高掺量粉煤灰和矿渣高强混凝土抗渗性和抗冻性试验

采用粉煤灰和矿渣2种掺合料的40%和50%2种质量比例掺量,制备了高掺合料C50高强混凝土,并利用扫描电镜和X射线衍射技术分析了高比例掺合料对高强混凝土强度的影响,最后通过抗氯离子渗透试验和快速冻融试验综合分析了高掺合料C50高强混凝土的耐久性。结果表明:当复掺掺合料总质量占胶凝材料总质量的50%时,随着粉煤灰与矿渣掺入量比值的减小混凝土养护28 d强度有所增加;在掺合料总质量不变的情况下,混凝土的抗冻性和抗氯离子渗透性能均随着粉煤灰掺入量的增加和矿渣掺入量的减小而逐渐提升,但掺合料总质量的增加会降低抗氯离子渗透性能;采用抗冻耐久性指数与电通量的比值法可较好的综合评价高掺合料高强混凝土的耐久性,耐久性较好的适宜配合比为掺合料总量50%,粉煤灰与矿渣掺量比为4:1。研究可为高掺量粉煤灰和矿渣在高强混凝土中的应用提供依据,同时达到提高高强混凝土的经济性和节约资源的目的。     

SY固化土构件在护坡工程中的性能及其机理研究

将SY土壤固化剂和水泥掺入砂壤土,制成不同形状规格的SY固化土护坡构件,分别在水泥含量15%,20%和25%,固化剂掺量为1%,2%,3%和4%时,制成最大干密度的试样,进行了3,7,14和28 d无侧限抗压强度试验,以及水泥含量25%,固化剂掺量3%时的冻融循环试验.结果表明,SY固化剂能显著提高砂壤土的力学性能和抗冻性能;在同一个固化剂掺量下,其力学性能和抗冻性能随着水泥含量的增加而提高;同化剂掺量、水泥含量与土壤含量三者之间存在协调性.SEM测试和机理分析表明,SY土壤同化剂生成的大量二氧化硅凝胶和微膨胀的钙矾石晶体,使内部结构更加致密,从而提高了砂壤土的宏观力学性能和抗冻性能.SY固化土护坡构件完全满足护坡工程质量要求,具有较高的经济、社会和生态价值.     

水泥固化砒砂岩强度与孔隙结构演变的灰熵关联分析

为了研究水泥固化砒砂岩孔隙结构生长发育的演变规律以及其对抗压强度的影响，通过孔隙特征参数和孔隙半径预测抗压强度，对不同养护龄期下不同掺量的水泥固化砒砂岩宏观力学性能和微观结构进行测试和分析，采用灰关联熵探讨了水泥固化砒砂岩的孔隙特征参数和孔隙半径对强度的关联程度，并建立孔隙结构与抗压强度的灰色预测模型。结果表明，水泥固化砒砂岩的横向弛豫时间T2谱均呈现"双峰"结构，其孔隙度与束缚流体指数整体上呈负相关，0～0.1 μm范围内的孔隙尺寸占比随水泥掺量的增加先增大后减小，最可几孔径随龄期的增加向小孔径方向移动；水化胶凝产物钙矾石（AFt）和水化硅酸钙（C-S-H）通过膨胀填充和胶结作用改善了试样内部的孔隙结构，致使强度提高；束缚流体指数和0～0.1 μm孔隙半径占比对抗压强度的影响最显著，灰色预测模型GM（1，3）预测精度高，预测值和试验值的平均相对误差为6.97%。该研究可为松散砒砂岩的改良与固化在实际工程中应用提供参考依据。     

掺合料和水胶比对水泥基材料水化产物和力学性能的影响

掺合料和水胶比是影响混凝土性能发展的重要因素。该研究结合纯硅酸盐水泥和掺合料的水化反应机理,推导出复合水泥基材料的水化产物、理论最大掺量和孔隙率的计算公式,探究粉煤灰、钢渣和锂渣掺量对水化产物、孔隙率以及砂浆力学性能的影响,并推算出3种掺合料在混凝土中的理论最大掺量。结果表明:同掺量的粉煤灰、钢渣和锂渣掺入后,复合胶凝材料水化产物CH、CSH和总孔隙率较纯水泥砂浆要小;相比4种砂浆中水化产物而言,按水化产物CSH含量排序为水泥砂浆水泥-锂渣砂浆水泥-钢渣砂浆水泥-粉煤灰砂浆;按总孔隙率大小排序为水泥-钢渣砂浆水泥-粉煤灰砂浆水泥-锂渣砂浆水泥砂浆;按理论最大掺量值大小排序为粉煤灰锂渣钢渣。经砂浆力学性能测试发现:当掺量为20%时,水泥-锂渣砂浆后期的抗压强度优于纯水泥砂浆,若掺量再增加时,水泥-粉煤灰砂浆、水泥-锂渣砂浆和水泥-钢渣砂浆的力学性能均低于纯水泥砂浆。综合上述研究发现锂渣的活性较钢渣和粉煤灰要好,该研究可为掺合料在砂浆和混凝土中的使用提供参考。     

含掺合料混凝土水化产物体积分数计算及其影响因素

Powers理论仅提出针对纯水泥水化产物体积的计算方法,为研究掺加矿物掺合料后的胶凝材料的水化产物体积的影响,该文基于水泥水化基本原理及矿物掺合料的反应机制,提出含掺合料胶凝材料的水化产物体积的计算公式,并将其应用于计算掺合料为0时凝胶材料水化产物的体积分数,与基于Powers理论模型的计算结果对比来验证该文提出的方法的可靠性,在此基础上,进一步研究水胶比、掺合料种类及其比例对胶凝材料水化产物体积的影响。结果表明:矿物掺合料掺量的降低和水胶比的增加都能促进复合水泥基材料的水化,相对而言,矿物掺合料增量对胶凝材料水化程度的影响较水胶比要大。复合胶凝材料中CSH、铝酸盐相AF和CH的体积分数均低于水泥浆体,未水化颗粒和毛细孔的体积均高于水泥浆体。分析发现,未水化颗粒、CSH凝胶和毛细孔的体积分数分别受水胶比×掺量×矿物掺合料种类(60.33%)、水胶比×矿物掺合料种类(91.79%)和水胶比(89.23%)的影响最大,CH和铝酸盐相AF的体积分数受掺量的影响最大,分别为6.17%和16.65%。研究可为锂渣、粉煤灰和钢渣在水泥混合材和混凝土掺合料中的应用提供科学依据,同时达到降低能耗和节约资源的目的。     

碱激发对砒砂岩地聚物水泥复合土强度及微观结构的影响机理

为防治水土流失,提高以砒砂岩为基础原料水泥土的力学性能,实现大量松散砒砂岩在实际工程的有效利用,通过无侧限抗压强度试验和压汞、X衍射物相分析、扫描电镜、傅里叶变换红外光谱等方法,探究碱激发对砒砂岩地聚物水泥复合土强度及微观结构的影响机理。结果表明:N-A-S-H(水化硅铝酸钠)凝胶含量是影响复合土强度的主要因素,其含量受碱激发温度及碱当量的影响。碱当量的增大及碱激发温度的提高,可促使砒砂岩中的蒙脱石、石英以及偏高岭土发生溶蚀,促进N-A-S-H凝胶的产生,但当温度超过80℃后会促进N-A-S-H凝胶向钾A型沸石晶体转化。碱当量增加使得强度增长速率先增加后减缓,在碱激发温度为80℃、碱当量为2%时,砒砂岩地聚物水泥复合土配比达到最优,此时复合土中生成N-A-S-H凝胶产物最多,10 nm孔径占比最大(11.67%),孔隙率最低(23.47%),强度最高(8.23 MPa)。该研究可为砒砂岩地聚物水泥复合土在实际工程中的应用提供理论依据。     

晋陕蒙地区土壤质地重构对土壤水力性质的影响

[目的] 探究晋陕蒙地区土壤质地重构对土壤水力性质的影响,评价砒砂岩不同添加量对砂黄土的改良效果,为该区沙化土地修复工作提供理论依据。[方法] 将砒砂岩与砂黄土按照不同配比进行重构,研究其饱和导水率、土壤水分特征曲线、土壤有效持水量等指标。[结果] ①随着砒砂岩比例的增加(0%～100%),重构土中砂粒(0.05～2 mm)含量下降8.1%～33.5%,粉粒(0.002～0.05 mm)和黏粒(＜0.002 mm)含量分别增加5.2%～21.0%,2.9%～12.5%。当砒砂岩与砂黄土比例达到75∶25时,重构土壤质地由砂壤土转变为壤土;当砒砂岩与砂黄土按照25∶75比例混合时,该处理在10 ℃时的K_s为4.07×10^-6 m/s,与黄土高原地区典型的黄绵土田间自然状态下的K_s值相近; ②砒砂岩添加量对土壤水分特征曲线的影响主要在高吸力段,当砒砂岩与砂黄土的比例为25∶75时,土壤水分有效性相对较高; ③随着砒砂岩含量增加土壤保水性能呈现上升趋势,砒砂岩的添加比例越高,重构土壤饱和含水量(θ_s)和残余含水量(θ_r)越大。[结论] 砒砂岩与砂黄土按25∶75比例重构(土壤容重1.41 g/cm³)土壤有效持水量显著高于其他处理,是晋陕蒙地区土壤改良的有效方法。     

砒砂岩的矿物成分及其抗蚀性

砒砂岩是一种特殊的泥岩、泥沙岩,是黄河中下游粗泥沙的主要来源。通过试验,观测了砒砂岩的耐水性,测试了砒砂岩的抗压强度、颗粒粒径分布、最大干密度等物理性能指标,利用X射线衍射测试了砒砂岩的矿物成分和化学成分,并通过光学电镜和扫描电镜观察了砒砂岩的微观结构。结果表明,砒砂岩力学强度在0.4~2.8 MPa之间,主要矿物成分为石英、长石和赤铁矿,氧化物成分为氧化硅、氧化铝和氧化钙。微观结构分析表明,砒砂岩结构疏松,孔隙较多,胶结物质主要为碳酸盐和黏土物质。     

矿物掺合料对水泥基材料化学收缩与光谱性能的影响

为了研究矿物掺合料对水泥基材料收缩性能的影响规律,对不同矿物掺合料(锂渣、粉煤灰、钢渣)、不同掺量(20%和60%)、不同水胶比(0.30和0.40)下水泥基材料的化学收缩和光谱特性进行研究,同时分析化学收缩与浆体中官能团之间的相关性。结果表明:水泥基材料的化学收缩大致可以分为加速阶段、变缓阶段和平缓阶段且可采用双曲线模型来拟合,相关系数在0.98以上。矿物掺合料等质量替代水泥后,水胶比为0.40且掺量为20%时,水泥-锂渣浆体、水泥-粉煤灰浆体和水泥-钢渣浆体的最大化学收缩分别约为纯水泥浆体的81.2%、97.2%和91.0%,掺量由20%增加至60%时,水泥-锂渣浆体、水泥-粉煤灰浆体和水泥-钢渣浆体的最大化学收缩分别降低了1.9%、1.8%和5.0%。可见水泥-粉煤灰浆体的化学收缩最大,水泥-钢渣浆体的化学收缩次之,水泥-锂渣浆体的化学收缩最小。4种水泥基材料的波谱相似,均以3 647、3 451、2 937、2 361、1 651、1 418、1 124、978和451 cm~(-1)为主要的特征峰,其中水泥基材料的化学收缩受波数1 124、3 451、1 418、978、3 647 cm~(-1)的影响较大。该研究可为矿物掺合料在混凝土中的合理选用提供依据。     

W-OH材料对砒砂岩坡面土壤剥蚀率和微结构的影响

砒砂岩区是我国水土流失问题最严重的区域之一。为研究砒砂岩坡面土壤剥蚀率的影响因素及W-OH材料对其的改良效果,以内蒙古自治区准格尔旗地区砒砂岩为研究对象,采用模拟冲刷试验方法研究了冲刷流量(2,3,4 L/min)、坡度(5°,7.5°,10°)以及W-OH喷洒浓度(1%,2%,3%)对砒砂岩坡面土壤剥蚀率和微结构的影响。结果表明:(1)砒砂岩坡面剥蚀率沿坡面方向逐渐减小,且随着冲刷流量和坡度的增大而增大;(2)在流量、坡度固定条件下,随着W-OH溶液浓度的提高,砒砂岩坡面土壤剥蚀率改善效果越明显,坡面的抗蚀性能提升越高,当浓度超过2%时,对坡面固结效果较为明显;(3)SEM试验结果说明W-OH溶液可以对砒砂岩颗粒进行有效地包裹,从而防止水分侵蚀,提高坡面抗蚀性,这与溶液浓度和喷洒量关系密切,也与坡度和冲刷流量有一定相关性。研究结果将对W-OH用于砒砂岩坡面治理提供一定的理论支撑。     

Predicting Rice Physicochemical Properties Using Thickness Fraction Properties

Long‐grain rice cultivars Francis and Wells and hybrid XL8 Clearfield were harvested from two locations at three harvest moisture contents (HMC) in 2003. The rough rice was dried, fractionated into thin, medium, and thick fractions, and milled. Physicochemical properties of unfractionated and fractionated samples were determined. The effects of HMC and location on thickness distributions were investigated and the weighted‐average physicochemical properties of the thickness fractions were compared with those of unfractionated rice. Generally, the growing location and HMC affected kernel thickness distributions, green kernel content, fissured kernel content, and head rice yield (HRY). As kernel thickness within samples increased, amylose content increased and the protein content and α‐amylase activity decreased. Thick fractions had greater peak viscosities than medium and thin fractions. The thin, medium, and thick fraction physicochemical property weighted averages provided good predictions of most unfractionated rice sample properties. However, this approach was not entirely accurate for predicting HRY, milled rice total lipid content, and bulk density.     

滨海盐渍土土壤物化性质与水动力学性质变异

为分析不同梯度盐渍土土壤的物理性质与水动力学性质变异状况,在江苏沿海连云港市徐圩新区开展了试验研究。对5种不同盐渍化级别土壤进行取样,测定其pH、EC_e、容重、总孔隙度、含水率和饱和导水率等,分析不同级别滨海盐渍土壤物化特性参数和水动力学性质变化规律。结果表明:(1)不同级别盐渍土0—50 cm剖面土壤EC_e先变小后增大,但40—50 cm剖面EC_e明显大于0—10 cm剖面。非盐渍土和极重度盐渍土0—50 cm剖面土壤EC_e变化较小,轻度盐渍土、中度盐渍土、重度盐渍土的0—50 cm剖面土壤EC_e值变化较大。(2)土壤EC_e和容重呈极显著负相关关系,与毛管孔隙度、非毛管孔隙度、总孔隙度、含水率、毛管持水量、田间持水量、最大持水量呈极显著正相关关系。土壤孔隙度和持水量呈极显著正相关关系。(3)极重度盐渍土饱和导水率明显小于其他级别的盐渍土,且0—20 cm剖面土壤饱和导水率大于20—50 cm剖面。研究结果可为滨海盐渍土水盐管理和生态环境建设提供理论参考依据。     

国际农业工程学会(CIGR)各组学术活动预告

国际农业工程学会“通讯”载有各组将举行的学术活动计划,现摘登其主要学术内容及联系地址如下。愿意参加活动的我会会员,可直接与其联系,报学会秘书处备案。     

Changes in Retrogradation Properties of Rice Starches with Amylose Content and Molecular Properties

The increases in storage modulus (G′), retrogradation enthalpy change (ΔH) and ΔH‐related Avrami kinetic parameters of gelatinized rice starch dispersions at 25% (w/w) were investigated with respect to storage period, amylose content (AC), and molecular properties. Three high‐AC and five low‐AC rice cultivars were compared for understanding the multiple influences of AC and molecular properties involved. After refining the results of correlation analysis, the G′ of just‐cooled samples changed positively, mainly with AC and additionally with the average chain length of amylose (CL_AM) and the weight ratio of extra‐long plus long chains to short chains of amylopectin (AP) (r_APchain). The developed ΔH on short‐term storage (10 days) elevated with increasing AC and CL_AM and decreasing degree of polymerization of AP (DP_AP), but after long‐term aging for one to three months with increasing r_APchain, especially for the low‐AC cultivars examined. Greater Avrami rate constants for retrogradation could be attributed to the combination of a lower DP_AP and r_APchain or AP chain length and a greater CL_AM. The polynomials using these critical factors to describe the retrogradation parameters were elucidated and could account for 85–99.6% of data deviations.     

Physical Properties of Vetch Seed

The physical properties of vetch seed were evaluated as a function of moisture content. The average length, width and thickness were 5·19, 4·33 and 3·63 mm, respectively, at 10·57% dry basis (d.b.) moisture content. In the moisture range from 10·57 to 20·63% d.b., studies on rewetted vetch seed showed that the thousand seed mass increased from 55·47 to 59·03 g, the projected area from 23·52 to 29·05 mm², the sphericity from 0·837 to 0·859, the true density from 1286·2 to 1369·9 kg m⁻³, the porosity from 33·08% to 39·68% and the terminal velocity from 9·94 to 10·33 m s⁻¹. The static coefficient of friction of vetch seed increased the linearly against surfaces of four structural materials, namely, rubber (0·350–0·387), aluminium (0·319–0·367), stainless steel (0·202–0·328) and galvanised iron (0·312–0·361) as the moisture content increased from 10·57 to 20·63% d.b. The bulk density and the shelling resistance decreased from 860·8 to 826·2 kg m⁻³ and from 148·73 to 62·68 N, respectively, with an increase in moisture content from 10·57 to 20·63% d.b.     

棉籽粉流变特性的研究

用毛细管流变仪研究了棉籽粉的流变特性。实验结果表明：棉籽粉呈现很强的非牛顿性，剪切速率、温度和含水率对表观粘度影响显著；表观粘度随剪切速率的增大而减小，随温度的升高而减小，随含水率的增大而减小。文中还提出了棉籽粉的粘度模型和半经验公式。     

梨肉松弛特性各向差异研究

以松弛特性参数如平衡弹性模量、衰变弹性模量、粘滞系数和松弛时间为指标研究了梨果肉的各向松弛特性差异。总体而言，梨肉因取样部位、取样方向、取样深度等不同，松弛特性参数存在显著差异，朝向对各种参数影响不大。     

垃圾肥性状及对小白菜化学组分和土壤农化性状的影响

对城市垃圾经高温高压水解处理后,发酵腐熟而成的垃圾肥的养分质量状况及其对盆栽小白菜植株体内养分及土壤农化性状的影响进行了研究,结果发现,此种垃圾处理技术生产的有机肥能使小白菜植株体内氮磷钾含量都有一定的增加,其中氮含量增加最为明显,同时还可以提高小白菜植株体内钙、镁、硼、铁等微量营养元素的含量;土壤有机质和养分供应力等也相应提高,酸性土壤pH值增加,土壤趋向中性。