1 塔里木大学水利与建筑工程学院，阿拉尔 843300
2 塔里木大学南疆岩土工程研究中心，阿拉尔 843300
将体积掺量为0.3%的聚乙烯醇(PVA)纤维掺入C30混凝土，分别开展不同浓度溶液作用下的全浸泡-烘干试验，从而探究PVA纤维混凝土的抗劣化性能。以劣化试验数据作为原始样本值，分别建立GM(1,1)模型、BP神经网络模型和GM(1,1)-BP神经网络组合模型对样本数据进行拟合精度对比，并对35~50次循环后的相对动弹性模量数值做出预测，分析整体变化趋势。结果表明：混凝土试件在10倍基准浓度溶液下的评价指标变化最稳定，表明PVA体积掺量为0.3%的试件在高浓度溶液下的抗劣化性能较好；GM(1,1)模型对样本的整体趋势变化预测较为准确；BP神经网络模型对样本单一点的变化趋势预测较为准确，整体精度最高；而组合模型克服了两种单一模型的不足之处，预测值与测试值的变化趋势一致，预测效果最好。
纤维混凝土 劣化试验 GM(1,1)模型 BP神经网络模型 组合模型 fiber concrete deterioration test GM (1,1) model BP neural network model combination model
1 西安科技大学建筑与土木工程学院, 西安 710054
2 西安建筑科技大学土木工程学院, 西安 710054
为促进寒冷地区煤矸石在混凝土中的应用, 通过机械-微波方式对煤矸石进行复合活化, 从表观形貌、质量损失率、相对动弹性模量、抗压强度和劈裂抗拉强度等方面对煤矸石粉混凝土的损伤劣化规律进行了研究, 并使用扫描电子显微镜、核磁共振波谱仪和X射线衍射仪等研究了活化煤矸石粉对混凝土抗冻性能的改性机理。结果表明: 20%(质量分数)掺量下活化煤矸石粉对混凝土抗冻性能改善效果最好, 且经300次冻融循环后, 质量损失率和相对动弹性模量分别为2.32%和91.32%, 抗压强度和劈裂抗拉强度分别下降了16.40%和26.12%; 活化煤矸石粉能填充、细化孔隙, 且其二次水化能消耗水泥水化产物Ca(OH)2, 产生C-S-H和C-A-S-H, 提升水泥石密实程度, 改善孔结构, 使大孔占比减少。
混凝土 煤矸石粉 抗压强度 抗冻性能 劣化规律 损伤机理 concrete coal gangue powder compressive strength frost resistance deterioration law damage mechanism
1 天津城建大学材料科学与工程学院，天津 300384
2 天津城建大学天津市建筑绿色功能材料重点实验室，天津300384
3 河北工业大学土木与交通工程学院，天津 300401
随着国家蓝色海洋战略的推进，混凝土在各项海洋工程设施(跨海大桥、海底隧道、海港码头等)中得到了广泛应用。混凝土在服役期间会受到物理、化学以及生物作用的协同破坏，最终导致其劣化，其中物理和化学作用导致混凝土劣化的机理已研究的比较详尽，然而在海洋环境中生物作用所引发的混凝土劣化，尤其是宏观生物(植物型和动物型)对混凝土的劣化作用鲜有研究人员探讨。因此，对海工混凝土宏观生物的腐蚀机理、影响宏观生物附着行为的因素以及防护措施等方面进行综述。以期得到国内外专家学者的关注，寻求一种更加合理、高效、经济且环保的海工混凝土腐蚀治理措施。
海工混凝土 宏观生物 生物腐蚀 混凝土劣化 腐蚀机理 marine concrete macroscopic organisms biocorrosion concrete deterioration corrosion mechanisms
武汉大学,水资源与水电工程科学国家重点实验室,武汉 430072
本文对比研究了超硫酸盐水泥(SSC)与硅酸盐水泥在盐酸侵蚀条件下的力学性能变化规律, 探讨了SSC的酸性侵蚀劣化机制。测试了SSC净浆试件正常养护后在盐酸溶液以及清水中抗压强度的变化, 并计算了抗压强度保持率; 采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和热重分析(TG-DTG)等微观测试方法分析了SSC在盐酸侵蚀下水化产物种类和数量的变化, 并探究了其微观结构的演化过程, 分析了劣化机理。结果表明: 不同于硅酸盐体系, SSC体系主要水化产物为钙矾石和水化硅酸钙; 与硅酸盐水泥相比, SSC在酸中具有较高的抗压强度保持率和更好的抗酸性侵蚀性能; 盐酸侵蚀SSC后, SSC主要水化产物均被分解, 体系中存在二水石膏和大量的二氧化硅胶体, 而硅酸盐水泥体系中则存在大量的二氧化硅胶体。
超硫酸盐水泥 酸性侵蚀 盐酸 劣化机理 力学性能 微观结构 supersulfated cement acid erosion hydrochloric acid deterioration mechanism mechanical property microstructure
1 中交路桥华北工程有限公司, 北京 101100
2 燕山大学, 河北省土木工程绿色建造与智能运维重点实验室, 秦皇岛 066004
3 中交建冀交高速公路投资发展有限公司, 石家庄 050056
为揭示有初始损伤的喷射混凝土在硫酸侵蚀作用下的性能劣化规律, 根据超声波波速变化定义初始损伤度, 利用压力试验机对混凝土试件进行初始损伤预制, 使初始损伤出现5个不同梯度: 0.10、0.15、0.20、0.25、0.30。通过干湿循环硫酸盐侵蚀试验, 以外观形貌、质量变化率、相对动弹模量作为评价指标, 并借助微观形貌分析和化学组成分析, 系统研究了初始损伤度对喷射混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的影响, 探讨了影响机理, 建立了初始损伤喷射混凝土在硫酸盐侵蚀作用下的损伤演化模型。结果表明, 在整个侵蚀过程中, 随着侵蚀时间的延长, 喷射混凝土试件质量和相对动弹模量均呈先增大后减小的变化趋势。初始损伤度为0.10时混凝土受硫酸盐侵蚀过程影响较小, 基本可以忽略。初始损伤度超过0.10后, 试件在硫酸盐侵蚀作用下的劣化速度加快。经历180个干湿循环侵蚀后, 初始损伤度为0.15、0.20、0.25、0.30组试件的质量较基准组分别下降了2.9%、3.4%、4.0%和4.7%, 相对动弹模量分别降至0.42、0.34、0.28、0.16。预制初始损伤所产生的砂浆微裂缝和骨料位移为硫酸盐的侵入提供了有利条件, 损伤度为0.10的试件表面有少量剥蚀, 内部微裂纹较基准组略多, 但腐蚀劣化并不严重。损伤度为0.30的试件表皮几乎全部脱落, 内部出现了大量贯穿裂缝, 裂缝较宽且深, 反应产物中石膏和钙矾石晶体衍射峰强度最高, 侵蚀损伤最为严重。根据相对动弹模量变化定义侵蚀损伤因子, 所建立的损伤模型曲线与试验结果吻合较好, 拟合相关系数均在0.94以上, 可以较好地反映不同初始损伤喷射混凝土的损伤劣化规律。
喷射混凝土 初始损伤 硫酸盐侵蚀 相对动弹模量 劣化机理 损伤演化模型 shotcrete initial damage sulfate attack relative dynamic modulus deterioration mechanism damage evolution model
安徽工程大学生物与食品工程学院, 安徽 芜湖 241000
稻米储藏陈化导致食用品质下降, 蛋白质变化是重要诱因。 谷蛋白是稻米中主要蛋白, 采用拉曼和红外光谱表征陈化中谷蛋白的变化, 并对其功能性质差异进行比较, 利于阐明稻米的陈化机理。 拉曼光谱表明, 陈米谷蛋白1 665和1 218 cm-1处的拉曼归一化强度分别为1.01和0.25, 明显低于新米谷蛋白, 表明陈化后谷蛋白的α-螺旋减少; 陈米谷蛋白中二硫键(516和527 cm-1处峰强度分别为0.45和0.42)、 亚砜(1 035 cm-1处峰强度为0.48)和砜(1 124, 1 152, 1 159, 1 316和1 334 cm-1处峰强度分别为0.47, 0.22, 0.26, 0.50和0.63)的强度明显高于新米谷蛋白, 表明含硫氨基酸残基发生明显氧化; 陈米谷蛋白的酪氨酸Fermi共振857/830 cm-1的强度比值1.68明显高于新米谷蛋白, 酪氨酸残基更加暴露; 陈米谷蛋白751 cm-1附近色氨酸的拉曼强度为0.20, 比新米谷蛋白的强度0.14显著提高, 陈化后谷蛋白色氨酸残基更加埋藏; 陈米谷蛋白3 423 cm-1处的O—H伸缩强度为0.05, 比新米谷蛋白对应强度0.02显著增大, 表明分子间结合程度升高, 谷蛋白与淀粉分子结合更加紧密。 除了酪氨酸的Fermi共振、 1 333和1 152 cm-1处砜的吸收峰不高外, 陈化谷蛋白的其余拉曼强度均高于陈米谷蛋白, 说明陈化谷蛋白的氧化程度更高。 红外光谱表明, 陈米谷蛋白和陈化谷蛋白中1 153, 1 078和1 026 cm-1处的硫氧化物吸收峰增大, 进一步支持谷蛋白发生了氧化。 与新米谷蛋白相比, 陈米谷蛋白的溶解性、 持水性、 乳化性和乳化稳定性均显著降低, 而持油性升高, 支持陈米中谷蛋白发生了明显氧化。 陈化谷蛋白的溶解性(除pH 9)、 持水性和乳化性比陈米谷蛋白更低, 持油性更高, 表明新米谷蛋白被提取出来后单独陈化时氧化程度更深。 陈化后谷蛋白功能性质的变化支持红外和拉曼光谱显示的氧化变化, 这为阐明蛋白质在陈米品质劣变中的作用提供了光谱依据, 为控制稻米陈化劣变以减少产后损失奠定基础。
稻米 陈化劣变 谷蛋白 红外 拉曼 功能性质 Rice Aging deterioration Glutelin Infrared Raman Functional properties 光谱学与光谱分析
2021, 41(11): 3431
1 电子科技大学光电科学与工程学院，四川 成都 611731
2 中国科学院光电技术研究所，四川 成都 610209
液晶光学相控阵是下一代光束控制技术的核心器件，提高其耐受激光阈值是当前研究的热点之一。针对较高功率激光入射场景下评测液晶光学相控阵相位调制性能恶化程度的问题，本文基于传统四分之一波片法，实现快速、直接测量液晶对入射激光的相位调制量。验证试验发现，当中心温度为33 ℃时，对应的最大畸变相位为3.6 rad。同时，本文基于该实测相位调制结果，研究出射光的光束质量恶化过程。分析结果表明：当液晶移相器的中心温度变化小于10 ℃时，光束质量恶化小于20%。
液晶光学相控阵 高功率激光 相位恶化 光束质量 liquid crystal optical phased array high power laser phase deterioration beam quality
1 发光与光信息技术教育部重点实验室, 北京 100044
2 北京交通大学光信息科学与技术研究所, 北京 100044
3 长飞光纤光缆股份有限公司光纤光缆制备技术国家重点实验室, 湖北 武汉 430073
偏振消光比是衡量光偏振特性的重要参数之一,椭圆偏振保持光纤是一种重要的新型保偏光纤,可以保持某种特殊椭圆偏振态的不失真传输。对现有消光比的定义进行了拓展,使之适用于椭圆偏振保持光纤。提出了一种按照新定义测量消光比的方法,并使用剪断法对一根长20 m的椭圆偏振保持光纤进行了消光比劣化的实验测量。实验结果表明,以最短余长2 m消光比为参考值,被测光纤在截断余长为10 m、15 m和20 m时的消光比相对劣化值分别为0.168 dB/m、0.154 9 dB/m和0.165 5 dB/m。由此可知,消光比的相对劣化值虽然与光纤长度有关但并不呈线性变化。
光纤光学 椭圆偏振保持光纤 消光比测量 消光比劣化 fiber optics elliptical polarization-maintaining fiber extinction ratio measurement deterioration of extinction ratio
国防科技大学光电科学与工程学院, 湖南 长沙 410073
利用COMSOL软件建模对光参量振荡器(OPO)进行热分析,发现在大功率抽运下,晶体的中心轴线附近由于吸收参量光,出现较为明显的温度上升。MgO∶PPLN晶体的折射率对温度非常敏感,较小的温升会使参量光产生不可忽略的波前畸变,进而导致光束质量下降。晶体的温升是由参量光的吸收引起的,这样的温升不可避免,大功率OPO/OPA(光参量放大器)的光束质量劣化是必然的。
非线性光学 光参量振荡器 热分析 波前畸变 光束质量劣化 光学学报
2017, 37(12): 1219001
1 湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室, 湖南 长沙 410082
2 湖南工业大学机械工程学院, 湖南 株洲 412000
对脉冲激光修整青铜金刚石砂轮石墨变质层进行了理论研究, 当激光功率密度为1.68×108~3.359×108 W/cm2时, 对金刚石表面的温度演化进行了数值仿真。研究结果表明, 金刚石达到石墨化温度的时间约为435~440 ns, 金刚石的石墨化程度较低。提出了水柱流辅助脉冲光纤激光修整青铜金刚石砂轮的新方法, 降低了金刚石的石墨化程度。
激光技术 激光烧蚀 青铜金刚石砂轮 变质层 水柱流 中国激光
2017, 44(12): 1202001
