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关键词： 聚醚酰亚胺   碳纤维   拉伸性能   粘弹性响应   摩擦磨损性能  

摘要： 短碳纤维增强聚醚酰亚胺(SCF/PEI)复合材料是一种综合性能优异的短纤维增强热塑性复合材料(SFRTP),其具有力学性能优异、可设计性好、可以回收再利用、易于批量化生产、能够适应多种部件尺寸和复杂形状,目前已经在体育用品、汽车部件、医疗设备以及航空部件等领域获得了广泛应用。然而,相比传统金属、陶瓷等材料,SCF/PEI复合材料的力学性能与摩擦磨损性能仍然较低。作为主要增强填料的碳纤维本身的强度与模量以及复合材料的制备方法极大地影响了SFRTP复合材料的性能。为进一步提升目前SFRTP复合材料的力学与摩擦磨损性能,本论文研究了碳纤维类型和成型工艺对SCF/PEI复合材料力学性能与摩擦磨损性能的影响,主要研究内容与结论如下:(1)基于溶液浸渍法(将PEI溶解在N,N-二甲基甲酰胺溶剂中,然后使用混合溶液浸渍SCF)制备复合材料预浸料,同时借助于传统的熔融混合挤出手段制备SCF/PEI复合材料母料作为对照,采用注塑成型工艺,分别将三种具有不同拉伸强度和弹性模量的SCF与PEI复合,制备出了四种SCF/PEI复合材料。(2)开展了四种SCF/PEI复合材料在室温与高温(120℃和170℃)下的拉伸性能测试,研究了成型工艺与SCF性能对复合材料拉伸性能的影响规律。结果表明,相比于传统工艺,采用预浸料注塑成型复合材料的拉伸性能更优秀,这是主要是因为复材中的纤维长度更长、纤维-基体界面结合更佳;同时,SCF模量越大的SCF/PEI复合材料在高温下的拉伸性能越好。为进一步说明制备工艺和纤维模量对复合材料拉伸性能的作用机理,基于有限元法构建了考虑纤维-基体界面的复合材料单丝拉伸模型,分析结果显示提高复材中SCF的模量和长度会使复合材料内界面剪切应力和纤维轴向应力增大。(3)开展了四种SCF/PEI复合材料在不同应力状态下的短时蠕变-回复试验,基于Schapery粘弹性模型对四种复合材料的粘弹性行为进行描述,探讨了成型工艺和SCF类型对复合材料粘弹性行为的影响。研究发现预浸料注塑成型的SCF/PEI复合材料的线性粘弹性行为区间约为对应复合材料拉伸强度的42%,这比传统挤出注塑成型的SCF/PEI复合材料更宽(约为32%);SCF模量越大的SCF/PEI复合材料的抗蠕变性能越强;与此同时,针对四种复合材料分别构建了预测其粘弹性行为的经验公式。(4)开展了四种SCF/PEI复合材料在不同润滑条件下的摩擦磨损性能测试,探讨了成型工艺和SCF类型对SCF/PEI复合材料摩擦磨损性能的影响,对比了SCF/PEI复合材料在不同润滑环境下的摩擦磨损性能,使用随机森林算法分析了纤维强度、模量和长度等细观结构和复合材料强度、模量和硬度等属性对SCF/PEI复合材料摩擦磨损性能的贡献程度。结果表明,预浸料注塑成型的SCF/PEI复合材料的磨损率低于传统挤出注塑成型的复合材料磨损率,但是摩擦系数没有明显区别;SCF的承载与润滑作用可以明显提高PEI树脂在干接触时的摩擦磨损性能;同种润滑方式下,复合材料的摩擦系数和磨损率随SCF模量增大而降低;相比干接触,PEI树脂和SCF/PEI复合材料在水润滑和油润滑时的摩擦系数和磨损率明显下降;重要度分析结果表明,干接触时SCF的模量和材料接触面硬度对复合材料的摩擦系数和磨损率有极大的影响。

关键词： 蜂窝夹层板   力学性能   等效理论   长周期贮存   机翼强度分析  

摘要： 蜂窝夹层复合材料具有比强度高、比刚度大、经济性好等优点,在无人机中广泛应用。当无人机在机库中长期停放时,蜂窝夹层复合材料受到温度、湿度等因素耦合影响,难以确定该材料性能是否满足初始设计要求。本文以蜂窝夹层复合材料为主线,围绕长周期贮存后的力学性能、等效理论及工程应用展开研究,主要如下: (1)制备了两批有效试样,其中一批为2003年制备,并在南方避光环境中贮存数十年,另一批为2022年同一材料体系制备。通过6项力学性能试验,结合2003年原始试验数据,得到三组力学性能数据,研究了经过长周期贮存后,蜂窝夹层复合材料的力学性能变化。结果显示,经过长周期贮存后,滚筒剥离强度基本持平;侧压强度、平拉强度、剪切强度、弯曲强度和弯曲刚度均有不同幅度上升;离散系数均在20%以内,具有一定可信度。 (2)设计了三组对比试验,研究了蜂窝夹层复合材料经过长周期贮存后,材料参数对其侧压强度、平拉强度以及滚筒剥离强度的影响。结果显示,芯层厚度、蒙皮厚度对称性和蒙皮类型对侧压强度的影响在50%-70%;蒙皮类型对平拉强度的影响远大于滚筒剥离强度;蒙皮厚度对称性和芯层厚度对平拉强度基本没有影响。 (3)基于上述试验数据,建立了蜂窝板受弯有限元模型,通过Hashin失效准则和刚度退化模型,研究了芯层和蒙皮在弯曲下的力学响应和失效过程。结果表明,有限元模型与试验吻合程度高,为等效理论的算例分析提供了基准模型。建立了剩余强度预测模型,与试验数据保持良好的一致性。 (4)总结了等效板理论、蜂窝板理论和三明治夹芯板理论,以蜂窝板受弯为算例,建立了三种理论对应的有限元模型,并与基准模型对比分析。结果显示,三种等效模型和基准模型相比误差在3%以内,为等效模型用于机翼强度分析奠定了理论基础。通过有限元分析软件ABAQUS,将等效理论应用于某型无人机外翼静强度分析,并与工程等效方法对比。结果表明,工程等效方法忽略芯层,而等效理论具有严密的理论基础,可将等效理论应用于结构强度分析。

关键词： 煤系矸石   固废基   绿色全废   力学特性   耐久性劣化   微观孔隙  

摘要： 为研究矸石山排土场边坡安全稳定以及为矿区下一步实现“绿色再生”奠定基础,以矿区特定煤系矸石等体积混掺制备绿色全废混凝土护坡骨架材料,将存在于煤层中以及煤层与岩石层交界处的煤系高岭岩和煤矸石作为粗骨料,通过就地取材,研究煤矸石与煤系高岭岩不同体积混掺配制边坡骨架材料。通过混凝土抗压强度试验、劈裂抗拉强度试验分析其宏观力学特性;采用最可及孔径、开口孔隙率和NMR核磁共振分析其微观特征,采用GM（1,3）模型与煤系矸石固废基混凝土塑性损伤模型分析其孔隙度与孔隙半径尺寸对抗压强度和内部裂缝变化的影响规律;通过混凝土冻融循环试验研究其抗冻耐久性,测定清水冻融循环下混凝土表面及微观形貌损伤劣化情况以及NMR孔隙冻融劣化规律分析;利用干湿循环机,模拟乌海地区高温以及雨水环境下煤系矸石固废基混凝土损伤情况,探究煤系矸石固废基混凝土材料（CGSBC）经受硫酸盐侵蚀性干湿循环其耐久劣化特征及其规律。基于以上研究表明新型煤系矸石固废基混凝土护坡骨架材料是可行的,综合修复环境,节约成本,扩充使用面积有一定的意义。本研究得出的主要结论如下:（1）CGSBC试件随着煤矸石粗骨料掺量的增加,煤系矸石混凝土总体的抗压强度在逐渐地降低,煤系矸石混凝土拉压比呈现先增高后降低的趋势,但力学强度均符合护坡骨架材料的要求;内部孔隙主要呈现“三峰”结构。随着煤矸石取代率的增加,CGSBC试件内部微小孔隙占比增大、中大孔隙减少以及孔隙度增加;20%-40%煤矸石掺量即满足力学强度要求又优化CGSBC试件的内部孔隙。（2）CGSBC试验实测数据与灰熵关联度分析（1.3）模型预测与试验值平均误差为3.69%,因此说明GM（1.3）模型对于煤系矸石固废基混凝土有一定可预测性,可以通过不同序列数据对其孔隙度、孔隙半径对抗压强度值进行预测;利用混凝土塑性损伤细观模型,具有一定的可靠性,可以有效描述损伤破坏过程及形态,断裂特征与试验结果一致。（3）CGSBC试件经受冻融循环,随着煤矸石掺量增大,质量损失率以及动弹性模量损失呈现先上升后逐步下降的趋势;煤矸石针片状严重、强度低、微粉量大等特点以及煤矸石“空腔”现象致使混凝土内部冻胀应力增大;试件在经受冻融循环时,骨料承受冻胀应力的能力下降,易从骨料内部进行破坏,最终导致试件抵抗冻融能力下降;随着冻融循环次数的增加,T2谱的信号幅度和峰值明显上升,并且使初始弛豫时间明显增大,孔隙增多;煤矸石吸水率较高,混凝土试件内部自由水经受冻融时结冰融化,会对内部孔隙结构造成破坏,致使孔隙尺寸增大;小孔隙向中孔隙转化,中孔隙向大孔隙转化,大孔隙向联通裂缝转化,混凝土劣化加剧,骨料剥离严重,改变了混凝土结构状态,进一步影响了破坏形式及失稳过程。（4）CGSBC硫酸盐侵蚀下,随着干湿循环次数的增加,耐腐蚀系数下降速率加快,质量损失率与相对动弹性模量损失呈现先升高后降低的趋势;侵蚀产物可起到密实作用以延缓前期混凝土力学性能衰减,但后期混凝土中,由于内部的侵蚀破坏,导致混凝土中产生了较多的薄弱区,加速混凝土后期力学性能的衰减。随着硫酸盐侵蚀循环次数的不断增大,孔径逐渐增大,孔隙增多,小孔隙孔径逐步向大孔隙孔径扩张,大孔隙向宏观裂缝转化,内部逐渐劣化,遭到破坏;随着煤矸石掺量的增大,内部煤矸石孔隙结构及表面会较煤系高岭岩先行破坏,裂缝产生,会加快煤矸石其内部损伤破坏,由内部发生先行破坏后,促使试件劣化速率增快。（5）微观分析可得,粉煤灰的加入延缓了水泥水化历程,增长胶凝物质水化凝结硬化时效区间,形成有效阶梯性硬化趋势,粉煤灰“微球”效应,使得界面过渡区以及煤矸石内部孔隙特征得到改善,优化了煤矸石与浆体的界面粘结能力,改善CGSBC试件内部结构,减弱冻融循环产生的膨胀以及渗透力以及降低了硫酸盐侵蚀下干湿循环产生的侵蚀产物破坏混凝土内部的速率,减少水泥用量,提高了混凝土内部密实程度,有效改善混凝土的强度发育和抗渗能力。

关键词： 石墨烯   不同片径   水泥基胶凝材料   力学性能   工作性能   微观表征  

摘要： 随着中国“双碳”目标的提出,水泥基胶凝材料的低碳化、绿色化成为了新的发展趋势。在不降低水泥基胶凝材料力学性能的基础上,有效减少其水泥用量,是助力建筑领域达成双碳目标的重要举措。目前,通过添加石墨烯(Graphene Nanoplatelets,GNP)来提高水泥基胶凝材料的力学性能已成为研究热点,但GNP对水泥基胶凝材料的作用机理尚未完全明确。基于此,本文研究了掺入不同片径和掺量的GNP对水泥净浆、水泥砂浆、混凝土力学性能及工作性能的影响,确定了GNP在水泥基胶凝材料改性中的最优片径和掺量,并将GNP涂覆在粗骨料上形成骨料涂层来制备混凝土进一步提升了混凝土力学性能。通过微观分析,明确了不同片径GNP对水泥基胶凝材料的作用机理。主要研究内容如下:(1)在水泥净浆、水泥砂浆体系中掺入不同片径和掺量的GNP得到其力学性能影响规律。28d龄期,相对于空白组,GNP-2、GNP-4、GNP-7(2μm、4μm、7μm)石墨烯改性水泥净浆抗压强度分别在0.02%、0.02%、0.03%掺量下达到最大,分别提升了18.0%、12.1%、9.0%;GNP-2、GNP-4、GNP-7石墨烯改性水泥砂浆抗压强度分别在0.02%、0.03%、0.03%掺量下达到最大,分别提升了14.6%、12.1%、8.1%;GNP-2、GNP-4、GNP-7石墨烯改性水泥砂浆,抗折强度分别在0.02%、0.03%、0.03%掺量下达到最大,分别提升了18.2%、10.6%、6.1%。研究结果表明,GNP-2对水泥基胶凝材料力学性能提高最显著。(2)在水泥净浆、水泥砂浆体系中掺入不同片径和掺量的GNP获得其工作性能影响规律。掺量为0.05%的GNP-2、GNP-4、GNP-7石墨烯改性水泥净浆流动度,相对于空白组分别降低了8.5%、6.7%、4.9%;GNP-2、GNP-4、GNP-7石墨烯改性水泥砂浆流动度分别降低了11.3%、10.3%、7.7%。掺量为0.05%的GNP-2、GNP-4、GNP-7石墨烯改性水泥砂浆保水率分别为97.66%、97.13%、96.35%,相对于空白组(95.52%)均有所提升。研究结果表明,GNP-2石墨烯对水泥基胶凝材料流动度降低和保水性提升最显著。(3)微观试验结果分析表明,GNP可以促进3d、7d龄期水泥基胶凝材料的水化程度和水化速率,且GNP片径越小对水化程度和水化速率促进作用越显著,而GNP对28d龄期水泥基胶凝材料的水化影响不大。GNP可以发挥微集料效应和模板效应,使孔隙得到细化,水化产物更加密实,排列有序。GNP对微观裂纹具有偏转、桥联、阻断作用,在受到外荷载作用时可以消耗能量,分散应力,从而提高宏观力学性能。(4)提出了GNP涂层骨料混凝土及常规方法制备GNP改性混凝土工艺对力学性能和界面过渡区影响规律。GNP-2改性混凝土和GNP-2涂层骨料混凝土抗压强度和劈裂抗拉强度均在0.02%掺量下达到最大。相对于空白组,28d抗压强度分别提升了16%、22.0%;劈裂抗拉强度分别提升了8.5%、12.7%。相对于空白组,GNP改性混凝土和GNP涂层骨料混凝土界面过渡区范围分别降低了40%、60%;界面过渡区显微硬度分别增加了12.3%、29.4%。研究结果表明,GNP-2涂层骨料混凝土对力学性能提升和界面过渡区改善效果最显著。

关键词： γ辐照   ABS树脂   力学性能   摩擦学性能   辐照老化  

摘要： 核工业应急机器人已被广泛应用于核工业,其服役性能直接影响到了核工业系统的安全性。在核辐照环境服役的过程中,应急机器人机械结构中的高分子聚合物材料零部件容易发生辐照老化失效,进而影响其正常工作。因此,有必要开展核辐照对高分子材料老化行为以及力学、摩擦学性能影响的研究。本文对ABS树脂及其碳纤维复合材料进行了不同剂量的γ射线辐照,通过凝胶含量测试、热失重分析(TGA)、红外光谱测试(FTIR)、光电子能谱测试(XPS)分析了辐照后ABS材料的理化性能变化。基于万能力学试验机测试了ABS树脂及其碳纤维复合材料(ABS/CF树脂)的轴向拉伸和三点弯曲性能,系统分析了拉伸强度、弯曲强度、断裂伸长率及其断裂失效行为。研究了辐照后ABS树脂及其碳纤维复合材料摩擦学性能,揭示了两种材料内外表面的摩擦学演变规律及磨损机理。主要得到了如下结论: (1)ABS和ABS/CF试样表面材料在γ射线辐照作用下发生明显的氧化,且随着辐照剂量升高氧化降解加剧;辐照后ABS和ABS/CF试样内部材料并未发生明显氧化,而是在高剂量辐照的作用下发生了不同程度的交联。 (2)ABS和ABS/CF试样的拉伸强度和弯曲强度经过低剂量辐照后略微升高,在250kGy时强度达到最大值,而后随着辐照剂量增加大幅度下降,经高剂量辐照后的ABS/CF试样强度要显著高于ABS试样。与此同时,随着辐照剂量升高ABS和ABS/CF试样的断裂伸长率也出现不同程度的下降。 (3)辐照后ABS和ABS/CF试样外表面材料的耐磨性总体升高,但随着辐照剂量进一步增加,外表面的耐磨性出现小幅度的下降;中低剂量的辐照对试样内部材料的耐磨性影响不大,辐照剂量超过500kGy后ABS和ABS/CF试样内表面的耐磨性大幅升高。 (4)未辐照的ABS试样外表面和内部材料的磨损机理均为黏着磨损,未辐照的ABS/CF试样外表面和内部材料的磨损机理均为材料剥落。辐照后ABS和ABS/CF试样外表面材料的磨损机理转变为疲劳磨损、材料剥落、磨粒磨损,ABS和ABS/CF试样内部材料的磨损机理转变为疲劳磨损。

关键词： 针刺碳纤维复合材料   有限元仿真   界面相   面内拉伸性能   层间剪切性能  

摘要： 针刺碳纤维复合材料通过针刺工艺在叠层纤维预制体中引入层间纤维,可克服传统层合板层间性能弱的缺点,被广泛应用于航空航天领域关键零部件。然而,针刺工艺导致材料内部结构复杂,试验研究进展缓慢,对工程应用指导有限,需借助仿真手段加快材料工艺迭代效率。但现有模拟研究多针对平板件,存在面内拉伸性能未考虑子区域间界面相影响、层间剪切性能研究较少,而复杂铺层构件未考虑缠绕工艺影响等问题。为此,本文开展针刺碳纤维复合材料力学性能相关仿真,主要工作如下:制备树脂基针刺复合材料,依据纤维分布特征将材料划分为无纬布层、网胎层、针刺纤维束三类子区域。为预测面内拉伸性能,建立考虑子区域间界面相的代表性体积元模型,通过脚本实现周期性边界条件;为预测层间剪切性能,建立短梁剪切模型,设置两类内聚力单元分别模拟层间界面破坏和针刺纤维束断裂行为。通过两步法考虑孔隙的折减效果,预估子区域弹性性能。模型考虑针刺随机性,体现实际材料结构。针对面内拉伸性能,采用二维Linde准则定义无纬布层及针刺纤维束损伤,通过弹塑性本构描述网胎层损伤,选择内聚力牵引分离定律描述界面相损伤,由两步法预估所需损伤材料参数。通过ABAQUS/Standard预测面内拉伸性能,拉伸模量、拉伸强度、失效应变、应力-应变曲线及损伤形式与试验结果基本一致,并分析各区域损伤演化过程,进行模型优化。针对层间剪切性能,扩展Linde准则为三维形式以描述无纬布层及针刺纤维束损伤,采用考虑拉压的von-mises准则定义网胎层损伤,由针刺纤维束性能预估内聚力单元材料参数。通过ABAQUS/Explicit预测了层间剪切性能,层间剪切强度、失效位移、剪应力-位移曲线及损伤形式与试验结果基本吻合,并研究各位置子区域及界面相损伤过程,揭示材料的层间剪切损伤机理。在所提出的面内拉伸、层间剪切性能预测模型基础上,针对复杂成形工艺的锥形件,基于离散化思想对其进行建模和复杂材料属性赋予,模型考虑了缠绕工艺复杂性,通过三维Tsai-Wu准则进行锥形件失效分析并指导成形工艺。

关键词： 2.5D针刺C/SiC复合材料   高速冲击   超声振动拉伸   力学行为  

摘要： 陶瓷基复合材料具有高硬度、高耐磨性、高抗压强度、强韧性、耐腐蚀性强等优点,在航空航天热端部件、高超音速飞行器等严苛极端环境中得以广泛应用。随着飞行器性能提升和高安全要求,对陶瓷基复合材料的力学性能和可靠性提出了挑战。本文以2.5D针刺C/Si C复合材料为研究对象,对高速冲击下的力学行为进行分析,并与单轴拉伸试验进行对比。基于高速冲击本构关系分别建立超声振动拉伸下材料的本构关系与失效模型,同时采用设计装置进行超声振动拉伸试验,结合本构关系、失效模型及高速冲击试验结果对超声振动拉伸力学行为进行探讨。本文的主要研究内容和研究结果如下: (1)对2.5D针刺C/Si C复合材料试样进行室温下单轴拉伸和霍普金森压杆高速冲击试验(SHPB),分别对材料单轴拉伸和高速冲击下的力学行为进行对比分析。首先进行单轴拉伸试验,通过对比不同拉伸速率下的应力应变曲线与断口形貌,得到抗拉强度与拉伸速率成正相关的试验结果,并讨论材料在拉伸过程中渐进损伤的力学损伤失效行为;进行SHPB高速冲击压缩试验,结合不同冲击速度下的应力应变曲线与断口形貌,得到材料动态压缩时的失效形式,并发现材料抗压强度随冲击速度的增大呈现先增大后减小趋势。对材料断口形貌进行观察,发现与准静态加载不同,高速冲击下材料纤维-基体界面强度更强;最后总结计算二者试验应变率,确定材料的应变率敏感性。 (2)建立超声振动拉伸下的力学失效模型。首先建立材料应变率相关本构方程,并与单轴拉伸试验和高速冲击试验得到的应力应变曲线进行拟合,最终拟合结果较好;基于应变率本构方程,在应力叠加效应、软化效应的基础上建立了超声振动拉伸下材料的本构关系;通过单轴拉伸试验得到材料的失效形式,对不同失效形式分别建立了失效模型,包括基体开裂模型、纤维断裂模型、纤维-基体界面脱粘模型,根据模型分析材料拉伸失效过程,并在其基础上,建立超声振动拉伸下的失效模型,发现拉伸过程中超声振动激励可减小界面脱粘长度、促进纤维断裂。 (3)设计超声振动拉伸装置,对2.5D针刺C/Si C复合材料超声振动拉伸力学行为进行研究。在确定超声电源和换能器的前提下,为达到试验可调节不同振幅的要求,采用理论计算与仿真验证相结合的方法设计变幅杆和工件尺寸,并对设计的超声谐振系统进行了阻抗分析和振幅测试,仿真与测试结果满足试验要求;对不同振动方式及超声振幅下的超声振动拉伸试验结果进行对比,结合本构关系发现,超声能量场的作用改变了材料内部的变形机制,引入超声能量后,材料表现出明显的声学软化,软化程度与振动时间和振幅呈正相关。同时,超声会对材料产生周期性的瞬时高速冲击,使材料界面强度更强,纤维脱粘长度更短,纤维更易断裂。说明超声振动的附加有助于材料的高效去除,为材料的2.5D针刺C/Si C复合材料的超声加工提供依据。 图46副,表9个,参考文献87篇。

关键词： 河湖泥沙   胶凝改性   力学性能   微观机理  

摘要： 河道湖泊中淤积泥沙的处理是世界性难题,大量的泥沙淤积会影响河流的泄洪和通航能力,给沿岸的农业生产、生态环境和社会带来不利影响,清淤后淤泥的露天堆放不仅会造成土地资源的浪费,还会带来严重的环境污染问题。本论文以河道淤积泥沙为原材料,研究了泥沙在不同改性剂、不同掺合料、不同养护条件改性后的力学性能和抗蚀性能,探索了使用改性河湖淤积泥沙研制防汛石材的可能性。并借助激光粒度分析、力学性能分析、X射线衍射分析（XRD）、热重分析（TG-DTG）及扫描电子显微镜分析（SEM-EDS）等测试对改性泥沙复合材料的力学、微观结构与反应产物等进行了分析。研究内容和结果如下:（1）以小滦河泥沙为原材料,硅酸钠溶液、生石灰、Na2SO4为改性剂对泥沙进行胶凝改性。改变硅酸钠溶液模数,生石灰、Na2SO4的掺量和养护条件,探究改性泥沙试件抗压强度变化规律和抗蚀性能。结果表明:改性泥沙试件抗压强度随硅酸钠溶液模数的减小而提高,模数过低会出现碱析出现象;在一定范围内,改性泥沙试件的抗压强度随生石灰掺量的增加而增加;硫酸盐类改性剂会引起试件崩解;自然养护和标准养护对试件抗压强度的影响差别不大,泡水养护会削弱试件后期强度,高温养护可以明显改善改性泥沙试件的力学性能。不加掺合料时改性泥沙试件在生石灰掺量10%,养护龄期为60d时抗压强度达到最高6.21MPa,且具有一定的耐水耐酸碱性能。（2）确定改性剂最佳掺量后,在泥沙复合材料中分别单独加入矿粉、粉煤灰、赤泥、煤矸石四种掺合料,探究掺合料种类、掺量对改性泥沙试件抗压强度和抗蚀性能的影响。结果表明:掺合料的加入能够大幅度提高改性泥沙试件的抗压强度,在一定范围内,抗压强度随着掺合料掺量以及养护龄期的增加而增加,其中矿粉对抗压强度促进作用最佳。加入掺合料后,改性泥沙试件在矿粉掺量30%,养护龄期为90d时抗压强度达到最高34.12MPa,远高于无掺合料改性泥沙试件,其抗蚀性能也优于无掺合料改性泥沙材料。（3）为了少使用矿粉、粉煤灰而多用赤泥、煤矸石等工业废料,使用赤泥、煤矸石分别替代部分矿粉、粉煤灰,从而探究两种掺合料复掺对改性泥沙复合材料力学性能和抗蚀性能的影响。结果表明:掺合料复掺改性泥沙试件抗压强度随矿粉、粉煤灰用量的增加和赤泥、煤矸石掺量的减少而增加。且掺合料复掺改性泥沙材料的耐水耐酸碱侵蚀性能与掺合料单掺改性泥沙材料相似,相较于无掺合料改性泥沙复合材料有明显提升。掺合料复掺时,改性泥沙试件在矿粉掺量12%、赤泥掺量3%,养护龄期为90d时抗压强度达到最高22.51MPa,具备一定的耐水耐酸碱性能,满足作为防汛石材的条件。（4）XRD、TG-DTG、SEM-EDS测试结果表明,改性后泥沙的矿物晶相相较于原样钠长石和微斜长石衍射峰有所降低,且有新的方解石、水化硅酸钙衍射峰生成,加入掺合料后衍射峰变化更加明显;改性泥沙吸热峰变化相较于改性前在100℃-250℃时C-S-H凝胶和结合水分解质量损失有所增加;改性后泥沙试件产物为絮状C-S-H凝胶和Ca CO3,提高了试件的致密性。