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湖南大学学报（自然科学版） 2022年第9期49卷 117-125页

作者：朱德举任京华郭帅成湖南大学土木工程学院湖南长沙410082 绿色先进土木工程材料及应用技术湖南省重点实验室(湖南大学) 湖南长沙410082

为了研究界面改性和温度对织物增强混凝土(Textile Reinforced Concrete,TRC)界面性能的影响,分别采用环氧树脂、硅烷偶联剂及纳米二氧化硅(SiO_(2))对纤维表面进行处理,并通过电镜扫描和拔出试验测试处理后纤维微观形貌和TRC试件在25℃... 详细信息

为了研究界面改性和温度对织物增强混凝土(Textile Reinforced Concrete,TRC)界面性能的影响,分别采用环氧树脂、硅烷偶联剂及纳米二氧化硅(SiO_(2))对纤维表面进行处理,并通过电镜扫描和拔出试验测试处理后纤维微观形貌和TRC试件在25℃、100℃及200℃下的宏观力学性能.试验结果表明:纳米SiO_(2)浸渍和环氧树脂涂层均明显改善碳纤维束在水泥基体中的界面黏结性能.纳米SiO_(2)颗粒能浸入纤维束内部,改善内部纤维丝与基体间的应力传递,同时纳米SiO_(2)与氢氧化钙反应生成水化硅酸钙凝胶,提高其黏结性能.硅烷偶联剂处理可以增加纤维表面粗糙程度,提高纳米SiO_(2)在纤维表面的附着量,从而进一步提升纤维与基体的界面黏结强度.在100℃和200℃下纳米SiO_(2)浸渍的碳纤维束界面强度显著高于环氧树脂浸渍的.本研究将为TRC力学性能设计和热稳定性提升方法提供参考.

关键词：碳纤维织物增强混凝土温度界面黏结

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聚羧酸系高效减水剂:结构设计、应用技术与展望

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硅酸盐学报 2025年第3期53卷 574-585页

作者：张岳肖宇翀马陈宇 Johann Plank 雷蕾史才军西安高技术研究所西安710025 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 慕尼黑工业大学 TUM自然科学学院德国Garching 85748

当前全球混凝土行业正致力于推动降碳、节能与减排,这一趋势加速了低碳胶凝材料的广泛应用。随着低碳胶凝材料技术的不断进步,开发适用于低熟料或无熟料胶凝体系的聚羧酸系减水剂(PCE)变得尤为重要。基于此,本文首先概述了PCE的分类、... 详细信息

当前全球混凝土行业正致力于推动降碳、节能与减排,这一趋势加速了低碳胶凝材料的广泛应用。随着低碳胶凝材料技术的不断进步,开发适用于低熟料或无熟料胶凝体系的聚羧酸系减水剂(PCE)变得尤为重要。基于此,本文首先概述了PCE的分类、结构设计原理、合成方法及性能特点,探讨了PCE的最新应用进展与技术创新,特别强调了PCE在低碳掺合料胶凝体系中面临的应用挑战。最后,本文展望了PCE的技术前景及其在实现混凝土行业低碳转型中的重点发展方向。

关键词：聚羧酸系减水剂低碳掺合料胶凝体系分子设计工作性能

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计算机模拟在水泥水化及微观结构演化研究的应用进展

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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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基于部分反弹格子b.ltzmann方法研究砂浆水渗透性能

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硅酸盐学报 2022年第10期50卷 2701-2711页

作者：李凯许立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

为了揭示砂浆的水分传输机制,构建了细骨料-界面过渡区-水泥浆体的砂浆三相模型,采用部分反弹格子b.ltzmann方法模拟了水分在砂浆内部的传输过程,研究了骨料体积分数、界面过渡区厚度及孔隙结构对砂浆水分渗透系数的影响。结果表明:当... 详细信息

为了揭示砂浆的水分传输机制,构建了细骨料-界面过渡区-水泥浆体的砂浆三相模型,采用部分反弹格子b.ltzmann方法模拟了水分在砂浆内部的传输过程,研究了骨料体积分数、界面过渡区厚度及孔隙结构对砂浆水分渗透系数的影响。结果表明:当界面过渡区厚度较小、孔隙率较低时,砂浆的水分渗透系数随骨料含量的增大而降低且始终低于水泥浆体的水分渗透系数;当界面过渡区厚度增至150μm或有效孔隙率超过水泥基体2倍时,砂浆的水分渗透系数会接近甚至超过水泥浆体的水分渗透系数。界面过渡区效应、骨料稀释作用以及迂曲传输路径的相互竞争是产生上述现象的根本原因。

关键词：砂浆界面过渡区格子b.ltzmann方法水分渗透系数

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氧化锌/膨胀蛭石复合材料组分协同增效延缓沥青老化行为研究

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中国公路学报 2024年第2期37卷 183-196页

作者：张恒龙段海辉罗尧湖南大学土木工程学院湖南长沙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湖南长沙410082 湖南云中再生科技股份有限公司湖南省建筑固废资源化利用工程技术研究中心湖南长沙410205

为揭示氧化锌/膨胀蛭石(ZnO/EVMT)复合材料改性剂组分协同增效作用及其对沥青老化行为的影响规律,以推动新型复合材料改性剂及其改性沥青材料的研究和应用,进而提高沥青路面的耐老化性能和延长路面服役寿命,采用均相沉淀法在相同工艺条... 详细信息

为揭示氧化锌/膨胀蛭石(ZnO/EVMT)复合材料改性剂组分协同增效作用及其对沥青老化行为的影响规律,以推动新型复合材料改性剂及其改性沥青材料的研究和应用,进而提高沥青路面的耐老化性能和延长路面服役寿命,采用均相沉淀法在相同工艺条件下制备了单一ZnO粒子、单一EVMT、单一ZnO粒子复配单一EVMT(ZnO+EVMT,成分比例与ZnO/EVMT复合材料一致)和ZnO/EVMT复合材料并探究了其组分间作用特征,然后从沥青的物理性能、流变性能、化学官能团指数和分子量等方面探明了ZnO/EVMT复合材料对沥青老化行为的影响规律。结果表明:采用均相沉淀法合成的ZnO/EVMT复合材料可实现ZnO粒子和EVMT在微纳米尺度上有序复合,组分间的相互作用削弱了ZnO粒子的团聚效应并提高了ZnO粒子的分散性及其与EVMT之间的均匀性;ZnO/EVMT复合材料的紫外光吸收能力优于ZnO+EVMT和EVMT;此外,ZnO/EVMT复合材料与沥青形成了剥离型相结构,且ZnO/EVMT改性沥青具有良好的储存稳定性。因此,ZnO/EVMT复合材料的微观结构及其改性沥青的基本性能分别优于单一组分和复配改性剂及其改性沥青,其组分具有协同增效作用。最终,ZnO/EVMT复合材料改性沥青在室内短期热氧老化、长期热氧老化和长期紫外老化后均表现出较低的物理和流变性能老化指数、生成了较少的含氧官能团产物以及更低的大分子含量,故ZnO/EVMT复合材料可有效延缓沥青的老化行为。

关键词：路面工程改性沥青老化性能氧化锌/膨胀蛭石复合材料协同增效

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硅灰强化再生混凝土抗压强度尺寸效应

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湖南大学学报（自然科学版） 2022年第5期49卷 174-180页

作者：苏捷朱君史才军方志绿色先进土木工程材料及应用技术湖南省重点实验室(湖南大学) 湖南长沙410082 湖南省绿色先进土木工程材料国际科技创新合作基地(湖南大学) 湖南长沙410082 建筑安全与节能教育部重点实验室(湖南大学) 湖南长沙410082

为研究水泥外掺硅灰浆液强化再生骨料对再生混凝土立方体抗压强度尺寸效应的影响,以水泥外掺硅灰浆液水胶比、再生骨料取代率和试件几何尺寸为试验参数,完成了240个再生混凝土立方体试件的抗压试验.结果表明:采用水胶比为1.0的水泥外掺... 详细信息

为研究水泥外掺硅灰浆液强化再生骨料对再生混凝土立方体抗压强度尺寸效应的影响,以水泥外掺硅灰浆液水胶比、再生骨料取代率和试件几何尺寸为试验参数,完成了240个再生混凝土立方体试件的抗压试验.结果表明:采用水胶比为1.0的水泥外掺硅灰浆液强化处理再生骨料对再生混凝土立方体抗压强度的提升和尺寸效应的降低幅度均最大.随着再生骨料取代率的增加,立方体抗压强度尺寸效应呈增强趋势,100%再生骨料取代率下尺寸效应度约为普通混凝土的1.4倍;采用水泥外掺硅灰浆液强化处理再生骨料可降低尺寸效应,强化处理后再生混凝土立方体抗压强度尺寸效应度较未处理试件降低了约19.2%.建立了尺寸效应律计算公式,可用于再生混凝土立方体抗压强度的分析计算.

关键词：再生混凝土立方体抗压强度尺寸效应水泥外掺硅灰浆液强化取代率

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CLDH对矿渣基地聚合物微观结构和性能的影响

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硅酸盐学报 2023年第9期51卷 2138-2152页

作者：周正宁张祖华邓毓琳胡捷余其俊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 同济大学材料科学与工程学院先进土木工程材料教育部重点实验室上海201804 华南理工大学材料科学与工程学院广州510640

地聚合物因其节能减排、性能优异而广受关注。本工作提出了地聚合物相调控的概念,并在矿渣基地聚合物体系中,使用煅烧层状双氢氧化物(CLDHs),研究其对微观结构和性能的影响。同步辐射高能XRD及PDF计算、TEM等表征结果揭示了CLDH的再水... 详细信息

地聚合物因其节能减排、性能优异而广受关注。本工作提出了地聚合物相调控的概念,并在矿渣基地聚合物体系中,使用煅烧层状双氢氧化物(CLDHs),研究其对微观结构和性能的影响。同步辐射高能XRD及PDF计算、TEM等表征结果揭示了CLDH的再水化反应,在微观结构上提高了晶胶比和凝胶的短程有序性。在宏观性能上,掺入CLDH的地聚合物力学性能和保水性得到提高,自收缩和干燥收缩显著降低。掺用CLDH作为改善地聚合物微观结构的一种技术方法,有助于解决地聚合物的性能缺陷问题,为制备高性能地聚合物提供了一个新思路。

关键词：相调控煅烧层状双氢氧化物地聚合物微观结构收缩晶胶比

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温度、预拉力和冲击能量耦合作用下b.RP筋的抗冲击性能

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中国公路学报 2022年第2期35卷 106-114页

作者：李晟李振坤郭帅成朱德举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湖南长沙410082 湖南大学湖南省绿色先进土木工程材料国际科技创新合作基地湖南长沙410082 湖南大学建筑安全与节能教育部重点实验室湖南长沙410082

为评估玄武岩纤维增强复合材料(b.salt Fib.r Reinforced Polymer, b.RP)筋在服役条件下的抗横向冲击性能,通过落锤冲击试验研究了不同温度(-20℃、25℃、50℃和90℃)、冲击能量(12.76 J、19.14 J和31.90 J)和预拉力水平(2%、20%和30%)... 详细信息

为评估玄武岩纤维增强复合材料(b.salt Fib.r Reinforced Polymer, b.RP)筋在服役条件下的抗横向冲击性能,通过落锤冲击试验研究了不同温度(-20℃、25℃、50℃和90℃)、冲击能量(12.76 J、19.14 J和31.90 J)和预拉力水平(2%、20%和30%)耦合作用下b.RP筋的冲击响应和破坏模式,并测试了冲击后未完全断裂试件的残余拉伸强度。结果表明:温度和冲击能量耦合作用下,残余变形和耗能随温度的提高而增大,而峰值荷载随温度变化不明显;同一温度下,峰值荷载和残余变形均随冲击能量的增加而增大。温度和预拉力耦合作用下,预拉力对峰值荷载的影响较温度更显著;同一温度下,残余变形和耗能随预拉力的增加而降低;同一预拉力水平下,残余变形随温度的提高轻微增加,耗能呈先降后增趋势。残余拉伸强度和耗能比均能有效地评估b.RP筋的损伤程度;预拉力恒定时,残余拉伸强度随温度的升高呈先增后降的趋势;能量恒定时,耗能比随预拉力的施加而减小,说明预拉力降低了试件的冲击损伤。冲击损伤随能量提高而增加,破坏模式包括基体压痕、开裂和破碎,以及纤维断裂和拔出;破坏模式主要受冲击能量影响,受温度和预拉力水平影响较小。研究成果对复杂服役条件下大跨桥梁FRP拉索的设计具有一定的参考意义,进一步促进b.RP筋在桥梁工程中的应用。

关键词：桥梁工程 b.RP筋落锤冲击试验横向冲击抗冲击性能温度预拉力冲击能量

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翼缘尺寸对地聚物混凝土T形梁抗弯性能的影响

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重庆交通大学学报（自然科学版） 2024年第2期43卷 1-9,23页

作者：徐勇毛宇光刘翼玮苏捷杜运兴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湖南长沙410082 湖南大学湖南省绿色与先进土木工程材料国际创新合作中心湖南长沙410082 湖南大学建筑安全与节能教育部重点实验室湖南长沙410082

通过对5根不同翼缘尺寸的地聚物混凝土T形梁和1根普通混凝土T形梁进行四点弯曲试验,研究了翼缘宽度和厚度对地聚物混凝土T形梁抗弯性能的影响,以及与普通混凝土T形梁的差异。研究结果表明:地聚物混凝土T形梁的抗弯极限荷载、屈服荷载、... 详细信息

通过对5根不同翼缘尺寸的地聚物混凝土T形梁和1根普通混凝土T形梁进行四点弯曲试验,研究了翼缘宽度和厚度对地聚物混凝土T形梁抗弯性能的影响,以及与普通混凝土T形梁的差异。研究结果表明:地聚物混凝土T形梁的抗弯极限荷载、屈服荷载、裂缝行为及失效模式与普通混凝土T形梁相似,且延性更优,但其跨中受拉纵筋应变较大,刚度、开裂荷载和最大裂缝宽度限值下的承载力较低。随着翼缘宽度从200 mm增大到500 mm,地聚物混凝土T形梁的刚度、屈服荷载、抗弯极限荷载、延性和在最大裂缝宽度限值下的承载力均增大,跨中受拉纵筋应变减小,开裂荷载无明显变化,但越宽的翼缘宽度能有效承担荷载的也只是靠近腹板的一部分宽度。增大翼缘厚度对地聚物混凝土T形梁抗弯性能的影响与增大翼缘宽度基本一致,但其对最大裂缝宽度限值下的承载力提高效果显著。规范Gb.50010—2010和ACI 318—19的正截面受弯承载力设计公式适用地聚物混凝土T形梁,Gb.50010—2010的预测更精确,ACI 318—19的安全储备更高。

关键词：桥梁工程结构工程地聚物混凝土 T形梁翼缘宽度翼缘厚度抗弯性能

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翼缘尺寸对地聚物混凝土T形梁抗剪性能的影响

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重庆交通大学学报（自然科学版） 2024年第1期43卷 1-9页

作者：宋建雄毛宇光刘翼玮苏捷杜运兴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湖南长沙410082 湖南大学湖南省绿色与先进土木工程材料国际创新合作中心湖南长沙410082 湖南大学建筑安全与节能教育部重点实验室湖南长沙410082

为探究翼缘尺寸对地聚物混凝土T形梁抗剪性能的影响,对1根普通混凝土和4根不同翼缘尺寸的地聚物混凝土T形梁进行了集中荷载下的抗剪试验;试验获得了T形梁试件的承载力、挠度、钢筋应变、破坏模式及裂缝的开展等相关参数。研究结果表明:... 详细信息

为探究翼缘尺寸对地聚物混凝土T形梁抗剪性能的影响,对1根普通混凝土和4根不同翼缘尺寸的地聚物混凝土T形梁进行了集中荷载下的抗剪试验;试验获得了T形梁试件的承载力、挠度、钢筋应变、破坏模式及裂缝的开展等相关参数。研究结果表明:地聚物混凝土T形梁具有与普通混凝土T形梁相似的裂缝扩展、破坏模式及抗剪承载力,但其刚度和斜截面开裂荷载较低,跨中纵筋和箍筋的应变较大;将翼缘厚度与截面有效高度比值从0.24增大到0.48时,地聚物混凝土T形梁的刚度增大、跨中纵筋应变减小,抗剪承载力提高了12.7%,地聚物混凝土的归一化抗剪强度增大了25.3%;当翼缘宽度超过两倍腹板宽度时,继续增大能减小跨中纵筋应变,但地聚物混凝土T形梁的刚度、抗剪承载力及地聚物混凝土归一化抗剪强度不再增大。规范ACI 318—19和Eurocode 2的计算结果明显低估了地聚物混凝土T形梁的抗剪承载力,Gb.50010—2010较接近试验值。为更好预测地聚物混凝土T形梁的计算抗剪承载力,建议在抗剪承载力计算公式中增加翼缘有效受剪面积所提供的剪力。

关键词：桥梁工程建筑结构工程建筑材料工程地聚物混凝土 T形梁翼缘尺寸抗剪性能

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