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超高性能钢纤维水泥基复合材料-高延性水泥基材料复合梁的制备及弯曲性能 被引量：6
1
作者 马瑞 郭丽萍 +2 位作者 谌正凯 李天宇 孙伟 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期377-383,共7页
研究了无配筋条件下超高性能钢纤维水泥基复合材料(UHPFRCC)与高延性水泥基复合材料(HDCC)复合梁试件的弯曲变形性能.通过纯剪切强度测试,比较了界面处理工艺对界面粘结性能的影响.通过弯拉实验测试了复合梁试件在弯曲载荷下的变形性能... 研究了无配筋条件下超高性能钢纤维水泥基复合材料(UHPFRCC)与高延性水泥基复合材料(HDCC)复合梁试件的弯曲变形性能.通过纯剪切强度测试,比较了界面处理工艺对界面粘结性能的影响.通过弯拉实验测试了复合梁试件在弯曲载荷下的变形性能,并与纯UHPFRCC梁的变形能力进行对比.结果表明,不同的界面处理工艺决定了界面粘结性能.最佳的界面处理方法能使界面粘结强度高于HDCC基体本身强度,界面过渡区基体致密,没有明显的微观缺陷.UHPFRCC-HDCC复合梁在弯拉荷载下,极限抗弯强度达到13.4 M Pa,跨中最大挠度为2.8mm.HDCC能通过自身的多缝开裂增加裂缝数目来改善变形能力.与UHPFRCC梁相比,UHPFRCC-HDCC复合梁弯曲时,塑形变形明显,并具有更大的弯曲挠度. 展开更多
关键词 高延性水泥基材料 超高性能钢纤维水泥基复合材料 复合梁 弯曲挠度 界面剪切强度
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生态型高延性水泥基复合材料的可适性设计理论与可靠性验证Ⅰ:可适性设计理论 被引量：3
2
作者 郭丽萍 谌正凯 +1 位作者 陈波 杨亚男 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期744-749,共6页
目前,国内普遍使用多元化固体废弃物粉末和自主研发的高强高模合成纤维来制备生态型高延性水泥基复合材料(Ecological high ductility cementitious composites, Eco-HDCC)。然而,原有高延性水泥基复合材料经典设计理论中的理论判据与现... 目前,国内普遍使用多元化固体废弃物粉末和自主研发的高强高模合成纤维来制备生态型高延性水泥基复合材料(Ecological high ductility cementitious composites, Eco-HDCC)。然而,原有高延性水泥基复合材料经典设计理论中的理论判据与现有Eco-HDCC材料的实际情况不完全相符,已不能适用于这类多元复合Eco-HDCC材料的可靠性设计与性能调控,因此,迫切需要对该经典材料设计理论进行修正和优化。本研究引入纤维分散系数和主裂缝断面有效纤维体积率两个修正参数,重新限定四个控制参数的取值范围,对经典HDCC设计理论进行了优化修正,并通过测试典型配比Eco-HDCC的宏观力学性能、微观力学性能与纤维分散度,评价可适性设计理论的合理性。研究结果证明,当采用本研究修正后的可适性设计理论并将关键设计参数取值范围控制于0.75≤α~*≤1、V_(f,effect)>1.5%、PSH_1>2.0、PSH_2>1.2时,Eco-HDCC材料可稳定实现高延性(单轴拉伸荷载下的极限应变超过2%)和多缝开裂的特性。本研究结果不仅可使采用多元化固体废弃物粉末和国内自主研发的高强高模PVA纤维制备的Eco-HDCC复合材料的设计过程更加有据可依、灵活可靠,而且能使其满足不同延性和性价比的工程需求,具有重要的理论意义和工程指导价值。 展开更多
关键词 生态型高延性水泥基复合材料 可适性设计理论 有效纤维体积率 纤维分散系数 微观力学性能
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水泥基胶凝材料氧化物含量与氯离子结合量的定量关系 被引量：5
3
作者 郭丽萍 薛晓丽 +2 位作者 曹园章 费香鹏 丁聪 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期2039-2045,共7页
为揭示氯盐溶液及存在硫酸盐复合盐溶液中氯离子对水泥基材料的侵蚀特性,合理选用氯盐环境下水泥基材料组分,减小海洋环境和盐湖卤水对混凝土造成的氯离子侵蚀问题,本工作通过添加矿物掺合料(矿渣和粉煤灰)改变主要氧化物含量,研究水泥... 为揭示氯盐溶液及存在硫酸盐复合盐溶液中氯离子对水泥基材料的侵蚀特性,合理选用氯盐环境下水泥基材料组分,减小海洋环境和盐湖卤水对混凝土造成的氯离子侵蚀问题,本工作通过添加矿物掺合料(矿渣和粉煤灰)改变主要氧化物含量,研究水泥基材料氧化物含量与氯离子结合量的关系。采用等温吸附法测试样品的氯离子结合量,采用X射线衍射仪(XRD)和同步热分析仪(TG-DSC)表征侵蚀产物。实验结果表明,在氯盐溶液侵蚀下,水泥基材料的氯离子结合量与其Al 2O 3、SiO 2含量成正比,与CaO含量成反比。在硫酸盐存在的复合盐溶液侵蚀下,硫酸盐浓度较低(3.5%NaCl+0.5%Na 2SO 4)时,氯离子结合量略有下降,测试结果表明Friedel盐的生成量不会因硫酸根离子的引入而降低,此时两种离子没有明显的竞争关系;当硫酸盐浓度提高到5%Na 2SO 4时,氯离子结合量下降显著,实验结果表明Friedel盐的生成量降低,两种离子间竞争关系显著,但不影响氧化物含量与氯离子结合量之间的相关性。 展开更多
关键词 氧化物含量 氯离子 硫酸根离子 水泥基材料
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轻质保温高延性水泥基复合材料的拉伸性能与耐久性能 被引量：4
4
作者 丁聪 郭丽萍 +3 位作者 雷东移 徐燕慧 朱玉 邓忠华 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期1652-1658,共7页
本研究采用引气剂与PVA纤维制备出密度等级为A10、强度等级达C20的轻质保温高延性水泥基复合材料(LIHDCC),并研究了不同纤维体积掺量时LIHDCC的基本力学性能、导热性能、单轴拉伸性能、纤维/基体界面粘结性能、抗冻性能、抗氯离子渗透... 本研究采用引气剂与PVA纤维制备出密度等级为A10、强度等级达C20的轻质保温高延性水泥基复合材料(LIHDCC),并研究了不同纤维体积掺量时LIHDCC的基本力学性能、导热性能、单轴拉伸性能、纤维/基体界面粘结性能、抗冻性能、抗氯离子渗透性能及其孔结构。结果表明,纤维体积掺量为1.5%和2.0%的LIHDCC的抗压强度均可以达到C20;导热系数分别为0.08 W/(m·K)和0.10 W/(m·K);极限拉伸应变分别为0.72%和0.85%;纤维在基体中的平均化学粘结力为6.92 J/m^2,摩擦应力和滑移硬化系数分别为1.25 MPa和0.42;LIHDCC具有较好的抗氯离子渗透性能及抗冻融能力;通过X射线层析扫描(X-CT)技术对LIHDCC孔径大小与孔的分布进行分析,引气剂引入的气泡分布均匀,气泡平均直径在0～1 mm。 展开更多
关键词 轻质保温 延性 导热系数 抗渗 抗冻融 孔结构分析
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高延性地质聚合物复合材料性能及微结构研究进展 被引量：4
5
作者 吕邦成 郭丽萍 +3 位作者 丁聪 吴建东 曹园章 陈波 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期226-236,共11页
基于桥联法则理论、经微观力学设计而成的高延性水泥基复合材料(HDCC)以其拉伸荷载下具有的多缝开裂和应变硬化性能而优于普通混凝土,然则其发展仍受制于高制备成本及碳排放。近10年来,绿色经济性地质聚合物/碱激发材料与纤维复合增韧... 基于桥联法则理论、经微观力学设计而成的高延性水泥基复合材料(HDCC)以其拉伸荷载下具有的多缝开裂和应变硬化性能而优于普通混凝土,然则其发展仍受制于高制备成本及碳排放。近10年来,绿色经济性地质聚合物/碱激发材料与纤维复合增韧的高延性复合材料(HDGC)得到研究与发展。本文在概述地质聚合物/碱激发材料反应机理及HDCC材料设计理论的基础上,主要综述了HDGC基本性能与微结构的已有最新研究进展。研究表明,制备HDGC具有可行性且制备的HDGC表现出高延性复合材料所具备的力学响应特点,包括压缩、拉伸应变硬化、界面微观力学、弯曲、抗冲击性能等。然而,受材料组成复杂等因素影响,HDGC力学和微结构依赖于地质聚合物/碱激发材料基体化学性质的改变。HDGC同时具有更小的裂缝宽度而利于材料自修复、较大收缩值以及潜在的良好耐久性。此外,基于有限研究,对比了HDGC与HDCC的相似与差异,以期更好地了解地质聚合物/碱激发材料被用作HDCC替代品时应注意的条件。最后进一步对HDGC存在的问题和研究方向做出了总结与展望。 展开更多
关键词 高延性 地质聚合物 碱激发 应变硬化 微结构
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隧道用纤维素纤维混凝土在弯拉荷载作用下的耐久性 被引量：22
6
作者 郭丽萍 张文潇 +2 位作者 孙伟 谌正凯 丁聪 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期612-618,共7页
针对隧道衬砌结构混凝土在服役过程中承受弯拉荷载的实际情况,研究了纤维素纤维混凝土分别在加载40%四点抗弯强度和不加荷载条件下的抗氯离子渗透性、抗碳化、抗冻融及抗硫酸盐侵蚀等耐久性能及其微观机理,并与未加载的普通素混凝土耐... 针对隧道衬砌结构混凝土在服役过程中承受弯拉荷载的实际情况,研究了纤维素纤维混凝土分别在加载40%四点抗弯强度和不加荷载条件下的抗氯离子渗透性、抗碳化、抗冻融及抗硫酸盐侵蚀等耐久性能及其微观机理,并与未加载的普通素混凝土耐久性能进行了对比分析.结果表明：由于纤维素纤维具有独特的空腔结构和亲水性,可在硬化混凝土基体中乱向均匀分布并显著优化混凝土的孔隙结构,使得未加载的纤维素纤维混凝土与基准素混凝土相比,耐久性显著提高,电通量仅降低25%,不同龄期碳化深度减小0.9～2.5 mm.与未加载的纤维素纤维混凝土相比,加载后的纤维素纤维混凝土耐久性略有削弱,电通量增加了17%,不同龄期碳化深度加深了0.2～1.3 mm;但与未加载的基准素混凝土相比,加载后的纤维素纤维混凝土耐久性仍有所提高,电通量仅降低了12%,不同龄期碳化深度减小0.4～1.2 mm;200次硫酸盐干湿循环后,加载后的纤维素纤维混凝土相对动弹性模量仍比未加载的基准素混凝土高出3%. 展开更多
关键词 隧道混凝土 纤维素纤维 耐久性 微观机理
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氯离子与硫酸根离子在水化硅酸钙表面竞争吸附的分子动力学研究 被引量：8
7
作者 郭丽萍 费香鹏 +2 位作者 曹园章 薛晓丽 丁聪 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期34-41,共8页
水化硅酸钙凝胶(C-S-H)是水泥基材料中主要起粘结作用的胶体,也是发生氯离子和硫酸根离子物理吸附的主要原因。由于实验方法无法直观表现C-S-H物理吸附的过程以及吸附量随时间的变化规律,本研究采用分子动力学模型模拟C-S-H物理吸附氯... 水化硅酸钙凝胶(C-S-H)是水泥基材料中主要起粘结作用的胶体,也是发生氯离子和硫酸根离子物理吸附的主要原因。由于实验方法无法直观表现C-S-H物理吸附的过程以及吸附量随时间的变化规律,本研究采用分子动力学模型模拟C-S-H物理吸附氯离子及硫酸根离子的过程,探究吸附过程中氯离子和硫酸根离子之间的交互作用关系。模拟利用配位数并结合等温吸附法计算了3.5%NaCl溶液及3.5%NaCl+3.5%Na2SO4复合溶液中Cl^(-)和SO_(4)^(2-)的吸附量。研究发现:物理吸附作用包括离子间的近程库伦(Coulomb)作用以及长程范德华(VDW)作用,SO_(4)^(2-)抑制了C-S-H对Cl^(-)的吸附,减弱了C-S-H对Cl^(-)的长程VDW作用,但并没有减少位点对Cl^(-)的吸附量,只是延缓了吸附发生的时间;SiOCa+是Cl^(-)及SO_(4)^(2-)的主要吸附位点,SiOH可以吸附少量Cl^(-),但对SO_(4)^(2-)无明显吸附作用,且SiOCa+与SiOH位点存在竞争关系。两种溶液中C-S-H凝胶对Cl^(-)的吸附量相差不大,约为0.06 mmol/g,对SO_(4)^(2-)的吸附量约为0.02 mmol/g。由分子动力学计算得出的C-S-H的离子吸附量,与通过测试实验合成的C-S-H及水泥浆体中的C-S-H的离子吸附量相符,由此可以证明分子动力学模拟可准确、可靠地表征侵蚀离子在水泥基材料内的复杂交互作用。 展开更多
关键词 C-S-H吸附 动力学模型 氯离子 硫酸根离子 物理吸附
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超高性能混凝土早期600℃抗爆裂性能研究 被引量：8
8
作者 吴建东 郭丽萍 +1 位作者 曹园章 费香鹏 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期140-145,共6页
超高性能混凝土(UHPC)是一种先进的水泥基材料,具有超高强度、韧性和耐久性,已被广泛应用于工程结构中。然而,在高温条件下,UHPC致密的微观结构和极低的渗透性,使其极易发生爆裂剥落现象,进而影响构件的使用寿命。本工作采用钢纤维(ST)... 超高性能混凝土(UHPC)是一种先进的水泥基材料,具有超高强度、韧性和耐久性,已被广泛应用于工程结构中。然而,在高温条件下,UHPC致密的微观结构和极低的渗透性,使其极易发生爆裂剥落现象,进而影响构件的使用寿命。本工作采用钢纤维(ST)和聚丙烯(PP)纤维混杂的方式研究了UHPC早期力学性能和抗渗性能,并利用X射线衍射仪(XRD)、同步热分析仪(TG)、扫描电子显微镜(SEM)、压汞(MIP)等测试方法研究了UHPC的早期抗高温爆裂剥落的机理。结果表明,掺加体积分数为0.4%的聚丙烯纤维可以有效抑制UHPC在早期的高温(600℃)爆裂行为;高温加热后,蒸汽养护下的UHPC力学性能比标准养护下的表现更加优异,且相比于高温前,蒸汽养护下的抗压强度和弯曲强度损失量分别为15.1%和30.9%,而标准养护下的抗压强度和弯曲强度损失量分别为18.5%和26.9%;高温后的抗渗性能满足P5等级;蒸汽养护促进了UHPC早期内部水泥水化和矿物掺合料的火山灰反应,生成更多的水化产物,且消耗了更多的游离水;高温加热后的UHPC内部结构中,通过PP纤维熔化留下的孔道和基体中水化产物的收缩、分解引起的孔隙粗化可对水蒸汽进行泄压,从而避免UHPC在早期进行高温后发生爆裂的情况。 展开更多
关键词 超高性能混凝土 养护方式 高温处理 微观结构 机理分析
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