建筑材料学报杂志

建筑材料学报杂志2023年第4期

• 高温蒸养与偏高岭土对高铁相水泥性能的影响

  饶美娟，王群超，杨旺，高宇

  采用多种测试方法，分析了高温蒸养和外掺偏高岭土（MK）对高铁相水泥（HFC）宏观和微观性能的影响及其演变机制.结果表明：高温蒸养为胶凝材料的水化反应提供了动力，加快了水化速率，促进了水化硅酸钙（C-S-H）凝胶与水化硅铝酸钙（C-A-S-H）凝胶的生成；偏高岭土参与水化，消耗了氢氧化钙，降低了体系碱度，引入更多的Al，促进了C-A-S-H凝胶的生成，改善了HFC孔隙结构，提升了HFC对氯离子的吸附和固化能力；高温蒸养与偏高岭土的耦合作用提高了HFC中C-A-S-H凝胶含量，提升了高铁相水泥基材料的抗氯离子侵蚀性能.

• 煤矸石混凝土抗折强度试验研究

  刘瀚卿，白国良，朱可凡，刘辉，陈菲

  以榆神矿区煤矸石为粗骨料，通过288个棱柱体抗折强度试验，分析了煤矸石含碳量、煤矸石取代率及水灰比对煤矸石混凝土抗折强度的影响.结果表明：当不同矿源煤矸石含碳量由0.91%增加至2.09%时，煤矸石混凝土抗折强度降低了21.1%~32.6%；与普通混凝土相比，不同煤矸石取代率下煤矸石混凝土抗折强度降低了20.5%~47.5%；当水灰比由0.25增加至0.45时，煤矸石混凝土抗折强度降低了8.0%~15.3%.综合考虑了煤矸石含碳量和煤矸石取代率的影响，提出了适用于不同矿源煤矸石混凝土抗折强度的预测公式.

• 橡胶自密实混凝土填充层结构的减振性能

  陈俊豪，曾晓辉，谢友均，龙广成，刘锦辉

  基于阻尼耗能理念提出了一种新型减振措施——橡胶自密实混凝土填充层结构，研究了橡胶自密实混凝土的动态力学性能及其阻尼提升机理，采用环境振动预测模型分析了橡胶自密实混凝土填充层结构的减振性能.结果表明：橡胶降低了自密实混凝土的动态弹性模量和动态剪切模量，导致其泊松比增大，阻尼比随着橡胶掺量的增大线性增加；橡胶加大了基体对应力波能量的消耗，提高了自密实混凝土的阻尼性能；橡胶自密实混凝土填充层结构在1~200 Hz频段内的加速度级均小于普通自密实混凝土填充层结构，其中20 Hz以下的低频振动降低了3~5 dB左右.

• 聚乙二醇/水泥基复合相变材料的制备与表征

  杜银飞，王志杰，全先凯，马聪，金娇

  基于水化-结晶法，以聚乙二醇为相变材料，硫铝酸盐水泥的水化产物为基体，利用聚乙二醇的水溶性和硫铝酸盐水泥的水硬性制备了一种高聚乙二醇含量的水泥基复合相变材料（CPCMs），研究了其微观结构、化学兼容性、晶体结构、相变特性、热稳定性及降温效果.结果表明：聚乙二醇能够均匀地分散在硫铝酸盐水泥水化产物构成的多孔网络结构中，负载情况良好；聚乙二醇与硫铝酸盐水泥水化产物的化学兼容性良好，二者没有发生化学反应；CPCMs在250 ℃以下具有良好的热稳定性，具备用于相变储热沥青路面的温度条件；当聚乙二醇质量分数为36.36%时，CPCMs的相变焓高达62.48 J/g，与对照组硫铝酸盐水泥相比，其表面温度降低了7.3 ℃.

• 基于近场动力学方法的多孔材料单轴拉伸断裂韧性研究

  饶烽瑞

  基于近场动力学方法模拟了单刃缺口多孔材料的单轴拉伸试验，通过与文献数据对比验证了数值模拟方法的有效性，对孔隙率为3%~15%的多孔材料进行模拟，得到了其断裂韧性的变化规律，并分析了其增韧机理.结果表明：在单轴拉伸作用下，多孔材料的断裂韧性随着孔隙率的增加先增大后减小，在孔隙率为12%时达到峰值；在单轴拉伸过程中，局部孔隙吸引导致的主裂纹偏转和次裂纹萌生是多孔材料断裂韧性提升的主要原因.

• 基于XGBoost算法的胶凝砂砾石劈拉强度预测分析

  郭磊，李泽宣，田青青，郭利霞，高航

  将水泥质量浓度、砂率、水胶比和粉煤灰质量浓度设为输入变量， 28 d劈拉强度设为输出变量，用极端梯度提升树（XGBoost）算法对胶凝砂砾石（CSG）的劈拉强度进行预测，并与随机森林（RF）算法的预测结果进行对比，以决策系数（R²）、均方根误差（RMSE）、平均绝对误差（MAE）和平均百分比误差（MAPE）作为评估标准对2种算法进行对比分析.结果表明： XGBoost算法的R²为0.968 1，具有高度的预测准确性；相比表现良好的RF算法，XGBoost算法测试集的RMSE和MAE均降低了0.003， MAPE降低了0.32%，表明XGBoost算法能够对CSG劈拉强度进行更为精准的预测.

• 粗骨料对混凝土氯离子扩散影响的模拟与试验

  蔡栋兴，毕文彦，管学茂

  用数值模拟建立了三维随机骨料模型，分析了不同粗骨料形状、含量、粒径以及多粒径组合粗骨料对混凝土氯离子扩散的影响，并结合快速氯离子迁移系数法进行了验证.结果表明：相同体积粗骨料的形状特征参数越小，氯离子扩散受到的阻碍作用越明显；在一定浓度范围内，氯离子扩散系数随着粗骨料含量的增加逐渐减小；当粗骨料体积分数确定时，氯离子扩散系数随着粗骨料粒径的增加而减小；在相同体积分数下，氯离子扩散系数随着多粒径组合粗骨料粒径数的增加而增加.

• 玄武岩粉末-电石渣-脱硫石膏水热固化机理分析

  孔纲强，虞杨，陈永辉，周杨，陈庚

  以玄武岩粉末-电石渣固体废弃物凝胶体系为主料，掺入脱硫石膏，利用水热固化技术制备了人造石颗粒材料，分析了不同水热固化温度、水热固化时间、钙硅比对人造石颗粒强度及物相变化规律的影响.结果表明：人造石颗粒的抗压强度高于30 MPa，电石渣可替代消石灰；人造石颗粒的最佳制配方案为钙硅比0.9、温度200 ℃、时间12 h以及脱硫石膏添加量约5%.

• 混凝土用乳化石蜡脱模剂的制备与脱模性能研究

  孙振平，庄严，杨海静，葛好升，罗琼

  基于亲水亲油平衡（HLB）理论制备乳化石蜡，通过调整乳化工艺，得到储存稳定性良好的混凝土用乳化石蜡脱模剂，并进行砂浆脱模试验，测定脱模后模具表面的砂浆黏附量、试块表面气孔数量与尺寸，以及试块表面硬度.结果表明：乳化石蜡脱模剂可以有效减少试块表面气孔数量，减小气孔尺寸；模具表面砂浆黏附量的减少和试块表面硬度的提升尚不尽人意，但可以通过增加乳化石蜡脱模剂的施涂次数予以弥补.

• 基于疲劳内聚力模型的瓷砖-砂浆界面温度疲劳特性分析

  吴楷，张艳荣，孔祥明，邹志龙，张朝阳

  建立了疲劳损伤演化与内聚力耦合模型，模拟了不同温度循环作用下瓷砖-砂浆的界面损伤行为，并分析了温度变化幅值、作用次数和砂浆厚度对损伤的影响规律. 结果表明：疲劳内聚力模型可较好地模拟温度循环作用下瓷砖-砂浆的界面损伤行为；瓷砖-砂浆的界面损伤主要源于二者在界面处的剪切变形，且降温的影响远大于升温；随着温度作用次数的增加，界面损伤从瓷砖边缘处萌生并逐渐向中心扩展，但损伤增长速率逐渐降低；温度变化幅值增加和砂浆厚度突变均会加剧界面损伤及其发展速率，且砂浆厚度突变导致的界面损伤主要集中在较厚侧.

• 海上风电钢管桩石墨烯增强保护层的力学性能

  许亮，刘军升

  为了改善海上风电浪溅区钢管桩保护层的力学性能，设计了一种石墨烯光敏复合增强纤维高性能树脂复合带作为保护层的中间层，采用损伤理论并考虑冲击荷载和温度荷载的影响，建立了数值模型以研究该保护层的力学性能，并与中间层为环氧玻璃钢的保护层的力学性能进行了对比.结果表明：在相同冲击荷载作用下， 石墨烯光敏复合增强纤维高性能树脂复合带发生损伤的临界荷载超过环氧玻璃钢的1.5倍；在相同温度下， 石墨烯光敏复合增强纤维高性能树脂复合带中间层下表面的剪切应力不到环氧玻璃钢中间层的1/10.

• 超细粉煤灰和减水剂对AAFA胶凝材料常温性能的影响

  朱绘美，张煜雯，李辉

  利用超细粉煤灰部分取代Ⅰ级粉煤灰，在常温条件下制备碱激发粉煤灰（AAFA）胶凝材料，并采用减水剂对其流动性能进行优化.结果表明：超细粉煤灰掺量为50%的AAFA浆体初凝时间为42 min，3 d抗压强度为12.78 MPa，但表观黏度太大，导致常规试验无法测出其流动度值；萘系减水剂可增强AAFA浆体中粉煤灰颗粒的分散程度，大幅降低浆体的表观黏度，显著提高其初始流动度及流动度保持率，但会包裹粉煤灰颗粒并弱化凝胶产物间的连接，延长AAFA浆体的凝结时间，并对其早龄期抗压强度产生不利影响；萘系-三聚氰胺复合减水剂亦可显著降低AAFA浆体的初始表观黏度，提升其初始流动度，同时影响浆体的聚合反应进程，对其抗压强度发展产生一定促进作用，但导致浆体流动度损失加大.

• 橡胶粉和硅灰对碱硅酸反应的抑制作用

  高鹏，王永博，薛刚，秦圆雨，顾宇航

  采用快速砂浆棒法，研究废旧轮胎橡胶粉（WRP）和硅灰（SF）单掺及两者复掺对碱硅酸反应（ASR）引起有害膨胀的抑制作用，并分析WRP粒径对ASR抑制作用的影响；结合扫描电镜和X射线衍射等方法，揭示了两者对活性骨料ASR的抑制机理.结果表明：WRP能够抑制ASR，但其粒径会影响抑制效果，其中0.125 mm （120 目） WRP效果最佳；SF对ASR抑制作用早期较好，而后期不够理想；复掺SF和WRP对抑制ASR膨胀协同作用优异，前期SF发生火山灰反应，水化产物具有缚碱能力，有效抑制ASR负面效应，改善了WRP周边砂浆的密实性，后期WRP利用其物理性能降低膨胀压，从而协同缓解了ASR引起的膨胀.

• 氢氧化钙对碱矿渣材料硫酸盐结晶破坏的抑制机理

  李青，姚凯，李俊潼，陈平，尹霞

  通过外观变化和质量损失的发展研究了Ca（OH）₂对碱矿渣材料硫酸盐结晶破坏的抑制效率，结合抗压强度、毛细孔隙率、X射线衍射、综合热分析和扫描电子显微镜，揭示了Ca（OH）₂对碱矿渣材料硫酸盐结晶破坏的抑制机理.结果表明：质量分数为5%的Ca（OH）₂使碱矿渣水泥石的微结构变得致密，降低其毛细孔隙率和毛细吸水系数，显著减小碱矿渣材料的硫酸盐结晶破坏；质量分数为10%的Ca（OH）₂使碱矿渣水泥石内部的微裂纹增多，毛细孔隙率和毛细吸水系数增大，对抑制硫酸盐结晶破坏不利.

• 基于图像分析技术的粉煤灰颗粒形貌表征

  钱潘悦，龚明子，黄斌，姚武

  基于图像分析技术，分析了粉煤灰颗粒群的形貌特征，提出了可量化表征颗粒群形貌的参数，并以此作为区分粉煤灰颗粒群形貌品质的判据之一.结果表明：粉煤灰颗粒群的形貌特征可用不同圆度等级下的颗粒面积占比来表征，其中S_R>0.8/S_R>0.5（圆度R>0.8与R>0.5颗粒的表面积比）最能体现粉煤灰颗粒群形貌的特征差异；当图像放大200倍时，高形貌品质粉煤灰的S_R>0.8/S_R>0.5可达到10%以上，与非球状颗粒粉体形貌存在明显的差异.