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基于损伤力学理论和应变等价原理,将冻融循环下轴心受压(砖)砌体损伤等效为砌体冻融损伤和轴心受压损伤的非线性耦合,推导了砌体冻融损伤和轴心受压损伤演化方程,获得了冻融循环下轴心受压砌体损伤演化方程,建立了冻融循环下轴心受压砌体损伤本构关系模型.利用冻融循环后砌体轴心受压试验数据验证所建立模型的合理性.结果表明:所建立的冻融循环下轴心受压砌体损伤本构关系模型能很好地拟合冻融循环后砌体轴心受压试验数据.该模型可为寒冷地区在役砌体结构有限元模拟及耐久性评估提供理论基础.
利用TONI差分量热仪,测量了石灰石粉掺量分别为0,30%,50%(质量分数,下同)以及粉煤灰掺量为50%的水泥基材料水化放热速率和水化放热量曲线.运用动力学方法进行分析,得到了反应速率常数K,水化度α,反应级数N等动力学参数,并依此评价了石灰石粉对水泥基材料水化机理和水化过程的影响.结果表明,石灰石粉对水泥基材料的早期水化有促进作用,特别是当石灰石粉掺量为50%时,水化迅速由NG过程向I过程转变,影响尤为明显.

对经过不同碳化时间的混凝土进行冻融循环试验,测试其力学性能和微观孔隙特征参数,并提出混凝土内部"孔隙曲折度"概念.结果表明:碳化对提高混凝土抗冻性具有恒定的促进作用,碳化3~14d可使混凝土因冻融造成的动性模量下降量减少3%~12%;碳化使混凝土内部孔隙曲折度增大;掺加粉煤灰可增大混凝土内部孔隙曲折度,使侵蚀介质的渗透路径变长,进而提高其抗冻性;引气虽然也可提高混凝土抗冻性,但与其内部孔隙曲折度的相关性较低,表明引气和使用矿物掺和料对提高混凝土抗冻性的机理不同.
研究了引气剂对硅酸盐水泥基饰面砂浆初次泛白和二次泛白的影响及其作用机理.结果表明:引气剂通过引气和促凝作用能显著硅酸盐水泥基饰面砂浆的初次泛白,还能显著减轻硅酸盐水泥基饰面砂浆7d前的二次泛白,消除7d后的二次泛白.原因在于引气剂虽会导致硅酸盐水泥基饰面砂浆总孔隙率增多,但能显著减少小毛细孔的比例,同时可显著降低孔溶液中K+,Na+的质量浓度,并它们的迁移,使表面溶出的碱性离子总含量显著降低,从而降低表面浸取液中的固体含量,起到二次泛白的作用.
筋材与填料土(筋土)的界面作用特性是影响加筋土工程的重要因素.以中砂为填料土,以聚丙烯双向土工格栅为筋材,通过直剪与拉拔试验,研究了不同中砂含水率、试验盒尺寸、试验类型对筋土界面作用特性的影响.引入黏聚力对比参数λc与内摩擦角对比参数λφ,进行了不同影响因素下加筋土黏聚力c与内摩擦角φ的定量对比.结果表明:不同因素对黏聚力c的影响均大于对内摩擦角φ的影响,加筋对复合土体的贡献主要体现在黏聚力上.各因素对筋土界面作用特性影响的顺序为:试验类型含水率试验盒尺寸.
研究了粉煤灰和硅灰对玄武岩纤维增强水泥基材料强度发展规律的影响,分析了粉煤灰和硅灰复掺对水泥砂浆中玄武岩纤维耐腐蚀性的影响.结果表明:玄武岩纤维对水泥基材料的早期抗折强度具有增强作用,后期增果下降,甚至会降低基体强度;粉煤灰和硅灰可显著延长玄武岩纤维对水泥砂浆抗折强度增果的时效.XRD图谱和显微结构分析表明,粉煤灰和硅灰复掺后降低了水泥基体中Ca(OH)2晶体的含量和玄武岩纤维的腐蚀程度,改善了玄武岩纤维和水泥基体之间的界面性质.
测试了8种混合料类别、12种级配组成的稳定型橡胶改性沥青混合料的动态模量,分析了稳定型橡胶改性沥青混合料的动态力学性能特点.针对Witczak模型对稳定型橡胶改性沥青混合料动态模量预测效果不理想的问题,采用Levenberg-Marquardt非线性回归方法修正了Witczak模型.结果表明:稳定型橡胶改性沥青混合料具有良好的动态力学性能;修正后的Witczak模型可以较好地预测稳定型橡胶改性沥青混合料的动态模量.
为了揭示浇筑式沥青混合料超热老化机理,采用傅里叶红外光谱法(FTIR)和热失重法(TG)实时追踪扫描了微观尺度下浇筑式沥青不同超热温度下分子基团以及轻质组分的变化规律,分析了超热温度下挥发和氧化对改性沥青老化的影响进程.结果表明:在超热温度下,挥发对浇筑式沥青混合料老化所起的作用明显,并且一直贯穿整个超热老化过程,而氧气浓度决定了氧化在其整个老化过程中的作用时间,在高氧气浓度下,氧化主要发生在老化前期,而老化后期轻质组分的挥发起主导作用.

针对沥青胶砂的蠕变特性,提出了改进分数阶导数幂函数经验蠕变本构模型,然后分别对不同应力水平下沥青砂的蠕变恢复试验结果和不同温度下沥青玛蹄脂的蠕变试验结果进行拟合分析,确定了相关的模型参数,分析了模型参数的物理意义及其变化规律.在此基础上,提出了相应的沥青胶砂高温性能评价指标.结果表明:改进分数阶导数幂函数经验蠕变本构模型能够较好地描述沥青胶砂的蠕变特性,并能够反映温度对其蠕变变形的影响,具有较为广泛的适用性.
从表面张力、附性能、孔结构和毛细管附加压力的角度系统研究了多功能型梳形共聚物超塑化剂(SRPCA)对混凝土的减缩机理.结果表明:SRPCA在水泥颗粒表面产生强附,有效降低了混凝土孔隙溶液的表面张力,降低了毛细管附加压力,从而降低了硬化水泥净浆的收缩;掺加SRPCA后,硬化水泥净浆孔结构发生了较大变化,其孔隙率降低,孔隙分布变宽,内部相对湿度降低,进而减少了其干燥收缩;掺加SRPCA后,毛细管附加压力快速增长时段和终凝时间较接近,从而有效降低了混凝土的凝缩.
采用扫描电镜、X射线能谱分析、显微硬度等多种测试方法,测定了不同预饱水程度轻骨料-水泥石界面区水化产物的钙硅比、水泥石显微硬度以及孔结构等微观性能参数,研究了轻骨料预饱水程度对混凝土界面区结构与特征参数的影响,并与普通骨料混凝土进行了对比分析.结果表明,随着轻骨料预饱水程度的提高,界面区厚度从30μm增大至60μm左右,距界面20μm范围内其显微硬度降低,而大于20μm处则相反,孔结构呈细化趋势,界面区得到增强,明显优于普通混凝土.
将2种普通混凝土破碎加工成再生粗骨料(RA),经620℃高温处理,剔除RA上的附着砂浆,得到再生粗骨料H-RA,然后配制再生骨料混凝土(RAC),测定其抗压强度、劈裂抗拉强度和断裂能.结果表明:RAC的力学性能显著下降,这归因于RA破碎加工导致的石子损伤及其表面的附着砂浆;在低水胶比条件下,RA中的石子损伤是导致RAC力学性能下降的主要因素,而在高水胶比条件下,导致RAC力学性能下降的主要因素则是石子表面的附着砂浆;水率与断裂能可敏锐反映RA的缺陷特征.
为实现纤维增强延性水泥基复合材料高强度与高延性的匹配,在原有材料体系中附加钢纤维,试验研究了混杂聚醇(PVA)/钢纤维增强延性水泥基复合材料的轴拉、抗压性能.结果表明:随着钢纤维掺量的增加,混杂纤维增强延性水泥基复合材料开裂强度和抗拉强度不断提高,裂纹宽度显著降低,且钢纤维对高强基材的作用效果更加显著;当钢纤维掺量适量时,混杂纤维增强延性水泥基复合材料的极限拉应变得到有效提升,而钢纤维掺量对抗压性能的影响并不显著;PVA纤维和钢纤维混杂可获得高强度、高延性和低裂纹宽度的水泥基复合材料.
研究分析了较大偏高岭土(MK)掺量下偏高岭土-水泥(MK-OPC)硬化浆体的强度、化学结合水量、MK反应量、Ca(OH)2含量、微观形貌和孔径分布.结果表明:在50%MK掺量(质量分数)范围内,随着MK掺量增加,MK-OPC砂浆的强度增长速度加快;MK-OPC砂浆长期强度基本高于纯水泥砂浆.随着MK掺量增加,MK-OPC净浆的MK反应量增加、Ca(OH)2含量大幅减少、微观结构致密、孔结构细化.MK反应量和增应因子与d≤10nm孔体积增量均呈正比关系.
通离子自然扩散试验,测定再生混凝土试件中的氯离子浓度,分析了再生骨料、粉煤灰掺量、全浸泡与干湿循环方式对再生混凝土中氯离子渗透性能的影响.结果表明:再生混凝土抗氯离子渗透能力比普通混凝土差;掺入粉煤灰能提高再生混凝土抗氯离子渗透能力,粉煤灰掺量为20%(质量分数);干湿循环方式可加快再生混凝土中氯离子的渗透速度.

为找出满足混凝土不同抗冻性要求的水泥用量,设计了掺与不掺引气剂的混凝土各6组进行冻融循环试验.结果表明:在水胶比相同的情况下,随着水泥用量的增加,混凝土抗冻性能提高;粉煤灰及引气剂能明显改善混凝土的抗冻性能.针对不同情况,分别给出了混凝土中水泥用量值.
采用ASTM试验标准,使用液态减水剂作为分散剂,通过超声波混拌将矿物掺合材在水泥净浆中均匀分散,研究了单掺不同矿物掺合材情况下水泥净浆的化学收缩和自收缩.结果表明:水胶比(质量比)为0.30时,单掺硅灰(SF)或粒化高炉矿渣(GGBFS),水泥净浆化学收缩和自收缩均显著增大,且其值随掺量的增加而增大;掺入偏高岭土(MK)可加大水泥净浆中后期化学收缩,降低其自收缩;掺入高钙粉煤灰(CFA)或低钙粉煤灰(FFA)可使水泥净浆化学收缩和自收缩值减小,FFA对水泥净浆化学收缩和自收缩的影响强于CFA.