2025, 28(3):193-201. DOI: 10.3969/j.issn.1007-9629.2025.03.001
摘要:对抗压强度为83.41 MPa的高强应变硬化水泥基复合材料(HS-SHCC)试件进行了四点弯曲疲劳试验,研究了HS-SHCC试件在不同应力水平(0.70、0.80、0.85、0.90)下的裂缝扩展、跨中挠度及疲劳寿命.结果表明:HS-SHCC试件的疲劳寿命随着应力水平的提高而不断减小;HS-SHCC试件在弯曲疲劳荷载下呈现出多裂缝开裂的特征,随着应力水平的降低,试件表面的裂缝数量减少;当应力水平为0.70~0.85时,HS-SHCC试件的跨中挠度呈现出明显的快速发展、稳定发展、失稳三阶段,而当应力水平为0.90时,HS-SHCC试件的跨中挠度则表现出稳定发展和失稳两阶段特性;与普通SHCC相同,HS-SHCC试件的应力水平-疲劳寿命(λ-N
2025, 28(3):202-209. DOI: 10.3969/j.issn.1007-9629.2025.03.002
摘要:开展了不同多壁碳纳米管(MWCNTs)掺量混凝土的硫酸盐侵蚀和冻融循环耦合试验,分析了MWCNTs混凝土的耐久性劣化规律,同时基于Weibull分布建立了MWCNTs混凝土的可靠性分析模型.结果表明:掺入MWCNTs可提高混凝土的抗盐冻性能,掺入0.05% MWCNTs的混凝土经历200次耦合循环后抗压强度比对照组提高了14.5%,此掺量下MWCNTs对混凝土的抗盐冻性改善效果最好;建立的基于Weibull分布可靠性模型能较好地预测盐冻环境下MWCNTs混凝土的损伤劣化情况,预测结果与试验结果一致.
2025, 28(3):210-216. DOI: 10.3969/j.issn.1007-9629.2025.03.003
摘要:为解决直接插入钢筋增强3D打印混凝土技术中的空隙问题,提出了原位涂层技术.分别使用自密实砂浆与超细灌浆水泥作为原位涂层材料,制备了原位涂层钢筋增强3D打印混凝土,研究了钢筋在混凝土中的拉拔性能.结果表明:使用水泥基材料对钢筋进行原位涂层,可以得到密实的钢筋-混凝土界面,与直接插入技术相比,拉拔强度得到了最大345.0%的提升;钢筋拉拔曲线符合常规的四段式.这证明使用水泥基材料的原位涂层技术可以实际应用于3D打印混凝土的加筋工艺中,并有效提升3D打印混凝土结构的力学性能及耐久性能,为混凝土3D打印技术的工程应用提供了创新方法及理论基础.
2025, 28(3):217-226. DOI: 10.3969/j.issn.1007-9629.2025.03.004
摘要:为探索钛石膏的高附加值利用,研究了以乙二胺四乙酸(EDTA)为转晶剂,采用钛石膏制备α-半水石膏(α-HH)的可行性,并揭示了EDTA对α-HH晶形调控的影响.结果表明:EDTA中的羧酸与Ca2+形成配位吸附,在不同晶面产生吸附能差异,并通过延长反应时间使各晶面的生产速率不同;由于在顶部的吸附作用较端面强,使得α-HH晶体沿着纵轴的生长能力减弱,沿横轴的生长能力增强;在EDTA掺量为0.1%时制备了出长径比为1.09∶1.00的短柱状α-HH,但随着EDTA掺量的增大,沿横轴的生长过剩,易产生板状晶形,不利于短柱状α-HH的制备.
2025, 28(3):227-235. DOI: 10.3969/j.issn.1007-9629.2025.03.005
摘要:利用工业废弃物赤泥、电石渣和脱硫石膏组成的赤泥复合固化剂对低液限粉土进行固化,探究了固化粉土的力学性能(无侧限抗压强度和劈裂强度)和耐久性(水稳定性和干湿循环),并采用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分析赤泥复合固化剂的固化机理.结果表明:固化粉土的无侧限抗压强度和劈裂强度随着赤泥复合固化剂掺量的增加和养护龄期的延长而提高;当赤泥复合固化剂掺量由8%增至24%且养护龄期由7 d延至28 d时,固化粉土的水稳系数由69.5%提高到82.4%;干湿循环12次后,固化粉土的强度损失率为35.14%.赤泥复合固化剂掺入粉土中发生水化反应,生成具有胶凝作用的水化硅酸钙(C-S-H)和水化铝酸钙(C-A-H)凝胶,同时C-A-H与CaSO4生成钙矾石(AFt)晶体;C-S-H和C-A-H包裹并填充着土颗粒,AFt晶体穿插在土颗粒间,使其成为一个整体,有效提高了固化粉土的路用性能.
2025, 28(3):236-243. DOI: 10.3969/j.issn.1007-9629.2025.03.006
摘要:研究了高低黏度羟丙基甲基纤维素(HPMC)对硅酸盐水泥(PC)-硫铝酸盐水泥(CSA)复合浆体流变性的影响及其机理.结果表明:HPMC在水泥颗粒表面的吸附及其对孔溶液动力黏度的提高阻碍了颗粒的迁移,进而增加了复合浆体的初始表观黏度;HPMC掺量越大,初始表观黏度越高,且高黏度HPMC改性浆体的初始表观黏度比低黏度HPMC改性浆体更高;随着时间的推移,HPMC逐渐吸水膨胀,导致其改性浆体的表观黏度也逐渐增大;HPMC的吸水效果受孔溶液性质的影响,低黏度、低掺量HPMC改性浆体孔溶液的动力黏度较小,溶液在孔隙中的传输阻力也较小,HPMC更容易吸水;高黏度、高掺量HPMC改性浆体孔溶液的动力黏度较大,溶液在孔隙中的传输阻力也随之增大,从而阻碍了HPMC的吸水.
2025, 28(3):244-251. DOI: 10.3969/j.issn.1007-9629.2025.03.007
摘要:为研究硫酸铝(AS)对喷射混凝土钙溶蚀过程的影响及作用机理,分析了含AS水泥砂浆试样在6 mol/L氯化铵溶液中的性能变化.结果表明:AS掺量对水泥砂浆试件的钙溶蚀过程有显著影响,掺2%AS有利于延缓砂浆试样在加速溶蚀过程中的性能退化;钙溶蚀过程导致水泥水化产物中的氢氧化钙(CH)溶解,水化硅酸钙(C-S-H)凝胶和钙矾石(AFt)脱钙,生成易溶的氯化钙,加速水泥石解体;加入AS会改变水泥水化产物的组成与结构,以及水泥石的微观结构,进而影响喷射混凝土的钙溶蚀过程.
2025, 28(3):252-260. DOI: 10.3969/j.issn.1007-9629.2025.03.008
摘要:开展了粉煤灰(FA)、矿渣微粉(GBFS)、提钛尾渣(TS)等3种矿物掺合料对泡沫混凝土性能影响的研究.结果表明:3种掺合料均能在一定程度上提高泡沫混凝土的体积密度,其中TS的影响尤为明显;GBFS会降低泡沫混凝土的流动度,但TS和低掺量FA能提高其流动度;3种矿物掺合料在低掺量时均能提高泡沫混凝土的体积吸水率和毛细吸水率,但在较高掺量时,又降低了其体积吸水率和毛细吸水率,其中TS和GBFS的降低作用尤为明显; 3种矿物掺合料在高掺量时均能明显提高泡沫混凝土的抗压强度,其中TS的提升效果最好;FA和GBFS提高了泡沫混凝土的28 d干燥收缩率,TS则显著降低其28 d干燥收缩率;综合而言,FA和GBFS最佳掺量范围均为10%~15%,TS为5%~15%.
2025, 28(3):261-269. DOI: 10.3969/j.issn.1007-9629.2025.03.009
摘要:将机制砂自密实混凝土视为粗骨料加砂浆的固液两相悬浮体系,设计了4组基础砂浆来制备机制砂自密实混凝土,每组在1.5~2.9 mm范围内设置8种砂浆膜厚,研究了基础砂浆流变特性、强度及膜厚对机制砂自密实混凝土工作性能和力学性能的影响,建立了基于基础砂浆性能及膜厚的机制砂自密实混凝土性能预测公式.结果表明:为保证机制砂自密实混凝土的工作性能和力学性能,其优化砂浆膜厚范围为1.9~2.3 mm,对应的基础砂浆最大初始屈服剪切应力范围为51.9~65.2 Pa;预测公式拟合相关系数均达0.90以上,相关性显著.
2025, 28(3):270-275. DOI: 10.3969/j.issn.1007-9629.2025.03.010
摘要:针对风积沙作为混凝土骨料使用时粒径小、比表面积大、吸水性强的问题,采用水泥胶结与表面疏水改性的方法,制备了大粒径表面疏水型再生风积沙骨料.结果表明:经硅烷偶联剂配合有机硅树脂改性的再生风积沙骨料,其吸水率明显降低,改性剂配比对再生风积沙骨料吸水率的影响较小;疏水改性不会降低再生风积沙骨料的强度以及再生风积沙骨料与水泥石间的黏结强度;使用表面改性再生风积沙骨料制备混凝土,其力学性能和工作性能明显改善;疏水改性可以优化再生风积沙骨料表面的微观结构,增大其表面浸润角.
2025, 28(3):276-282. DOI: 10.3969/j.issn.1007-9629.2025.03.011
摘要:为探究碳化作用下带裂缝混凝土中钢筋的腐蚀特征,通过控制裂缝参数,研究了带裂缝硬化水泥浆体的碳化规律,分析了碳化作用下带裂缝硬化水泥浆体中钢筋的腐蚀面积率、失重率和电化学腐蚀参数特征.结果表明:养护早期带裂缝水泥硬化浆体的裂缝宽度相较于水灰比对钢筋腐蚀的影响更为显著,养护后期裂缝宽度对钢筋腐蚀的影响仍逐渐增加,并占主导地位;碳化作用下带裂缝水泥硬化浆体的Nyquist图存在2个容抗弧,其中低频区容抗弧随着碳化龄期的增加逐渐收缩,钢筋表面双电层的传递电阻降低,钢筋开始脱钝;在一定的裂缝宽度范围内,较小的水灰比可以抑制硬化水泥浆体中的钢筋腐蚀.
2025, 28(3):283-290. DOI: 10.3969/j.issn.1007-9629.2025.03.012
摘要:为获得积雪冰冻地区环氧沥青混凝土(EAC)疲劳开裂特性,以EAC及对照组——SBS改性沥青混凝土(SBSMAC)为试验对象,采用小梁三点弯曲重复加载试验、数字图像相关技术(DIC)及扫描电镜(SEM),从宏观、细观、微观3个尺度,对冻融循环和盐冻融循环条件下,EAC和SBSMAC试件疲劳加载全寿命周期内裂纹的萌生、扩展和加速破坏进行分析. 结果表明:基于EAC和SBSMAC损伤因子拟合函数的导数曲线,得到疲劳损伤的关键分界点,据此划分沥青混凝土的疲劳损伤阶段,是一种正确可行的新方法;EAC的宏观裂纹起裂点及微裂纹扩展点出现时间均晚于SBSMAC,EAC具有更好的抵抗材料损伤的能力;在积雪冰冻地区使用乙酸钾(CH3COOK)替代常用的氯盐类融雪剂,可减轻路面疲劳损伤程度;EAC断裂面处的微观形貌优于SBSMAC.