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关键词： 土力学   钙质砂   循环荷载   静应力比   动应力比   抗剪强度  

摘要： 钙质砂是岛礁建设的重要材料之一，目前关于其循环剪切后的抗剪强度变化还鲜有报道。通过三轴固结排水和不排水剪切试验得到钙质砂和石英砂的抗剪强度，以静荷载下的抗剪强度为依据，开展不同静应力比和动应力比下的三轴不排水循环剪切试验及循环加载后的不排水剪切试验。结果表明：静应力比主要影响孔压发展上限，而动应力比不仅影响孔压发展上限，还影响循环结束时的应变值，这一规律在钙质砂中更为明显。孔压发展与静应力比负相关而与动应力比正相关。在同一循环荷载下，钙质砂累积孔压大于石英砂，并且在高动应力比下更容易发生液化。不同静应力比和动应力比的循环剪切后，砂土的偏应力峰值均有所降低。值得注意的是，以循环剪切结束时刻相比，静应力比的提升在一定程度上有利于循环后钙质砂剪切强度的提升，而动应力比的提升则一定程度上有利于循环后石英砂剪切强度的提升。

关键词： 地聚物混凝土   再生粗细骨料   力学性能   抗碳化性能   微观结构  

摘要： 为实现可持续发展战略目标,引领我国绿色低碳建筑行业发展,基于碱激发地聚合物反应原理,采用再生粗细骨料、粉煤灰、矿渣、硅灰等工业副产品固体废弃物制备地聚物再生混凝土（Geopolymer Recycled Concrete,GRC）,具有固废高消纳、低碳排放等优势。因地聚物与再生骨料协同工作机制复杂,地聚物再生混凝土碳化机理与微观组分演变规律尚不明确,不利于地聚物再生混凝土结构的安全和可靠。论文系统地开展了地聚物再生混凝土工作性能、力学性能、抗碳化性能和微观结构研究,研究结果为该类材料的工程应用提供理论支撑。主要内容包括: 1、地聚物再生砂浆与混凝土工作性能和力学性能试验研究。分析各因素（碱激发剂模数、矿渣掺量、碱胶比等）对地聚物再生砂浆与混凝土工作性能与力学性能的影响,明确了不同影响因素对砂浆与混凝土体积坍落度、凝结时间、抗压强度、抗折强度等影响规律。结果表明:随矿渣掺量增大和碱胶比的增大地聚物再生混凝土凝结时间缩短,抗压强度在28.62～52.03MPa之间,随矿渣掺量与碱胶比的提高而增大,εc在2.81～3.58×10-3之间,优于同等级再生骨料混凝土; 2、地聚物再生砂浆与混凝土抗碳化性能试验研究。分析各因素（碱激发剂模数、矿渣掺量、碱胶比、养护龄期）对地聚物再生砂浆与混凝土抗碳化性能影响,明确了不同影响因素对地聚物再生砂浆与混凝土碳化深度、抗压强度、抗折强度等随碳化时间变化规律。研究表明:随碳化时间增加,地聚物再生混凝土抗压强度与抗折强度均降低,28d碳化龄期下抗压强度降低23.2～64.3%,抗折强度降低14.3～29.8%;矿渣掺量与碱胶比提高均可提升砂浆与混凝土的抗碳化性能; 3、地聚物再生混凝土微观结构演变机理。分析了地聚物再生混凝土碳化前后物相组成、微观形貌与孔隙结构变化;评估了混凝土碳化深度预测模型对粉煤灰-矿渣基地聚物再生混凝土的适用性,揭示了地聚物再生混凝土碳化机理。结果表明:矿渣-粉煤灰基地聚物碳化反应主要生成产物为Ca CO3,反应过程中C-（A）-S-H凝胶发生脱钙造成基体内凝胶结构破坏造成孔隙率增加,导致混凝土性能劣化。 论文完成了地聚物再生混凝土工作性能、力学性能、抗碳化性能与微观结构试验研究,弥补现有研究的不足,为地聚物再生混凝土的实际工程应用提供理论依据。

关键词： 地聚物   透水混凝土   正交试验   透水性能   力学性能   抗侵蚀性能  

摘要： 近年来我国城镇化建设水平不断提高,城市建筑物数量和道路硬化面积的增加也给生态环境带来了负面影响。在我国东南沿海地区凸显出如“城市内涝”“酸雨侵蚀”等问题,酸雨还会带来进一步的硫酸盐侵蚀,破坏城市道路。透水混凝土具有连续多孔结构,可使地表水下渗,缓解城市排水压力。但水泥透水混凝土力学性能较差且易受酸雨和硫酸盐侵蚀,水泥作为其主要原材料,生产过程也会产生大量能耗和碳排放,实际应用受限。粉煤灰和矿粉属于工业固废,经济环保,经过碱激发后生成的地聚物凝胶具有三维网状结构,性质稳定,结构致密。因此本文以粉煤灰和矿粉作为前驱体材料,以水玻璃溶液和氢氧化钠作为碱激发剂制备地聚物透水混凝土,研究其在力学性能和抗侵蚀性能方面的提升,探究地聚物透水混凝土在解决城市内涝和路面侵蚀问题中的积极作用。主要研究内容如下: (1)设计四因素三水平正交试验共9个试验组,通过正交试验组地聚物透水混凝土力学性能试验,研究了碱激发剂模数、设计孔隙率、粉煤灰掺量和养护方式对地聚物透水混凝土7d、28d抗压强度及28d抗折强度的影响。得到各项因素对地聚物透水混凝土的力学性能影响程度为:设计孔隙率>粉煤灰掺量>碱激发剂模数>养护方式。力学性能最优组合为:设计孔隙率15%、碱激发剂模数1.4、粉煤灰掺量30%、养护方式标准养护。 (2)通过正交试验组地聚物透水混凝土透水性能试验,研究了不同影响因素对地聚物透水混凝土28d孔隙率、透水系数的影响。得到各项因素对地聚物透水混凝土透水性能影响程度为:设计孔隙率>碱激发剂模数>粉煤灰掺量>养护方式。透水性能最优组合为:设计孔隙率19%、碱激发剂模数1.6、粉煤灰掺量30%、养护方式高温后满水养护。曲线拟合结果显示孔隙率与透水系数高度相关。 (3)综合分析了设计孔隙率、碱激发剂模数、粉煤灰掺量和养护方式对地聚物透水混凝土力学、透水性能的影响。得到正交试验组中力学、透水性能最优组地聚物透水混凝土组合为设计孔隙率17%、碱激发剂模数1.4、粉煤灰掺量30%、养护方式标准养护。最优组地聚物透水混凝土28d抗压强度33.2MPa、抗折强度3.56MPa,孔隙率16.8%、透水系数3.45mm/s,相比水泥透水混凝土力学性能大幅提升。 (4)通过地聚物透水混凝土抗侵蚀性能试验,研究了最优组地聚物透水混凝土与水泥透水混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能、耐酸性能。发现地聚物透水混凝土在5%硫酸钠溶液干湿循环75次后其质量损失率和抗压强度耐蚀系数分别为水泥透水混凝土的24%、130%;在p H值为3的硫酸溶液全浸泡75d后其质量损失率和抗压强度耐蚀系数分别为水泥透水混凝土的20%、110%。受侵蚀后地聚水混凝土的透水性能仅受到轻微影响。通过微观试验观察到地聚物透水混凝土结构更加致密、生成侵蚀物质数量更少,进一步验证了其抗侵蚀性能优于水泥透水混凝土。 (5)通过地聚物透水混凝土经济性、环保性分析,研究了其与水泥透水混凝土在材料成本、性价比及碳排放量方面的差异。地聚物透水混凝土材料成本为水泥透水混凝土的1.06倍,但其性价比为水泥透水混凝土的1.2倍,并且制备每立方米地聚物透水混凝土的碳排放量仅为水泥透水混凝土的40%。地聚物透水混凝土在实际工程中的可用性更强。

关键词： 泡沫混凝土   蛋白质发泡剂   改性外加剂   力学性能  

摘要： 随着建筑行业对节能减排和轻质建材的需求日益增长，泡沫混凝土作为一种轻质、隔音、隔热的新型建筑材料，得到了广泛应用。然而，传统的泡沫混凝土制备过程中，通常采用表面活性剂作为发泡剂，虽然能够满足基本的性能要求，但在实际应用中仍存在一些问题。针对蛋白质发泡剂制备泡沫混凝土时存在的不足，本文展开了对蛋白质发泡剂的改性问题的研究。通过改变发泡剂浓度以及分别掺入6种改性外加剂来改善蛋白质发泡剂的性能，研究得到了发泡剂母液和水的最优配比为1:25，以及不同改性外加剂的最优掺量。将上述结论用于制备泡沫混凝土并测量其力学性能，试验结果表明，当在蛋白质发泡剂中添加0.1%的十二烷基苯磺酸钠时制备得到的泡沫混凝土力学性能得到了改善。

关键词： 混合砂混凝土   力学性能   工作性能   多工况耐久性能   微观结构  

摘要： 为缓解我国河砂资源短缺的现状,利用风积沙和机制砂制备混合砂替代天然河砂作为细骨料,进行混合砂混凝土性能研究。在我国内蒙古地区,有着丰富的风积沙和机制砂资源,若将混合砂混凝土应用于建筑工程中不但可以降低施工成本、缓解河砂资源短缺问题,而且可以实现废弃资源利用化和缓解居民受到风沙侵袭的现状。本研究以风积沙和机制砂制备强度等级为C30的混合砂混凝土为研究对象,对其进行了力学性能、工作性能以及多工况下的耐久性能研究,为混合砂混凝土的工程应用提供了理论依据。主要结论如下: 1.随着混合砂中风积沙含量的增加,混合砂混凝土的抗压强度整体呈现先增加后降低的趋势。混合砂中风积沙含量50%为抗压强度峰值含量,同时为受拉变形能力、韧性和黏结性变化的临界含量,当风积沙含量超过50%时,劈裂抗拉强度、抗折强度和粘结强度呈断崖式下降。 2.混合砂显著降低混凝土的坍落度,且随着混合砂中风积沙含量的增加,混凝土的坍落度呈先升高后降低的趋势,在风积沙含量30%时,坍落度达到峰值;随着水胶比和减水剂的增加,混合砂混凝土的坍落度显著提升,但混合砂混凝土的孔隙结构被严重削弱。 3.通过建立PSO-SVM和线性拟合模型,分别进行混凝土的立方体抗压强度的回归预测和混凝土在不同环境条件下的服役寿命预测得出,混合砂可以提升混凝土的服役寿命,同时证明了利用微观孔隙结构表征混凝土宏观力学性能的可行性。 4.在硫酸盐冻融循环工况下,在混合砂中风积沙含量为50%时,混合砂混凝土的耐久性相对最优;在冻融循环工况下,混凝土结构损伤随冻融介质中硫酸盐浓度的增加而增加,且氯离子可以加速硫酸盐对结构的侵蚀损伤,随氯离子浓度的增加而增加;在硫酸盐干湿循环工况下,混合砂中风积沙和机制砂的比例为1:1时,混合砂混凝土的耐久性达到相对最优;混凝土在不同工况下的结构损伤程度:硫酸盐冻融循环工况<硫酸盐干湿循环工况<硫酸盐冻融干湿耦合循环工况,且在硫酸盐冻融干湿耦合工况下,干湿循环起主导侵蚀作用。 5.硫酸盐侵蚀作用下,混合砂混凝土在不同工况下孔隙结构损伤呈不同的变化规律。干湿循环工况下孔隙体积增长最大,多倍浓度工况下大孔隙占比提升最高,初始损伤工况下大孔隙转化量最高。 6.混合砂通过提升混凝土结构的致密性,改善混凝土的抗蚀耐久性,在NH4CL加速溶蚀工况下,混合砂混凝土的溶蚀深度增长速率比普通河砂混凝土低0.027mm/d、结构损伤同样低于普通河砂混凝土。

关键词： 以3～8个为宜  

摘要： 《岩土力学》是中国科学院武汉岩土力学研究所主办的综合性岩土力学与工程学术期刊。为全国中文核心期刊，《中国知网》《中文科技数据库》《万方数据》全文收录。被中国科学引文数据库（CSCD）、中国科技论文统计源期刊(CSTPCD)、中国学术期刊综合评价网数据库（CAJCED）等国内数据库，以及EI、ESCI、SCOPUS、CA、JST、DOAJ等国际重要数据库检索收录。