 徐变

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