玄武岩纤维-砒砂岩水泥土力学特性试验研究

为了降低黄河流域泥沙治理成本,提高砒砂岩的利用价值,在砒砂岩中掺入适量水泥和纤维改善其力学性质及功能性.借助玄武岩纤维(BF)的加筋效应,配制玄武岩纤维掺量为0.2%,0.5%,0.7%的BF-砒砂岩水泥土试块,进行无侧限抗压强度和SEM扫描电镜试验.探究BF掺量、龄期对BF-砒砂岩水泥土强度影响以及BF-砒砂岩水泥土强度形成机理; 建立了玄武岩纤维参与下砒砂岩水泥土应力-应变曲线方程.结果表明:纤维掺入有效提高了砒砂岩水泥土的强度,其强度随玄武岩纤维掺量的增加呈先增大后减小的趋势,掺量为0.2%时达到峰值强度; BF-砒砂岩水泥土后期强度同比砒砂岩水泥土强度提高更明显; BF-砒砂岩水泥土的龄期与无侧限抗压强度表现为正相关,而与其强度增长速率表现为负相关; 水泥掺量10%、纤维掺量0.2%的砒砂岩水泥土在强度指标上完全可以替代水泥掺量15%的砒砂岩水泥土; 建立龄期28 d时,BF掺量0~0.7%的BF-砒砂岩水泥土应力-应变曲线方程,反映了各纤维掺量下应力-应变变化及破坏情况.     

聚丙烯纤维对渠道矿渣混凝土力学性能影响的研究

为降低渠道衬砌混凝土的脆性,将聚丙烯纤维、粒化高炉磨细矿渣、聚羧酸系超塑化剂加入普通混凝土中。共采用体积含量占混凝土的0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%和0.8%八个掺量的聚丙烯纤维,以及矿渣替代水泥量的35%、45%、55%、65%、75%五个掺量的矿渣组成的21个混凝土配合比。试验结果表明,掺加矿渣和聚丙烯纤维使硬化混凝土密度减小;对于大多数配合比的矿渣混凝土,聚丙烯纤维降低了抗压强度,提高了抗折强度和劈拉强度;其中0.2%~0.4%的聚丙烯纤维和45%~55%的矿渣是最优掺量。进一步以电镜扫描图(SEM)显示的混凝土基体微观结构解释了其宏观力学性能。     

干湿循环作用下硅粉轻骨料混凝土抗硫酸盐性能分析

为探究干湿循环条件下硅粉轻骨料混凝土的硫酸盐侵蚀机理,选取内蒙古和林格尔县浮石,以硅粉等质量取代6%的水泥,通过NMR技术,分析硅粉轻骨料混凝土在硫酸盐侵蚀和干湿循环耦合作用下的孔隙变化规律,利用扫描电镜观察混凝土微观形貌变化,借助XRD进行物相分析.研究表明:在硫酸盐侵蚀过程中,硅粉混凝土与普通混凝土的质量损失率变化规律一致,均在60次时出现拐点;经历90次循环后,硅粉组的最大孔隙减小了56.5%,普通组的最大孔隙减小了18.8%,证明硅粉的掺入可有效细化孔隙;循环初期两组混凝土的无害孔均低于10%,循环过程中有小孔隙向大孔隙发展的趋势;在SEM扫描电镜照片中可看到孔隙中生成的石膏与钙矾石AFt,可观察到90次循环后混凝土内部的细长裂缝;2组混凝土在经历90次循环后均出现较多的CaSO₄·2H₂O衍射峰,生成物多为硫酸盐、碳酸盐结晶水合物.该研究成果可为在硫酸盐环境下水工构筑物的工程建设提供理论参考.     

不同掺量碳纤维珊瑚混凝土力学性能试验研究

针对珊瑚混凝土强度低和氯盐含量高的缺点，研究了水灰比为0.4，碳纤维掺量分别为1kg/m3 、2kg/m3 、3 kg/m3、4kg/m3的碳纤维珊瑚混凝土在龄期3d、7d、14d、28d时的立方体抗压强度、轴心抗拉强度、抗折强度及弹性模量。试验结果表明：合理的碳纤维掺量对于珊瑚混凝土立方体抗压强度和轴心抗压强度提高有增强作用，但效果不明显，对抗折强度的增强效果显著，弹性模量提高不大；2kg/m3为碳纤维珊瑚混凝土的较适宜纤维掺量。     

渠道衬砌纤维固化土工程特性的试验研究

研究了不同固化剂用量和不同聚丙烯纤维掺量对固化土抗压强度和抗渗性的影响。结果表明,掺加聚丙烯纤维能够显著提高固化土的抗压强度和抗渗性,当固化剂掺量为1∶8,纤维掺量为0.9 kg/m3时,固化土的28 d抗压强度达到最高,较同条件下不掺纤维的固化土强度提高29%,渗透系数降低27%以上,满足并超过渠道衬砌对水泥土的技术要求。     

贴坡式玄武岩纤维石笼河道护坡的离散元分析

针对盐碱土地区河道边坡存在不利于植物生长且易腐蚀混凝土和筋材的问题,提出一种采用玄武岩纤维石笼的防护技术.以某苏打盐碱土河道护坡为例,采用颗粒离散元程序PFC2D标定土体和玄武岩纤维石笼的细观参数并建立了离散元计算模型.在考虑渗流作用的情况下,采用颗粒流强度折减法分析了设计洪水位下石笼护坡的稳定性,并与原始边坡进行对比...     

氧化预处理对香蕉秸秆性质和结构的影响

文章利用1%的过二硫酸钾、过硫酸铵以及过硫酸钠对香蕉秸秆进行预处理,研究预处理后还原糖浓度和VFAs随时间的变化,分析研究3种过硫酸盐预处理对香蕉秸秆结构的变化。结果表明,3种过硫酸盐预处理后,还原糖产量均有提高,且在第12 h达到峰值,过二硫酸钾预处理后的香蕉秸秆还原糖产量最高,达到7341.79 mg·L^-1;VFAs浓度在16 h均有明显提高,过二硫酸钾处理效果最佳,在第20 h达到最高值743.93 mg·L^-1。过硫酸盐预处理对纤维素、半纤维素和木质素有较高的破坏作用,纤维表面和细胞壁受到破坏,孔洞增加;过硫酸钠效果最佳,纤维素和木质素降解率分别达到48.48%和30.19%。过硫酸盐预处理可以增加香蕉秸秆的可生物降解性。     

混杂纤维轻骨料混凝土压拉性能及强度预测

为了研究混杂纤维对浮石轻骨料混凝土力学性能的影响,对聚丙烯纤维掺量为0.6 kg/m³,改变纤维素纤维掺量的6组浮石轻骨料混凝土试块进行立方体抗压和劈裂抗拉试验.结果表明：立方体抗压强度和劈裂抗拉强度都先升高后降低.劈裂抗拉强度增加显著,最优掺量时为3.2 MPa,比基准组增加了77.8%,纤维掺入可以有效阻止裂缝发展并起到增强增韧的作用.最优掺量为聚丙烯纤维掺量0.6 kg/m³,纤维素纤维0.9 kg/m³,此时拉压比相比基准组提高了57.7%,显著改善了其脆性;最优掺量时3,7,14 d早期强度比基准组分别提高了25.2%,20.7%,15.6%.纤维素纤维对早期强度影响较大,根据其力学特性,提出了天然浮石轻骨料混凝土28 d立方体抗压强度的计算公式,并与其他公式进行了对比验证.采用BP神经网络对28 d强度进行预测,并用预测数据对抗压强度计算公式进行验证,验证结果良好.     

淀粉胶生物质炭基氮肥制备及其缓释特性分析

以生物质炭为载体,与自制改性淀粉胶黏剂、尿素进行复合,利用万能力学试验机和自制成型模具制备颗粒缓释肥料,研究水分添加量、成型压力、炭肥比及胶黏剂添加量4个因素对颗粒肥料抗压性能和缓释性能的影响。结果表明:对于纯炭粉成型,当水分含量为10%、成型温度为45℃、成型压力为6k N时,成型颗粒的抗压强度达到最大;尿素与炭粉混合后成型可以增加颗粒强度,当稻壳炭-尿素(即炭肥比)为5:1时,在同样成肥条件下,肥料颗粒的抗压强度最大;改性淀粉胶黏剂可进一步增加肥料颗粒强度,当胶黏剂添加量为5%时,肥料颗粒的抗压强度达到最大。不同配比条件下制备的缓释肥料,其氮素累积释放规律符合"S"型释放模型,添加胶黏剂制备的缓释肥的缓释性能明显优于传统的尿素肥料,以胶黏剂添加量为5%时缓释效果最佳。     

渠道聚丙烯纤维混凝土自由收缩性能研究

针对渠道衬砌混凝土存在的收缩裂缝问题,将聚丙烯纤维、粒化高炉磨细矿渣、聚羧酸系超塑化剂加入普通混凝土中以抑制收缩开裂。在龄期1、3、7、142、8 d分别测量混凝土试样的自由收缩值。结果显示,在相同聚丙烯纤维和矿渣含量的情况下,聚羧酸系超塑化剂的剂量对聚丙烯纤维混凝土自由收缩影响较大,而在相同水胶比下,0.2%~0.4%含量的聚丙烯纤维和45%~55%含量的矿渣抑制自由收缩效果更明显。     

不同消毒方法对马铃薯茎尖脱毒效果的影响

以"中薯1号"为材料,分别使用漂白粉、次氯酸钠、氯化汞、过氧化氢和次氯酸钙5种消毒试剂配合酒精对马铃薯茎尖进行消毒预处理,比较了不同消毒剂对茎尖成苗的影响,并设计了75%酒精和0.1%氯化汞的浸泡时间以及无菌水冲洗次数的三因素三水平正交分析。结果表明:75%酒精配合0.1%氯化汞的消毒效果最好,同时马铃薯茎尖在使用75%酒精浸泡2min后、再用0.1%氯化汞浸泡3.5min、最后用无菌水冲洗6次脱毒效果可达最好,无菌脱毒苗出芽成活率可达90%以上。     

防回火农林生物质碎料燃烧机设计与燃烧特性试验

针对农林生物质碎料在燃烧时存在连续进料及稳定燃烧困难、污染排放水平较高等问题,设计一种以玉米秸秆、碎木屑为主要燃料的农林生物质碎料燃烧机,采用水平进料方式,并进行防回火回烟、炉壁冷风压保护等设计,在不同一、二次风配比下进行了燃烧特性试验。当燃烧机进入稳定燃烧阶段,以碎木屑为燃料,一、二次风配比为0.8∶0.2时,炉膛内温度在(1 200±100)℃间变化,出火口烟气温度在(1 000±100)℃间变化;在一、二次风配比为0.8∶0.2和0.7∶0.3两种工况下,烟气中O_2、CO_2、CO质量分数分别在(13±2)%、(7±2)%、(0.2±0.1)%间波动,燃烧效率分别为98.8%、98.5%。以玉米秸秆为燃料时,在相同一、二次风配比下,与燃烧碎木屑相比,炉膛内温度和出火口烟气温度均低100℃左右;在一、二次风配比为0.8∶0.2和0.7∶0.3两种工况下,与燃烧碎木屑相比,燃烧烟气中O_2平均含量约低1%,CO含量略高,CO_2含量相差不大,燃烧效率分别为98.7%、98.9%。与一、二次风配比为0.8∶0.2相比,当一、二次风配比为0.7∶0.3时,以碎木屑或玉米秸秆为燃料时的炉内温度、出火口温度均低100℃左右。经JCP-HD型林格曼黑度计观测,以玉米秸秆或碎木屑为燃料,在一、二次风配比为0.8∶0.2和0.7∶0.3时排放的烟气林格曼黑度小于等于1级。当一、二次风配比为0.8∶0.2时,以碎木屑为燃料,烟气中PM2.5、PM5、PM10变化范围分别为56～72 mg/m~3、38～51 mg/m~3、43～63 mg/m~3,以玉米秸秆为燃料,分别为36～43 mg/m~3、21～35 mg/m~3、38～42 mg/m~3,满足锅炉大气污染物排放标准要求。     

粉煤灰纤维混凝土基本力学性能试验研究

通过粉煤灰纤维混凝土基本力学性能试验,分析了水灰比、粉煤灰掺量等因素对纤维混凝土抗压强度、劈拉强度和抗压弹模的影响,探讨了粉煤灰对混凝土的影响机理。试验结果表明,随粉煤灰掺量的增加,双掺混凝土早期强度有所降低,混凝土后期强度有明显提高。     

泵站高性能混凝土试验研究

探讨了粉煤灰、高效减水剂及引气剂掺量对混凝土性能的影响,为南水北调东线工程泵站混凝土提供施工配合比。通过掺入粉煤灰、高效减水剂及引气剂,配制了不同强度等级的高性能混凝土,研究了C20、C25、C30 3种不同强度等级混凝土力学性能、耐久性能及体积稳定性,并用SEM法表征混凝土界面过渡区。研究表明,掺入粉煤灰、高效减水剂及引气剂后,混凝土立方体抗压强度均达到设计指标;在较高水胶比条件下,混凝土抗压、抗拉强度及抗压、抗拉弹性模量,和混凝土抗渗性能均随着粉煤灰掺量增加而略有提高。粉煤灰、高效减水剂及引气剂掺量分别不超过胶凝材料用量的30%、1%及0.015%时,所配制的C20、C25、C30混凝土满足泵站混凝土高性能化的要求     

定侧压下混凝土双轴动态受压试验研究

利用大型电液伺服多功能动静力三轴仪对边长为300mm的立方体混凝土试件进行了4种侧应力（单轴准静态抗压强度fc的0、6%、12%、18%）和3种应变速率（10-5/s、10-4/s、10-3/s）下的双轴压试验,探讨了不同侧应力和不同加载速率下混凝土的强度特性和变形特性。研究结果表明：侧应力的变化对混凝土的抗压强度和变形影响很大,各侧应力下的最大影响幅值分别达56.53%和99.60%;相对而言,应变速率对混凝土的抗压强度和变形影响效果要弱,各应变速率下的最大影响幅值分别达6.28%和30.17%;随侧应力和应变速率的提高,混凝土的刚度逐渐增强。     

长期浸泡作用下硫酸根离子在混凝土中的传输规律试验研究

针对受硫酸盐溶液长期浸泡作用的混凝土,制备对应于混凝土所处环境类别和作用等级中度、严重和非常严重的硫酸钠溶液,硫酸根浓度分别为800、6 000、50 000 mg/L。将强度等级为C40的混凝土试块在硫酸钠溶液中浸泡至不同龄期,采用钻芯、分层切片、研磨提取水泥石粉末样本进行化学分析,研究了硫酸根离子在混凝土内的分散和传输规律。结果表明,硫酸根离子在混凝土中的传输与侵蚀溶液浓度和侵蚀龄期存在较复杂的相关性。在侵蚀龄期较短时,硫酸根离子在混凝土中的传输速度较快,侵蚀深度较大。随着侵蚀龄期的增长,硫酸根离子主要集中在混凝土浅层范围内,且随着侵蚀溶液浓度的增加浅层混凝土中的硫酸根离子含量明显增大。     

煤矸石对混凝土宏微观性能的灰熵分析

为解决固体废弃物煤矸石的大量堆积对环境带来了巨大挑战,将煤矸石作为粗骨料替代普通碎石,基于此研究了煤矸石掺量(0,10%,20%,30%)对混凝土抗压强度的影响,通过核磁共振技术测试不同掺量煤矸石混凝土各龄期微观孔隙发育规律,同时结合灰熵法探究不同掺量煤矸石孔隙结构参数与抗压强度的关系,并结合灰色系统理论建立GM(1,4)灰色预测模型.结果表明:煤矸石的掺入会降低混凝土抗压强度,T₂图谱面积随煤矸石掺量增加而增加,小、微小孔隙占比较普通混凝土有所增加; 根据灰熵关联度研究,煤矸石混凝土强度与孔隙结构中束缚流体饱和度、孔隙率和孔径0.1~1.0 μm孔隙占比关联程度最高,分别为0.999 16,0.989 44,0.995 93,所建立的灰色关联模型GM(1,4)试验值与预测值相对误差均值为1.97%,具有良好的预测精度.研究可为煤矸石作为粗骨料应用于实际工程提供参考依据.     

双掺陶瓷抛光粉-矿粉对混凝土抗冻性的影响

为研究陶瓷抛光粉与矿粉复合掺合料对混凝土性能的影响,等量替代25%,30%,35%的水泥,其中矿粉掺量为20%,陶瓷抛光粉掺量分别为5%,10%,15%.对混凝土的试验研究分为宏观和微观试验,宏观试验包括抗压强度试验和冻融循环试验,微观试验包括核磁共振(NMR)测试和扫描电镜(SEM)分析.结果表明:养护龄期达到28 d时陶瓷抛光粉-矿粉混凝土的抗压强度优于单掺矿粉混凝土,其中双掺20%矿粉与10%陶瓷抛光粉时,混凝土的抗压强度最高.核磁共振(NMR)测试显示陶瓷抛光粉和矿粉的加入,使得混凝土孔隙半径减小,内部大孔隙向小孔演变,孔隙度降低;在冻融循环后,有害孔数量减少,孔结构得以细化,从而改善了混凝土的孔隙结构,提高了混凝土的抗冻性.SEM图像显示陶瓷抛光粉-矿粉火山灰效应生成C-S-H凝胶,填充在水泥石孔隙中,提高了内部结构致密性,二次水化反应消耗Ca(OH)₂,降低了CH晶体的取向性,改善了微观界面黏结强度,提升了混凝土宏观性能.     

基于温度梯度条件下混凝土衬砌结构的设计与应用

混凝土衬砌是地下工程结构的普遍形式,但在地热条件下,除温度作用外,地下水往往也具有一定的侵蚀性,这严重地影响了混凝土的耐久性,从而影响到衬砌结构的安全性.基于温度梯度及环境水侵蚀条件下,对隧洞衬砌应用双层混凝土结构,内层(保护层)为C20聚丙烯纤维混凝土,外层(结构层)为C30钢筋混凝土,并通过结构计算及室内试验研究,确定了各层混凝土的厚度与材料的最佳配比.采用的结构设计方法与混凝土配合比可供类似工程参考.     

提高混凝土抗碳化性能的若干技术问题研究

碳化是研究水工混凝土耐久性的重要内容之一.混凝土碳化实质上是指CO2等酸性介质在适当环境条件下与水泥水化过程中产生的可碳化物质氢氧化钙、水化硅酸钙以及未水的化硅酸三钙和硅酸二钙发生化学反应,使混凝土pH值降低到8.5左右的一种电化学腐蚀过程.混凝土碳化速度取决于CO2气体扩散速度以及CO2与混凝土水化产物的反应性.提高水工混凝土的抗碳化性能,应基于“PDCA”循环原理实施全过程控制,使混凝土pH值在11.5以上.基于扩散理论与试验相结合的模型,是碳化研究的理想模型.