同济大学蒋正武教授可持续混凝土研究团队近日于Cement and Concrete Composites杂志（IF=9.93，JCR一区，Top期刊）发表的最新研究成果The use of AE technique for identifying ductility degradation against cryogenic on flexural performance of UHPC at various temperature conditions。

本项研究由同济大学蒋正武教授可持续混凝土研究团队完成，第一通讯单位为同济大学材料科学与工程学院教育部先进土木工程材料重点实验室，第一作者为同济大学蒋正武教授博士后张红恩，通讯作者为蒋正武教授。

本文利用声发射技术对比研究了常温下和其它5种不同温度条件下（见图1）UHPC的抗弯力学行为，并取得如下原创性成果：1）原位监测超低温场-应力场耦合作用下UHPC力学性能演化及微裂纹起裂机制；2）基于延性指数、韧性指数、能量归一化和声信号活跃度实现对-170℃下UHPC延性退化的定量表征；3）探究了高温预处理对UHPC在-170℃下抗弯行为影响机制。研究成果可以为全混凝土液化天然气储罐、极地勘探、深空探月工程等重大工程提供一定的借鉴。

图 1 不同温度变化路径

结果发现，相较于常温条件下，超低温下UHPC的初裂抗弯强度和峰值抗弯强度显著提高，直接暴露在超低温下UHPC初裂和峰值抗弯强度分别提升99.1%和103.4%，但经过200℃预处理后，UHPC在-170℃下，其初裂和峰值抗弯强度分别提升仅59.3%和41.6%。超低温下，UHPC内部自由水结冰以及钢纤维与基体间的粘结强度提高，但200℃预处理引起UHPC内部自由水含量降低，并在钢纤维周围产生因热不兼容性导致的微裂纹。此外，各温度条件对UHPC的初裂挠度影响比较显著，但对峰值挠度的影响一般（图2）

图 2 不同温度条件下UHPC抗弯强度和弯曲挠度

线弹性阶段声发射参数与UHPC初裂抗弯强度存在显著的正相关关系，但挠度硬化阶段并未发现声发射参数与UHPC峰值抗弯强度存在相关关系，主要是由于初裂阶段的声信号主要源于基体内部微裂纹萌生与扩展，强度越高，产生的声信号越明显。而挠度硬化阶段，钢纤维活动、新微裂缝萌生与扩展、旧微裂纹积聚成宏观裂纹并扩展均可产生声信号，表现为声信号和抗弯强度无法协同发展。

图 3 初裂强度和AE参数的关系曲线

超低温下，UHPC表现出明显的温脆效应，具体表现为延性降低，脆性增大，因此本文借助挠度延性指数、韧性延性指数、韧性指数、能量归一化、声信号活跃度等指标（图4）对超低温下UHPC的延性降低特征进行定量表征，研究发现，超低温下UHPC能量释放率显著提高是其延性大幅降低的诱因。

图 4 UHPC温脆效应表征参数

本项研究受到国家自然科学基金、中央高校科研业务费、四川大学深地科学与工程教育部重点实验室开放基金等项目等资助。蒋正武教授可持续混凝土团队多年来一直致力低碳先进土木工程材料可持续化理论与方法的研究主线，近5年累计在Advanced Materials, CCR, CCC, CBM等期刊发表SCI论文70余篇。

本项研究成果已在线发表在Cement and Concrete Composites杂志，欢迎大家点击原文链接下载浏览。
原文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0958946522004978