研究了不同掺入工艺下多层石墨烯和钢纤维在水泥基中的分散效果,并对单掺、复掺两种填料下砂浆的抗压、抗折强度和压折比进行了试验研究。结果表明:采用干拌法分散钢纤维和高速离心法分散多层石墨烯的工艺更佳;钢纤维和多层石墨烯的协同作用提高了高掺量多层石墨烯砂浆的抗压和抗折强度,其中复掺钢纤维和多层石墨烯砂浆的28 d抗压强度比单掺多层石墨烯提高32.82%~43.96%,抗折强度提高18.33%~31.08%,且提高程度随着钢纤维掺量的增加而上升。

玻化微珠保温砂浆内的湿积累是水蒸气扩散,空气渗流,以及冷凝三种因素共同引起的,本文构建了以水蒸气分压力为驱动势的湿积累计算模型,计算并分析了水蒸气扩散,空气渗流,以及冷凝三种因素对湿积累的影响。空气流入时砂浆内水蒸气分压力和湿积累速率最大值向内迁移;空气流出时则相反。水蒸气冷凝的速率与冷凝区域的边界温度成正比。

分析了玻化微珠复合混凝土的传热机理,对该混凝土中热流的传递途径进行了划分,构建了基于最小热阻理论的导热系数计算模型,并用相关文献试验数据对模型进行了验证。结果表明,该模型能够较精确的预测玻化微珠复合混凝土干燥状态下的导热系数。后续研究还可考虑含湿率,以及玻化微珠的细度模数对玻化微珠复合混凝土的导热性能的影响。

为研究玻化微珠抹面砂浆这种保温材料的防结露效果,分别以普通砂和玻化微珠为骨料,制作普通水泥抹面砂浆和不同厚度的玻化微珠抹面砂浆与混凝土底板复合试件,放置于具有恒定温湿度差的结露环境中,观察发生结露的时间。试验结果表明,玻化微珠砂浆的隔热性与其表面的毛细吸水作用有益于延长其表面发生结露的时间,且结露时间随砂浆厚度增加而延长。在给定试验环境下,10 mm厚玻化微珠砂浆发生结露时间约为同等厚度普通水泥砂浆的10倍;15 mm厚的玻化微珠砂浆在试验周期内表面未发生结露。

通过数值模型分析了地下工程表面设置玻化微珠砂浆的防结露作用,建立了空气波动温度下壁面温度响应模型,基于有限差分法进行模型的求解,计算结果表明,玻化微珠抹面层的设置能够降低壁面温度热延迟,提高热响应速度和壁面温度,减少壁面与空气之间的温度差,从而减少表面结露的产生。

为定量研究玻化微珠砂浆在搅拌过程中骨料分布均匀性受搅拌条件的影响,对新拌玻化微珠砂浆中的骨料进行分离,并根据分离得到的骨料与砂浆质量占比,定义了评价新拌砂浆中骨料分布均匀性的均匀度指数。试验结果表明:新拌砂浆中骨料分布均匀性随搅拌时间的延长呈先优化后劣化的变化趋势,搅拌过程中存在最优均匀度;卧式与立式搅拌机均在搅拌至4 min时达到最佳均匀度,卧式搅拌机的新拌砂浆中骨料分布均匀度优于立式搅拌机;玻化微珠骨料参与搅拌的时间相同时,采用先搅拌后投入玻化微珠骨料的方式能够优化骨料分布的均匀性。更高的搅拌机转速能更快提升新拌玻化微珠砂浆均匀度,但是较低的搅拌机转速下拌和的新拌玻化微珠砂浆极限均匀度更优,达到极限的耗时更长。