检索结果-内蒙古大学图书馆

硅酸盐学报 2022年第2期50卷 533-543页

作者：李凯赵雯史才军湖南大学土木工程学院绿色先进土木工程材料及应用技术湖南省重点实验室长沙410082 湖南省绿色先进土木工程材料国际科技创新合作基地长沙410082

水泥水化是十分复杂的物理与化学反应过程,这一过程直接决定了硬化水泥浆体的微观结构和宏观性能。传统的实验方法普遍存在耗时费力、成本高等不足。利用计算机模拟来阐明水泥水化和微结构演变机制已成为当前的研究热点。首先介绍了水... 详细信息

水泥水化是十分复杂的物理与化学反应过程,这一过程直接决定了硬化水泥浆体的微观结构和宏观性能。传统的实验方法普遍存在耗时费力、成本高等不足。利用计算机模拟来阐明水泥水化和微结构演变机制已成为当前的研究热点。首先介绍了水泥水化模型的发展演变过程,并对比分析了不同模型的优缺点。然后,结合水泥水化模拟的最新研究进展,着重介绍了非球形水泥颗粒的水化模型、水化硅酸钙凝胶纳米尺度的研究现状。最后,基于相关模型的应用情况,探讨了矿物掺合料对水泥浆体水化过程和微观结构的影响,并对水泥基材料的宏观性能(如介质传输、氯离子扩散和微裂纹扩展)进行了预测。

关键词：计算机模拟水泥基材料非球形颗粒水化硅酸钙

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钢纤维形状和养护制度对超高性能混凝土强度及韧性的影响

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材料导报 2024年第15期38卷 135-145页

作者：陈聪聪吴泽媚胡翔史才军湖南大学土木工程学院绿色先进土木工程材料及应用技术湖南省重点实验室长沙410082 湖南省绿色先进土木工程材料国际科技创新合作基地长沙410082

热养护和掺加异形钢纤维是提高超高性能混凝土(UHPC)强度并改善韧性的有效技术手段。研究了养护制度(标准养护28 d、90℃蒸汽养护2 d、90℃热水养护2 d)和钢纤维形状(平直形、波纹形、端钩形)对UHPC立方体抗压强度、单轴抗压强度、抗折... 详细信息

热养护和掺加异形钢纤维是提高超高性能混凝土(UHPC)强度并改善韧性的有效技术手段。研究了养护制度(标准养护28 d、90℃蒸汽养护2 d、90℃热水养护2 d)和钢纤维形状(平直形、波纹形、端钩形)对UHPC立方体抗压强度、单轴抗压强度、抗折性能的影响,采用ASTM C1018、JSCE-SF4、修正的Post-Crack Energy Ratio(PCER)三种韧性表征方法对UHPC弯曲韧性进行评价,并借助三维光学扫描仪定量表征了掺加不同形状钢纤维的UHPC断裂面粗糙度。结果表明,相较于28 d标准养护,2 d热水养护和2 d蒸汽养护均能在一定程度上提高UHPC力学性能,且对UHPC抗折性能的提升较为显著。与掺平直形钢纤维的UHPC相比,掺端钩形钢纤维的UHPC的抗折强度和PCER韧性指标分别提升46.26%~58.82%和32.77%~39.81%,断裂面粗糙度提高41.67%;粗糙度参数与弯曲韧性具有良好的指数关系,可用于UHPC韧性的表征。此外,单轴抗压强度与立方体抗压强度存在线性关系,相关系数为0.83~0.93。采用ASTM C1018和PCER方法计算出的韧性结果与采用4 mm挠度处荷载-位移曲线包围的面积和抗折性能指标结果基本一致,提出的PCER方法引入初始弯曲韧度比来表征UHPC达到峰值挠度前的弯曲韧性,使得计算结果更为准确。

关键词：超高性能混凝土(UHPC) 养护制度钢纤维形状强度韧性

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超高性能混凝土流变特性及调控研究进展

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硅酸盐学报 2023年第11期51卷 3025-3038页

作者：刘一帆吴泽媚张轩翰史才军湖南大学土木工程学院绿色先进土木工程材料及应用技术湖南省重点实验室长沙410082 湖南省绿色先进土木工程材料国际科技创新合作基地长沙410082

超高性能混凝土(UHPC)是一种具有超高强度、高韧性和优异耐久性的新型水泥基复合材料。由于它的水胶比低、细颗粒用量大,导致新拌浆体黏度高、纤维易成团、泵送困难等问题,不利于混凝土的匀质性及纤维对UHPC增强增韧作用的发挥。本文从... 详细信息

超高性能混凝土(UHPC)是一种具有超高强度、高韧性和优异耐久性的新型水泥基复合材料。由于它的水胶比低、细颗粒用量大,导致新拌浆体黏度高、纤维易成团、泵送困难等问题,不利于混凝土的匀质性及纤维对UHPC增强增韧作用的发挥。本文从流变表征和模型层面综述了UHPC的流变特性,基于水胶比、外加剂、矿物掺合料、纤维及骨料特性等因素对UHPC流变性能的影响,讨论分析了UHPC流变行为调控技术,包括调控水膜层厚度、调控浆膜层厚度、降低间隙液黏度、掺入黏度调节外加剂、改变纤维特性等5个方面及其调控作用机理。

关键词：超高性能混凝土流变性能调控技术纤维分散与取向力学性能

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超高性能混凝土抗折强度尺寸效应

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硅酸盐学报 2020年第11期48卷 1740-1746页

作者：苏捷史才军秦红杰张祥湖南大学绿色先进土木工程材料及应用技术湖南省重点实验室长沙410082 湖南大学土木工程学院长沙410082

通过3个强度等级、2种钢纤维类型和4组钢纤维掺量超高性能混凝土(UHPC)小梁试件的抗折试验,研究了强度等级、钢纤维类型和体积掺量对超高性能混凝土抗折强度及尺寸效应的影响。结果表明:随UHPC强度等级的增加,小梁试件抗折强度尺寸效应... 详细信息

通过3个强度等级、2种钢纤维类型和4组钢纤维掺量超高性能混凝土(UHPC)小梁试件的抗折试验,研究了强度等级、钢纤维类型和体积掺量对超高性能混凝土抗折强度及尺寸效应的影响。结果表明:随UHPC强度等级的增加,小梁试件抗折强度尺寸效应趋于明显,R160级试件抗折强度尺寸效应约为R120试件的1.26倍。钢纤维掺量对UHPC抗折强度尺寸效应有较大影响,钢纤维掺量越大,尺寸效应越明显,掺入3%(体积分数)平直型钢纤维和端勾型钢纤维的R120级UHPC小梁试件抗折强度尺寸效应比未掺加钢纤维的试件提高了71%和78%。建议了UHPC抗折强度尺寸换算系数,提出了UHPC抗折强度尺寸效应律计算公式。

关键词：超高性能混凝土抗折强度尺寸效应钢纤维

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组成及骨料特性对UHPC基体流动性和抗压强度的影响

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材料导报 2023年第18期37卷 97-105页

作者：周敏吴泽媚欧阳雪胡翔史才军湖南大学土木工程学院绿色先进土木工程材料及应用技术湖南省重点实验室长沙410082 湖南省绿色先进土木工程材料国际科技创新合作基地长沙410082

本工作通过调整砂胶比和拟合改进的Andreasen-Andersen颗粒堆积模型,计算得到了UHPC基体中各固体组分的比例。基于新拌超高性能混凝土(UHPC)基体的湿堆积密度和流动性确定了高效减水剂的最优掺量。研究分析了不同配合比设计参数(砂胶比... 详细信息

本工作通过调整砂胶比和拟合改进的Andreasen-Andersen颗粒堆积模型,计算得到了UHPC基体中各固体组分的比例。基于新拌超高性能混凝土(UHPC)基体的湿堆积密度和流动性确定了高效减水剂的最优掺量。研究分析了不同配合比设计参数(砂胶比和胶凝材料组分)、骨料特性(颗粒球形度和圆度)对UHPC基体的流动性和抗压强度的影响。结果表明:当砂胶比从0.8增加为1.2时,掺河砂的UHPC基体的湿堆积密度、流动性和7 d抗压强度逐渐降低;对比调整砂胶比和改变胶凝材料组分的掺量,UHPC基体的流动性和湿堆积密度变化趋势主要受砂胶比影响;当高效减水剂掺量为0.5%~2.0%时,UHPC基体的PFT、湿堆积密度和流动性先缓慢升高后迅速下降;骨料形状对UHPC基体的湿堆积密度、流动性和28 d抗压强度的影响较大;在UHPC基体实现紧密堆积后,影响UHPC基体的抗压强度的主要因素为骨料形貌,而胶凝材料组分掺量的影响较小;当骨料最大粒径相同时,增加骨料的球形度和圆度显著增加了UHPC基体的流动性,但降低了UHPC基体的抗压强度。

关键词：超高性能混凝土基体颗粒紧密堆积理论配合比设计参数骨料特性流动性抗压强度

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基于不规则骨料堆积结构的混凝土水渗透性的研究

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材料导报 2024年第12期38卷 99-106页

作者：李凯杨璐璐史才军湖南大学土木工程学院绿色先进土木工程材料及应用技术湖南省重点实验室长沙410082 湖南省绿色先进土木工程材料国际科技创新合作基地长沙410082

为了揭示骨料形状对混凝土水渗透性的影响,基于超椭球颗粒构建了不规则骨料的几何模型,对伸长率、平整度、圆度、球形度等形状参数进行了量化表征。通过离散元方法实现了骨料动态堆积模拟,考虑了颗粒之间的相互作用力,建立了混凝土材料... 详细信息

为了揭示骨料形状对混凝土水渗透性的影响,基于超椭球颗粒构建了不规则骨料的几何模型,对伸长率、平整度、圆度、球形度等形状参数进行了量化表征。通过离散元方法实现了骨料动态堆积模拟,考虑了颗粒之间的相互作用力,建立了混凝土材料的三相介观模型。采用基于格子玻尔兹曼模型的部分反弹算法研究了混凝土的水分传输行为,在验证模型正确性的基础上,探究了骨料含量和形状对混凝土水渗透性的影响。研究表明:混凝土的水分渗透系数随骨料体积分数增大呈现先降低后增加的变化趋势。当骨料体积分数大于50%时,界面过渡区相互交叠形成连通路径是导致混凝土水分渗透系数增加的主要原因。骨料形状的变化会改变传输路径和界面过渡区的体积分数,从而影响水渗透性。与平整度相比,伸长率对水分渗透系数的影响更为明显。随着圆度的不断增加,球形度先增大后减小,水分渗透系数则呈现相反的变化趋势。当圆度为1时,水分渗透系数达到最小值。

关键词：混凝土离散元模拟超椭球格子玻尔兹曼方法水分渗透系数

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天然和仿生柔性生物结构的设计

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复合材料学报 2018年第6期35卷 1636-1645页

作者：朱德举张超慧刘鹏湖南大学土木工程学院长沙410082 绿色先进土木工程材料及应用技术湖南省重点实验室长沙410082

自然界中生物材料表现出的力学性能与其结构设计形式紧密相关。柔性生物材料多为多级结构设计,其独特的功能梯度特征使其具备优异的变形能力及良好的断裂韧性。本文借鉴工程结构设计基本单元的思想提出柔性结构仿生元素理念,根据几何形... 详细信息

自然界中生物材料表现出的力学性能与其结构设计形式紧密相关。柔性生物材料多为多级结构设计,其独特的功能梯度特征使其具备优异的变形能力及良好的断裂韧性。本文借鉴工程结构设计基本单元的思想提出柔性结构仿生元素理念,根据几何形态将结构仿生元素分为:线元素、梁元素、柱元素、板壳元素、薄膜元素及组合元素。根据系统论的观点建立仿生柔性结构设计体系,归纳总结出柔性仿生结构的设计准则,并基于鱼鳞梯度结构设计新型仿生功能梯度板。通过有限元的方法对功能梯度板归一化自然频率进行分析。结果表明,类鱼鳞功能梯度板具有柔韧性及刚度软化特性。阐述了仿生柔性结构的设计方法,包括模仿设计、组合设计及选择匹配设计。

关键词：生物材料仿生柔性结构元素功能梯度设计准则

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含粗骨料超高性能混凝土弯拉强度尺寸效应

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硅酸盐学报 2022年第2期50卷 438-444页

作者：苏捷史才军鲁飞扬方志湖南大学绿色先进土木工程材料及应用技术湖南省重点实验室长沙410082 湖南大学土木工程学院长沙410082

制备不同粗骨料含量、水胶比、钢纤维含量的超高性能混凝土(UHPC)棱柱体试件,分析了粗骨料含量、水胶比和钢纤维体积掺量等对UHPC弯拉强度及尺寸效应的影响。结果表明:含粗骨料UHPC的弯拉强度随水胶比和粗骨料含量的提高呈下降趋势。随... 详细信息

制备不同粗骨料含量、水胶比、钢纤维含量的超高性能混凝土(UHPC)棱柱体试件,分析了粗骨料含量、水胶比和钢纤维体积掺量等对UHPC弯拉强度及尺寸效应的影响。结果表明:含粗骨料UHPC的弯拉强度随水胶比和粗骨料含量的提高呈下降趋势。随粗骨料含量的提高,UHPC弯拉强度尺寸效应趋于显著。含粗骨料UHPC弯拉强度尺寸效应随水胶比的提高而逐渐减弱。建议了含粗骨料UHPC弯拉强度尺寸换算系数,提出了尺寸效应律参数计算公式,可预测含粗骨料UHPC的弯拉强度。

关键词：超高性能混凝土粗骨料弯拉强度尺寸效应水胶比钢纤维

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海水与矿物掺合料对水泥基材料微结构和力学性能的影响

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硅酸盐学报 2024年第5期52卷 1477-1485页

作者：朱德举赵雪薇郭帅成湖南大学土木工程学院长沙410082 湖南大学绿色先进土木工程材料及应用技术湖南省重点实验室长沙410082

海水中多元离子会通过参与水化反应改变水泥水化产物组分和微结构,从而影响其力学性能和耐久性。本工作通过对孔溶液离子成分测试和水化产物矿相表征以揭示海水中多元离子与矿物掺合料耦合作用下,水泥基材料微结构和力学性能演化机制。... 详细信息

海水中多元离子会通过参与水化反应改变水泥水化产物组分和微结构,从而影响其力学性能和耐久性。本工作通过对孔溶液离子成分测试和水化产物矿相表征以揭示海水中多元离子与矿物掺合料耦合作用下,水泥基材料微结构和力学性能演化机制。采用离子色谱仪及电感耦合等离子发射光谱仪测得压滤法获得的净浆孔溶液的离子成分,同时结合X射线衍射、热重分析等微观表征研究水化产物矿相的演变规律。结果表明:海水中多元离子会促进水泥中硅酸三钙和硅酸二钙的水化,提高海水净浆孔溶液碱度,加快矿物掺合料与氢氧化钙的二次水化反应。硅灰对于孔溶液碱度的降低效果显著优于粉煤灰,也能通过生成更多水化硅酸钙凝胶实现钠离子和钾离子的有效固化。粉煤灰可以通过促进钙矾石、Friedel’s盐等铝相产物生成,实现对氯离子的有效固化,同时固化效果优于硅灰。本工作可以为海水海砂混凝土微结构和力学性能调控提供参考。

关键词：海水海砂混凝土孔溶液水化产物矿物掺合料

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超高性能混凝土立方体抗压强度尺寸效应

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硅酸盐学报 2021年第2期49卷 305-311页

作者：苏捷刘伟史才军方志湖南大学绿色先进土木工程材料及应用技术湖南省重点实验室长沙410082 湖南大学土木工程学院长沙410082

通过5种几何尺寸、3个强度等级和4种钢纤维掺量的超高性能混凝土(UHPC)立方体试件的抗压试验,研究了强度等级和钢纤维体积掺量等对UHPC立方体抗压强度及尺寸效应的影响,结果表明:UHPC立方体试件抗压强度的尺寸效应随强度等级的增加而趋... 详细信息

通过5种几何尺寸、3个强度等级和4种钢纤维掺量的超高性能混凝土(UHPC)立方体试件的抗压试验,研究了强度等级和钢纤维体积掺量等对UHPC立方体抗压强度及尺寸效应的影响,结果表明:UHPC立方体试件抗压强度的尺寸效应随强度等级的增加而趋于明显,R160级UHPC基体抗压强度尺寸效应度约为R120级UHPC基体的1.72倍。钢纤维掺量对UHPC抗压强度尺寸效应有较大影响,掺入3%钢纤维UHPC立方体试件抗压强度尺寸效应度比未掺加钢纤维的试件提高了46%。提出了UHPC立方体抗压强度尺寸换算系数建议值,建立了UHPC抗压强度尺寸效应律中参数的计算公式,可用于UHPC立方体抗压强度的分析计算。

关键词：超高性能混凝土立方体抗压强度尺寸效应钢纤维

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