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关键词： 固废基胶凝材料   全固废混凝土   力学性能   耐久性能   水化过程   固废资源化利用  

摘要： 随着城市化和基础设施建设的高速发展,固废混凝土因其环保和经济优势而受到广泛关注。目前,关于全固废混凝土的研究主要集中在胶凝材料和骨料方面,但其研究形式较为单一,即单一的采用固废基胶凝材料或采用以尾矿、废石制备而成的骨料制备固废混凝土,而真正意义上的全固废混凝土则是胶凝材料和骨料二者均100%固废制备而成的混凝土,但是全固废混凝土的研究较少,仍需进行较为细致的研究,更有利于消纳大宗固废,为实际工程应用提供参考。 本论文采用钢渣-矿渣-脱硫石膏基固废胶凝材料和尾矿废石骨料制备了C30全固废混凝土,对其力学性能及耐久性能进行研究,并从微观角度对其水化过程进行了研究。结果表明: （1）力学性能方面,全固废混凝土具有早期强度较低,但随龄期的增加,抗压强度持续增长,28 d立方体抗压强度达到了47.4 MPa,90 d时强度逐步增长到了55.7MPa,甚至超过了普通硅酸盐水泥混凝土的抗压强度50.6MPa;在抗折强度方面,28d抗折强度达到了5.75 MPa,相比低于水泥对照组的6.63 MPa,但完全满足C30混凝土所要求的4.5 MPa,满足实际工程中建设要求; （2）耐久性能方面,全固废混凝土具有优异的性能,尤其是抗氯离子渗透性能具有明显的优势,全固废基混凝土的电通量计算结果平均值为142C,远小于水泥对照组的685C,抗氯离子渗透性能等级可达Q-V;但因其胶凝体系内部碱性较弱导致早期水化速度慢,水化产物较少,进而造成强度低和整体结构孔隙率大的,CO2更容易进入体系内部,使其抗碳化性能较弱;此外,全固废混凝土具有优异的抗冻性能,其抗冻等级能达到F200。 （3）水化过程方面,钢渣率先水化为体系提供碱性环境,同时与脱硫石膏复合激发矿渣活性,三者协同作用,生成了大量的针状棒AFt和C-A-S-H凝胶,两种产物相互交织,使内部结构更加致密。

关键词： 椰子纤维   钢纤维   高性能混凝土  

摘要： 混凝土是当代建筑工程领域最常见的土木工程材料之一，具有原料取材丰富、价格低廉、生产工艺简单等特点。本研究将椰子纤维（CF）与钢纤维（SF）混合后，加入高性能混凝土（HPC）中，分析了纤维增强下HPC的抗压强度、劈拉强度的变化情况，研究了纤维增强下HPC的吸水能力和超声脉冲速度。实验结果表明，在HPC中加入不同比例的椰子纤维与钢纤维混合物，HPC的抗压强度和劈拉强度均有较明显的提升。本文旨在丰富材料研发人员对HPC力学性能的认识，为材料研发人员进一步开展关于HPC的研究和应用提供参考，为我国新型建筑材料的研发提供一定的理论和技术支撑。

关键词： 土力学   核磁共振   温控动三轴   未冻水   含冰量   动弹性模量  

摘要： 冻融过程中，温度引起未冻水含量和含冰量的变化，进而影响冻融期间土体动力性能。基于此，采用朔黄重载铁路路基细粒填料——非饱和粉土，结合列车实际运营情况，开展冻结和融化过程中，不同初始含水率(10%,14%,18%)试样的核磁共振与温控动三轴试验，分析冻融过程中非饱和粉土未冻水质量含水率、含冰量与动弹性模量的关系，尝试探究土中冰水相变对宏观动力学特性的影响。主要结论如下：(1)降温过程中，从冻结温度降温至过冷温度过程中，未冻水含量大幅减少，含冰量和动弹性模量快速增加；之后随着温度持续降低，未冻水含量缓慢降低，含冰量和动弹性模量缓慢增加；继续降温至-15℃的过程中，发生相变的水分有限，且最终均有1%左右的液态水存在；(2)土体处于融化状态时，由于自由水的润滑作用，试样动弹性模量随初始含水率升高而降低；土体处于冻结状态时，由于冰胶结力作用，且冰在试样中的赋存状态不同，导致初始含水率14%试样冻结后的动弹性模量最大，初始含水率10%试样次之，初始含水率18%试样最小；(3) 3组试样在冻融过程中均体现出动弹性模量与未冻水含量成反比、与含冰量成正比的规律。

关键词： 风积沙粉体   碱激发   纳米压痕试验   界面过渡区   灰色理论   韦布分布  

摘要： 为研究环保型绿色混凝土,本文利用内蒙古地区风积沙与沸石,磨粉激发后替代水泥配制新型碱激发水泥基风积沙砂浆与混凝土。首先利用正交试验设计“三因素三水平”的9组砂浆配比,制得碱激发水泥基风积沙砂浆（AAZM）,通过抗压试验和抗折试验测得其力学性能,利用微观试验对其增强机理进行探究,确定胶凝材料在混凝土中的掺量;之后按不同粉体掺量（20%、30%、40%）制备三组碱激发水泥基风积沙混凝土（AAZC-2、AAZC-3、AAZC-4）,通过抗压试验、劈裂抗拉试验确定其力学性能,利用纳米压痕试验测定其界面过渡区微观力学性能,之后研究其在冻融、干湿、硫酸盐侵蚀等单一或耦合工况下损伤劣化过程、劣化机理及耐久性能。微观试验采用核磁共振技术（NMR）、X射线衍射（XRD）、场发射扫描电镜（FESEM）、傅里叶红外光谱分析（FT-IR）、热重分析（TG）研究其孔隙特征、孔隙变化规律、晶体结构变化、微观形貌、化学键变化、水化产物等微观特性,结合宏观及微观试验结果,探讨风积沙-沸石复合粉体激发机理及其对风积沙混凝土力学及耐久性能影响机理,结果表明: 1.碱激发水泥基风积沙砂浆具有良好力学性能,其“三因素”（粉体混合比例、粉体掺量、氢氧化钠掺量）最优比例分别为5:5、30%、4%。 2.不同粉体掺量下碱激发水泥基风积沙混凝土力学性能由高到低分别为AAZC-3组、AAZC-2组、AAZC-4组。 3.通过XRD试验、FTIR试验、TG试验可知碱激发粉体材料在砂浆和混凝土中的激发机理类似:水泥水化产生大量C-S-H凝胶、CH晶体和AFt形成初始基体,风积沙粉和沸石粉在氢氧化钠的激发下产生[H3Si O4]-、[H3Al O4]-、[Al（OH）6]3-等原子团,二次水化后生成了具有强度的C-S-H凝胶、C-A-S-H凝胶、钾A型沸石等水化产物,该过程中风积沙粉提供了更多的钙离子,沸石粉提供了更多的Si O2,体现了两种粉体复掺的优势。 4.纳米压痕试验表明碱激发粉体的二次水化减少了骨料-浆体界面中聚集的水,减少了界面处的水灰比,在界面过渡区产生了更多的水化产物,提高界面过渡区密实度,缩小界面过渡区的厚度。 5.由核磁共振试验表明三组混凝土中AAZC-3孔隙最少,证明该配合比材料可在水泥水化的基础上进一步填充了孔隙,孔径分布表明AAZC-3内部小孔最多,大孔最少,孔隙分布较好,结合SEM图像可知AAZC-3组基体密实,对混凝土强度提升有利。 6.在清水冻融和硫酸盐冻融循环试验中AAZC-3抗冻性最好,这是由于其内部孔隙分布较好,在清水冻融循环试验中可以减少水冻胀导致的对孔隙的应力,在硫酸盐冻融循环试验中可以减缓硫酸盐与基体反应的速度,有利于减小混凝土内部生成AFt产生的膨胀应力。 7.硫酸盐干湿循环试验中AAZC-3强度耐蚀系数下降最慢,抗硫酸盐侵蚀性最好,这是由于AAZC-3组内水泥和碱激发粉体比例较好,水泥与碱激发粉体反应较为完全,水泥内部C3A减少,碱激发浆体内[Al（OH）6]3-减少,故与硫酸钙反应生成钙矾石的可能性降低,减少混凝土内的体积膨胀。 8.通过灰熵关联度计算混凝土在清水冻融循环、硫酸盐冻融循环与硫酸盐干湿循环试验中宏观性能与孔径分布的关联度效果较好,混凝土在进行耐久性试验前小孔越少其耐久性能越好,与实验结果相吻合。 9.利用G（1,m）模型分别预测碱激发水泥基风积沙砂浆抗压、碱激发水泥基风积沙混凝土抗压强度和碱激发水泥基风积沙混凝土界面过渡区微观弹模和微观硬度表明模型预测较准确,其相对误差分别为:4.75%、0.67%、0.61%和0.86%。 10.利用Weibull分布分别预测碱激发水泥基风积沙混凝土在清水冻融循环、硫酸盐冻融循环与硫酸盐干湿循环条件下的服役寿命,三组试验中R2大于0.9,证明模型预测值较好,AAZC-3组预测寿命满足工程实际需要。

关键词： 碳纤维混凝土   氯盐冻融   损伤模型   劣化损伤机理   力学性能  

摘要： 我国西北盐渍地区和沿海地区的混凝土结构,长期处于盐溶液侵蚀环境,导致混凝土耐久性受到严重威胁,因此研究氯盐环境同冻融环境引起混凝土结构劣化以及破坏机制具有十分重要的工程意义。本文通过开展不同碳纤维掺量混凝土动静态力学性能试验,选取最优碳纤维掺量混凝土。将碳纤维混凝土（Carbon Fiber Reinforced Concrete,简称CFRC）与普通混凝凝土（Ordinary Concrete,简称OC）浸入氯盐溶液进行不同冻融循环次数试验,进行动静态力学性能试验,研究氯盐冻融耦合环境下CFRC的力学性能变化规律及劣化机理。具体研究内容如下: （1）制备不同碳纤维掺量混凝土进行单轴力学强度性能试验。试验结果表明:当碳纤维掺量为0.4%时,CFRC综合性能最优。试件抗压强度较基准混凝土提高15.02%,劈裂抗拉强度提高51.12%,总应变能、弹性应变能达到峰值。基于能量耗散原理建立的损伤模型较好的描述了CFRC单轴压缩本构行为。 （2）使用SHPB装置对不同碳纤维掺量混凝土进行不同冲击气压下（0.3MPa、0.4MPa、0.5MPa、0.6MPa）动态力学性能试验。试验结果表明:试件在动态荷载作用下具有明显的应变率增强效应,动态抗压强度的提高是冲击气压和碳纤维掺量共同作用的结果。 （3）结合前文试验结果选取最优碳纤维掺量为0.4%,将选取的CFRC与OC进行不同应变率下(10-4s-1、5×10-4s-1、10-3s-1)静态力学性能试验。试验结果表明:不同应变速率下,OC与CFRC抗压强度均随应变速率的增大而提高,并且CFRC抗压强度较OC抗压强度分别提高了10.01%、15.02%、18.27%。 （4）将CFRC与OC浸入氯盐溶液中进行冻融循环试验,测试静态力学性能。结果表明:随着冻融循环次数的增加,试件损伤劣化程度加重,质量损失率呈增大趋势,强度呈先增大后减小趋势。在冻融循环次数为25次时,OC与CFRC强度达到最大值,分别为44.3MPa、50.3MPa。 （5）对经过氯盐冻融耦合作用的OC与CFRC开展不同冲击气压下动态力学试验,研究应变率、冻融损伤对CFRC动态力学性能的影响。试验结果表明:混凝土力学性能随冻融循环次数增加而降低,随应变率的增大而提高,碳纤维可以有效抵抗氯盐侵蚀以及冻融损伤。 图[41]表[20]参[82]

关键词： 渣土混凝土   流动性   抗压强度   外加剂   掺和料  

摘要： 针对工程渣土在建筑垃圾中占比大、利用率低的现状，为实现其二次利用，本文研究了外加剂及掺和料对渣土混凝土流动性和抗压强度的影响规律，以及外加剂及掺和料取最优值时对渣土混凝土性能的影响。实验结果表明，当加入渣土混凝土的外加剂与掺和料取值均为最优值时，掺有粉煤灰的渣土混凝土抗压强度最高，掺有早强剂的渣土混凝土抗压强度最低。通过上述实验，本文旨在帮助施工单位不断提高房屋建筑工程中渣土混凝土的利用效率与水平，推动绿色施工技术的创新发展。