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PVA纤维增强水泥基复合材料高温性能研究

李丹 , 何锐 , 王帅 , 王锴 , 盛燕萍

硅酸盐通报

对PVA纤维增强水泥基复合材料的高温性能进行研究,分别测试了该材料在经受不同高温后的质量损失、抗压强度以及弯曲韧性,并对其微观结构变化进行了分析.结果表明,相比于普通水泥基材料,PVA纤维增强水泥基复合材料的抗压强度高,变形能力大,抗折强度高,弯曲韧性优越,其中纤维掺量为2％的试块28 d抗压强度达到45.98 MPa,抗折强度可达到14.10 MPa,最大挠度达到0.68 mm;高温处理后掺有PVA纤维的试块完整性良好,没有出现破坏性断裂,只表现为微小裂纹;随着温度的升高,不同纤维掺量砂浆试块的质量损失增大,抗压强度和抗折强度以一定的速率下降,但在800 ℃高温处理后试块仍具有一定的抗压强度和弯曲韧性,纤维掺量为2％的试块的抗压强度能达到18.9 MPa,最大挠度可保持在0.12 mm;根据微观测试可以看出,随着温度的升高,纤维缓慢熔出使试块内部出现相互交错的孔隙通道可有效防止试块高温爆裂,试块内部结构由致密变为松散蜂窝状.

关键词: 聚乙烯醇纤维 , 抗压强度 , 抗折强度 , 弯曲韧性 , 高温性能

水泥混凝土粗集料类型对其空间分布特性的影响

何锐 , 王帅 , 李丹 , 盛燕萍

材料科学与工程学报 doi:10.14136/j.cnki.issn.1673-2812.2015.04.021

为研究粗集料类型对其在混凝土内部空间分布特征的影响,利用数字图像处理技术对混凝土随机截面进行处理,以级配分析为图像检测手段,从形态学和统计学两方面对三种粗集料的分布特性进行对比分析.研究表明:图像检测计算得到的级配曲线与实际的级配曲线误差不超过5.72％,较完整地保留了原始图像的基本信息;卵石在形态学上最接近圆形,破碎卵石受长尖角影响而外形尖锐,碎石居于两者之间,且三种粗集料整体分布比较均匀;从统计学角度看,碎石、破碎卵石和卵石的平均紧密程度呈递减趋势,碎石的分布挤嵌程度最趋紧密,但受两端极值影响,波动比较大,卵石的分布相对更趋分散.

关键词: 数字图像 , 粗集料类型 , 形态学 , 统计学 , 空间分布

混杂合成纤维混凝土单轴抗拉力学特性与本构关系

赵华 , 何锐 , 彭挺 , 陈华鑫

硅酸盐通报

根据混杂纤维增强原理,采用高弹模聚乙烯纤维和低弹模聚丙烯粗合成纤维制备出具有优异变形性能的混杂纤维混凝土,采用单轴拉伸试验对其单轴受力特性进行了分析,并根据测试结果建立了单轴抗拉本构关系模型.结果表明,单轴受拉应力-应变曲线可以划分为弹性阶段、应变硬化阶段和破坏阶段三个阶段;在受拉过程中出现了多缝开裂现象,微细裂缝的扩展较为曲折,在开裂过程中吸收了大量的能量,导致变形能力大幅提升;掺入硅灰后使得界面过渡区性能改善,从而导致极限抗拉强度和拉应变的增大;纤维掺量过大时不能均匀分散,结团现象出现,极限拉应变反而下降;所建立的单轴受拉分段本构关系模型能够较好的反映应力-应变曲线的发展趋势,所推荐的模型参数计算公式具有较高的准确性.

关键词: 纤维混凝土 , 单轴受拉 , 力学特性 , 本构关系

Jaynes-Cummings 模型的一种精确代数解法

何锐

量子电子学报 doi:10.3969/j.issn.1007-5461.2012.06.012

基于Jaynes-Cummings模型的SU(2)群结构,用代数方法求得该模型的时间演化算符.作为该解法的应用,精确给出了初始态为|e,n〉情况下系统随时间演化到任一时刻t的状态|ψ(t)〉,并求出了系统初始态为|g,α〉的情况下,系统在任一时刻t处于激发态的几率Pe(t).最后讨论了该解法的优越性.

关键词: 量子光学 , Jaynes-Cummings模型 , SU(2)群结构 , 时间演化算符

高粘沥青胶浆动态剪切流变特性

邢明亮 , 李祖仲 , 何锐 , 毛雪松 , 周燕 , 陈拴发

材料科学与工程学报 doi:10.14136/j.cnki.issn 1673-2812.2016.04.009

针对探索不同类型的高粘沥青胶浆动态剪切流变特性,有利于完善多孔沥青混合料配合比设计.分析材料组成、粉胶比、温度等对高粘沥青胶浆动态剪切流变特性的影响,结果表明,沥青粘度高、矿粉比表面积大,形成的高粘沥青胶浆相位角相对较小,抗车辙因子较大;与矿粉类型相比,沥青性质对胶浆抗车辙因子影响显著,对改善胶浆抗高温变形能力起主导作用;粉胶比增大,抗车辙因子随之增大,并随温度变化呈幂函数关系变化趋势.提高改性沥青粘度或增大矿粉比表面积,均可有效降低高粘沥青胶浆抗车辙因子的温度敏感性,改善高粘沥青胶浆高温抗变形性能.

关键词: 道路工程 , 高粘沥青胶浆 , 动态剪切流变性能 , 抗车辙因子 , 感温性

混杂合成纤维道路混凝土韧性特征与机理分析

王帅 , 武书华 , 何锐 , 盛燕萍

硅酸盐通报

根据水泥混凝土路面的实际受力条件,采用弯曲韧性和冲击韧性两个指标对所制备的聚乙烯纤维/聚丙烯粗合成纤维混杂增强混凝土的韧性特征进行全面评价,并结合SEM微结构分析结果对其增韧机理进行了探讨.结果表明,所制备的4组混杂纤维混凝土的弯曲韧性指标均超过理想弹塑性材料的标准,并且在初裂产生后仍具有较高的强度保持能力,试件的裂缝曲折且细微,有效扩散了裂缝尖端的应力集中;混杂纤维混凝土试块的抗冲击韧性大幅提升,吸收的冲击能约是普通混凝土试块的15倍;采用聚乙烯/聚丙烯粗合成纤维可以在几何形状尺寸与力学性能上形成具有一定级配结构的纤维增强材,产生正混杂效应.

关键词: 纤维混凝土 , 弯曲韧性 , 冲击韧性 , 微结构 , 增韧机理

固化剂改良水泥稳定黄土强度及水稳性研究

吴文飞 , 张纪阳 , 何锐 , 陈华鑫

硅酸盐通报

为了研究水泥及微量固化剂对黄土路基强度及水稳性的影响,选择3个水泥掺量(6％、7％和8％)和4种固化剂(M1、M2、M3和M4),测试3个水泥掺量下黄土的7-d无侧限抗压强度,在8％的水泥掺量下分别加入0.2％和2％的4种固化剂,测试其7d无侧限抗压强度、渗水系数K20和30 rain冲刷量,并结合分别加入4种微量固化剂的黄土试件微观形貌图,分析固化剂改善水泥稳定黄土的机理.结果表明,水泥稳定能大幅提高黄土强度;4种固化剂成份体系不同,对水泥稳定黄土的主要作用机制也不同,主要包括离子交换作用、火山灰作用、化学反应生成Friede晶体改善作用和膨胀填充作用;固化剂类型对土壤有一定的适应性,不同土壤类型需要有选择的使用固化剂类型;各类固化剂改善黄土方式并不只是通过单一作用,而是主要机制不同的多种作用复合发生;对黄土的改善途径主要是通过提高土体颗粒粘聚性或生成更多、更强的水化产物提高强度或填充孔隙提高密实性.

关键词: 黄土 , 固化剂 , 水泥稳定 , 路基

混杂纤维混凝土的耐硫酸盐腐蚀性能研究

何锐 , 谈亚文 , 李丹 , 盛燕萍

硅酸盐通报

为了研究混杂纤维混凝土抗硫酸盐腐蚀性能,对聚乙烯纤维(PE)与聚丙烯粗合成纤维(HPP)混凝土进行硫酸盐干湿循环腐蚀和长期浸泡侵蚀试验,采用形貌损伤、质量损失、相对动弹性模量和抗压强度等宏观测试方法研究了混杂纤维混凝土耐硫酸盐腐蚀性能,并结合SEM微观结构测试技术分析了其腐蚀机理.结果表明:不同纤维掺量的混凝土在硫酸盐腐蚀作用下均出现了不同程度的损伤,其干湿循环的腐蚀作用较长期浸泡腐蚀混凝土的腐蚀损伤更为明显;长期浸泡腐蚀作用时,450 d素混凝土抗压强度可达到60 MPa,各纤维混凝土抗压强度均可达到70 MPa,但在干湿循环腐蚀作用下,聚乙烯纤维和聚丙烯粗合成纤维以0.8%+1.2%掺入时,混凝土抗压强度也可达到70 MPa;纤维对于混凝土内部结构应力的缓解,孔隙、通道等缺陷的分散以及纤维之间的捆绑桥联都显著的提高了混凝土抗硫酸盐腐蚀性.

关键词: 纤维混凝土 , 硫酸盐 , 腐蚀性 , 干湿循环 , 长期浸泡

2011年度何梁何利基金获奖科学家年轻化突出

中国材料进展

2011年8日下午，何梁何利基金2011年度颁奖大会在京举行。我国高性能计算机领域杰出科学家、国防科技大学杨学军教授荣获“科学与技术成就奖”，丁伟岳等35人获“科学与技术进步奖”，吴朝晖等15人获“科学与技术创新奖”。中共中央政治局委员、国务委员刘延东向大会发来贺信，全国人大常委会副委员长桑国卫、全国政协副主席万钢出席会议并为获奖代表颁奖。何梁何利基金评选委员会主任朱丽兰向大会作工作报告。

关键词: 科学家 , 基金 , 中共中央政治局 , 全国人大常委会 , 突出 , 国防科技大学 , 计算机领域 , 科学与技术

高性能纤维混凝土轴拉性能简易评价模型

何锐 , 王帅 , 李晶晶

硅酸盐通报

为了简化混凝土的轴拉力学性能分析过程,首先采用混杂纤维技术制备出了具有优异变形性能的高性能纤维混凝土,然后以四点弯曲试验为基础,结合理论分析和数值计算分析,建立了高性能纤维混凝土的轴拉性能简易评价模型,并采用实测结果对其准确性进行了检验.结果表明,所制备的混杂纤维混凝土在弯拉测试过程中试件的跨中底部和轴拉测试过程中试件的中部均出现了多缝开裂的现象;硅灰的掺入导致强度和变形性能均提高,而当纤维掺量过大时,弯拉强度虽有明显提高,但是其变形能力和抗拉强度基本保持不变;虽然极限拉应变的预估偏差要大于极限抗拉强度的预估偏差,但总体来讲二者与实测值都较接近,预估模型不仅具有较高的准确性,而且大大简化了评价过程.

关键词: 纤维混凝土 , 应变硬化 , 多缝开裂 , 轴拉性能 , 评价模型