氯盐侵蚀和干湿循环条件下浮石混凝土的耐久性

刘 倩，申向东，薛慧君，王仁远，刘 政



氯盐侵蚀和干湿循环条件下浮石混凝土的耐久性

刘 倩，申向东※，薛慧君，王仁远，刘 政

（内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院，呼和浩特 010018）

为了探究干湿循环条件下氯离子对浮石混凝土的侵蚀机制，借助核磁共振测试技术，分析浮石混凝土在干湿循环条件下微观孔隙结构特征，对侵蚀后的浮石混凝土内部微观结构进行X射线衍射物相分析与电镜扫描分析，进而探讨浮石混凝土抗氯离子侵蚀性能。研究结果表明，在氯盐侵蚀作用下，浮石混凝土和普通混凝土的质量损失变化率与相对动弹性模量变化趋势相一致；发现浮石混凝土谱面积是普通混凝土谱面积的1.0～1.7倍；浮石混凝土侵蚀破坏主要为内部发育新的小孔隙和中小孔隙向大孔隙和裂纹发育造成的，普通混凝土侵蚀破坏主要为内部的微小孔隙和小孔隙向大孔隙和裂纹发育造成的；浮石混凝土>0.1～1.0m孔隙所占比重较多，普通混凝土>0.01～0.1m孔隙所占比重较多；干湿循环120次后浮石混凝土孔隙度增加26.7%，自由流体饱和度减少1.0%，干湿循环120次后普通混凝土孔隙度增加77.8%，束缚流体饱和度减少7.3%；氯盐侵蚀后均生成以Friedel盐为代表的多种腐蚀结晶物。该研究可为浮石混凝土在氯盐环境下农业水利建设提供理论依据。

混凝土；侵蚀；孔隙度；氯盐；干湿循环；浮石；微观形貌；孔隙结构

0 引 言

中国西北部地区分布着1 000多个不同类型的盐湖[1]，其中内蒙古地区分布375个盐湖，盐湖总面积达1 441 km2，是中国盐湖分布较多的地区之一，可划分为呼伦贝尔高原盐湖区、锡林郭勒-乌兰察布高原盐湖区、鄂尔多斯高原盐湖区、阿拉善高原盐湖区[2]，此外，盐湖水主要为多种离子共存的复合型卤水，而氯离子是内蒙古地区盐湖中离子浓度含量最高的阴离子[3]。盐湖周边分布着大面积的盐渍土，由于当地气候条件严酷和复杂的土壤环境，混凝土工程结构与材料经常遭受各种不利环境的影响，如气候条件中干湿、冻融的作用以及氯盐、硫酸盐等有害盐的侵蚀作用，混凝土结构的耐久性因此受到了严重的威胁。针对盐渍环境下服役的混凝土结构的耐久性损伤机理，大量学者研究表明混凝土中氯离子的扩散规律满足菲克第二定律[4]；研究发现混凝土在氯盐侵蚀后生成以Friedel盐为代表性的腐蚀结晶物[5-6]；混凝土在干湿循环作用下能够增加离子入侵深度和浓度，并且水胶比越大，影响效果越明显[7-9]。

浮石呈蜂窝状结构，孔隙丰富且分布不均匀，一般为球形或椭球形气孔，具有质轻、多孔、吸水率大、耐腐蚀等特性[9-11]。利用多孔的浮石作为粗骨料，可配制浮石混凝土，浮石混凝土强度与普通混凝土无明显差异，能够满足一般工程使用要求[12-14]。Hossain等[15]通过研究浮石混凝土的强度与耐久性，得出浮石混凝土的强度满足普通混凝土强度要求，浮石混凝土在耐久性方面优于普通混凝土。Parhizkar等[16]对浮石轻骨料混凝土的抗硫酸盐性能进行研究，研究表明初期硫酸盐渗入内部使得整体更为密实，后期结晶物累积使内部膨胀产生裂隙。董伟等[17]对浮石轻骨料混凝土冻融损伤机理及服役寿命进行研究，建立了浮石轻骨料混凝土直线和曲线双段式相对动弹性模量衰减方程。针对于浮石混凝土的研究多侧重于力学性能与抗冻性的研究，但从孔结构角度分析盐渍环境下浮石混凝土抗氯盐侵蚀损伤规律尚不充分。

为了对比浮石混凝土与普通混凝土在氯盐侵蚀和干湿循环条件下的损伤规律与孔隙结构变化，本文选取浮石混凝土为研究对象，普通混凝土为对照组，采用室内加速模拟的试验方法，研究浮石混凝土在氯盐侵蚀与干湿循环耦合作用下的耐久性能。利用核磁共振测试技术分析浮石混凝土孔隙结构特征，运用X射线衍射技术对浮石混凝土进行物相分析，采用扫描电镜观测浮石混凝土微观形貌，研究浮石混凝土抗氯盐侵蚀损伤规律。为服役于干旱地区农田输水渠道、水坝等水工混凝土结构提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 原材料

水泥：冀东P·O 42.5普通硅酸盐水泥，比表面积 384 m2/kg，密度3 158 kg/m3，初凝时间180 min，终凝时间395 min，体积安定性合格；粉煤灰：内蒙古呼和浩特西郊电厂F类II级粉煤灰，比表面积354 m2/kg，密度 2 150 kg/m3，烧失量3.1%；粗骨料：内蒙古呼和浩特市和林格尔县浮石和普通卵碎石，物理性能见表1，浮石化学成分主要有氧化硅、氧化铝、氧化铁、氧化钙等；细骨料：天然河砂，中砂，级配良好；外加剂：AE-11型高效引气减水剂，减水率20%；水：普通自来水。

表1 粗骨料物理性能

注：表中百分比均为质量分数。

Note: Percentages in the table are all mass fractions.

1.2 试验设计

试验用浮石混凝土（pumice concrete，PC）和对照组普通卵碎石混凝土（ordinary concrete，OC，简称普通混凝土）配合比见表2。依照《普通混凝土力学性能试验方法标准》（GB/T50081-2002）[18]和《轻骨料混凝土技术规程》（JGJ 51-2002）[19]进行试件制备，浇筑试件2 d后，对试件进行拆模，放置在养护箱中进行标准养护28 d。浮石混凝土坍落度为170 mm，普通混凝土坍落度为 100 mm，均能够满足工程施工需要。采用100 mm´100 mm´100 mm立方体试件进行立方体抗压强度测试，按规范对抗压强度进行折算，折算系数为0.95，计算所得28 d立方体抗压强度标准值见表2。

表2 混凝土配合比设计和工作性能

注：PC，浮石混凝土；OC，普通混凝土，下同。

Note: PC represents pumice concrete; OC represents ordinary concrete, same as below.

1.3 试验方法

试验借鉴《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》（GB/T50082-2009）[20]，采用干湿循环的试验方法，循环试验制度为24 h完成1次干湿循环，干湿循环试验方法为：试件先在溶液中浸泡16 h，晾干1 h，然后试件进行烘干6 h，温度保持在（80±5）℃，最后试件冷却1 h。试件尺寸采用规范推荐的100 mm´100 mm´100 mm试件，根据文献[21-22]，且自然界盐湖中氯离子浓度高达108 g/L，试验中对氯离子浓度进行放大，选取浓度为3%NaCl溶液作为侵蚀介质，设计干湿循环次数为120次。

1.4 试验测试指标及方法

1.4.1 质量损失率与相对动弹性模量

每隔15次干湿循环后，利用电子秤（感量为0.1 g）测定混凝土质量，计算时选取3个试件的算术平均值作为测定值，计算混凝土干湿循环质量损失率，见公式（1）。

式中ΔW为次循环后混凝土质量损失率，%；0为混凝土初始质量，g；W为次循环后混凝土质量，g。

采用北京耐尔得智能科技有限公司NELD-DTV型动弹模量测定仪（精度：0.1%）测定混凝土横向基频，每次测量重复测读2次以上，并且确保2次连续测定值之差不超过测量的算术平均值的0.5%。测定每隔15次干湿循环后的混凝土横向基频，并计算混凝土干湿循环相对动弹性模量，见公式（2）。

式中E为次循环后混凝土相对动弹性模量，%；0为混凝土初始横向基频，Hz；f为次循环后混凝土横向基频，Hz。

1.4.2 氯离子最大侵蚀深度

采用硝酸银显色法[23-24]，以0.1 mol/L硝酸银溶液为显色指示剂，氯离子侵蚀区域为银白色，无氯离子侵蚀区域为棕色。测试试件借助取芯机对混凝土钻芯取样，芯样尺寸为48 mm´100 mm（直径×高）圆柱体，沿切割面均匀喷洒硝酸银溶液，氯离子侵蚀区域与未侵蚀区域中间形成一条明显的颜色分界线，采用分度值为0.02 mm的游标卡尺测定分界线距离表面的最大深度即为氯离子最大侵蚀深度。测量干湿循环次数30、60、90和120次的2组混凝土各3块，取3块试件算术平均值作为氯离子最大侵蚀深度的试验结果。

1.4.3 核磁共振测试分析

采用中国苏州纽迈MesoMR-60型核磁共振（nuclear magnetic resonance，NMR）分析系统，测定干湿循环次数0、30、60、90和120次的2组混凝土孔隙特征，测试前需将混凝土试件进行真空饱水24 h，使混凝土达到饱和状态。

根据核磁共振原理，采用CPMG脉冲序列（carr- purcell-meiboom-gill，CPMG）采集核磁共振数据[25]，在没有梯度场的情况下，对于孔隙材料[26]，核磁共振总的横向弛豫速率1/2[27]可以简化为

式中2为横向表面弛豫强度，m/s，2值因样品不同而取值不同，混凝土的2一般为3～10m /s[28]，根据经验，取2=5m /s；为孔隙表面积，m2；为孔隙体积，m3，为孔隙半径，m。

1.4.4 X射线衍射物相分析

采用荷兰PA Nalytical B.V.公司的X射线衍射仪（X-ray diffractometer，XRD）（精度：1%）进行物相分析，借助Cu靶X射线辐射，衍射波长=0.15418 Å，辐射管电压40 kV，电流40 mA，衍射角扫描速度0.4°/s，步长0.02°，扫描范围（2）为5°～90°。选取干湿循环次数0和120次的2组混凝土，对距试件表面0～5 mm处水泥浆体进行取样，人工碾碎后过0.125 mm筛，进行XRD物相分析测试。

1.4.5 扫描电镜分析

采用日本Hitachi公司S-4800型场发射扫描电子显微镜（scanning electron microscope，SEM）进行微观形貌分析，放大倍率20～800 000倍，测定干湿循环次数0和120次的2组混凝土微观形貌，测试前需将小块混凝土试件放置在（60±5）℃的烘箱中烘干至恒质量。

2 结果与分析

2.1 质量损失率与相对动弹性模量变化

图1所示为氯盐侵蚀过程中混凝土质量损失率与相对动弹性模量变化情况，从图1a可知，浮石混凝土（PC）与普通混凝土（OC）的质量损失变化率均可划分为3段：下降段、上升段、下降稳定段，且存在明显“拐点”，第1个“拐点”为质量损失率最小值，标志着浮石混凝土与普通混凝土在氯盐侵蚀作用下质量产生损失。第1个“拐点”前，混凝土质量损失率逐渐减小，即质量持续增大，这是因为混凝土自身具有较多的孔隙，在干湿循环交替作用下，氯盐溶液反复进出混凝土内部，该阶段盐蚀产物逐渐析出，直至盐蚀产物累积到一定量，达到拐点。但随着高温烘干过程中盐蚀反应程度加剧，会引起混凝土孔隙与裂纹的进一步发育，促使混凝土表面少量浆体脱落，造成混凝土质量损失率增加并趋于稳定。

图1 混凝土质量损失率与相对动弹性模量变化

由图1b可知，浮石混凝土和普通混凝土在干湿循环45次的相对动弹性模量增长到最大值105.8%和113.4%，结合图1a质量损失率变化，该阶段混凝土质量和相对动弹性模量都在增长，这是因为初期氯盐侵蚀混凝土内部成分，析出盐蚀产物填充内部孔隙，使混凝土内部更加密实；然后混凝土的质量和相对动弹性模量均出现下降，此时混凝土内部盐蚀反应程度加剧，引起内部孔隙和裂纹持续发育。

2.2 氯离子最大侵蚀深度变化

浮石混凝土和普通混凝土的氯离子最大侵蚀深度随侵蚀次数变化情况如图2所示。从图中可以看出，浮石混凝土与普通混凝土的最大氯离子侵蚀深度均随着干湿循环次数的增大而增大，浮石混凝土的最大侵蚀深度为普通混凝土的1.13～1.44倍（<0.01）。造成这种现象有两方面原因。一方面，在氯盐溶液的浸泡过程中，由于混凝土孔隙的毛细作用和浓度的势能差作用影响，促使高浓度盐分通过孔隙向混凝土内部低浓度盐分迁移；在烘干过程中，混凝土内部水通过孔隙蒸发散失，孔隙中溶液氯离子浓度增大，由于浓度梯度影响使氯离子向内部迁移；另一方面，由于浮石混凝土中作为粗骨料的浮石，内部存在着大量分布不均匀的孔隙，更容易促进高浓度盐分向混凝土内部侵入，加快氯离子侵蚀速率。在干湿循环90次时，浮石混凝土氯离子最大侵蚀深度与普通混凝土之比为1.44倍（<0.01），此时达到最大值。

图2 混凝土氯离子最大侵蚀深度变化

2.3 核磁共振分析

2.3.12谱分布

核磁共振弛豫时间2谱积分面积等于或略小于混凝土的有效孔隙，2谱反映了孔隙尺寸的分布，2值小，孔隙小；2值大，孔隙大，因此2谱分布可以反映孔隙体积的大小。图3为浮石混凝土和普通混凝土核磁共振弛豫时间2谱分布。

图3 混凝土核磁共振弛豫时间T2谱分布

从图3可以看出，浮石混凝土和普通混凝土的谱面积随着氯盐侵蚀而逐渐增大，浮石混凝土谱面积是普通混凝土谱面积的1.0～1.7倍。

2.3.2 孔隙半径分布

根据式（3），可以使2谱分布曲线图转化为孔隙半径分布图。图4为浮石混凝土和普通混凝土核磁共振孔隙半径分布图。

图4 混凝土核磁共振孔隙半径分布

由图4a可以看出，经历氯盐干湿循环120次侵蚀后，浮石混凝土第1峰孔隙半径范围由0.025～0.333m减小到0.010～0.102m，第2峰孔隙半径范围由0.357～10.724m减小到0.110～8.124m，第3峰孔隙半径范围由11.495～56.752m增大到8.708～56.752m；由图4b可以看出，经历氯盐干湿循环120次侵蚀后，普通混凝土第1峰孔隙半径范围由0.003～0.216m增大到0.003～0.220m，第2峰孔隙半径范围由0.236～8.124m减小到0.236～6.596m，第3峰孔隙半径范围由15.175～52.945m的孔隙半径范围增大到7.011～46.082m。

根据核磁共振孔隙半径分布，通过统计将浮石混凝土与普通混凝土的孔隙划分为微小孔隙（0～0.01m）、小孔隙（>0.01～0.1m）、中小孔隙（>0.1～1.0m）、中孔隙（>1.0～10m）、大孔隙（>10～100m）共计5部分，混凝土各孔隙半径区间占比如表3所示。

表3 混凝土各孔隙半径区间占比

由表3可知，浮石混凝土的小孔隙和大孔隙随着干湿循环次数增大而增加，中小孔隙和中孔隙减少，说明浮石混凝土在氯盐侵蚀过程中，混凝土的破坏主要为内部发育新的小孔隙和中小孔隙向大孔隙和裂纹发育造成的。普通混凝土的微小孔隙和小孔隙随着干湿循环次数增大而减少，中小孔隙、中孔隙和大孔隙增加，说明普通混凝土在氯盐侵蚀过程中，混凝土的破坏主要为内部的微小孔隙和小孔隙向大孔隙和裂纹发育造成的。

从表3可以看出，浮石混凝土>0.1～1.0m孔隙所占比重较多，对于>0.1～1.0m孔隙，在干湿循环过程中呈现先减少再增多后减少的趋势。普通混凝土>0.01～0.1m孔隙所占比重较多，对于>0.01～0.1m孔隙，干湿循环过程中同样呈现先减少再增多后减少的趋势（=0.93）。在核磁共振测试中，由于浮石内养护在浮石混凝土水化过程中水化更加充分，浮石与水泥浆体结合更加致密，浮石混凝土0～0.01m孔隙半径范围中的氢元素信号并未检测到，因此表3中浮石混凝土中并未涉及0～0.01m孔隙。

2.3.3 孔隙度

单从干湿循环之后的混凝土孔隙度不能全面的分析其孔隙结构特征，因此，引入束缚流体饱和度和自由流体饱和度概念，两者以2截止值作为分界线。当孔隙中流体的弛豫时间小于2截止值时，流体主要是以束缚流体形式存在，混凝土试件中主要是微小孔隙；当孔隙中流体的弛豫时间大于2截止值时，流体主要是以自由流体形式存在，混凝土试件中主要是大、中孔隙。浮石混凝土和普通混凝土的孔隙度与饱和度的关系如图5所示。

图5 混凝土核磁共振孔隙度与饱和度

在氯盐侵蚀过程中，高温干燥过程可造成混凝土内部结构产生干缩微裂纹，常温浸泡导致氯盐迁移至混凝土内部，二者结合从而改变混凝土内部孔隙结构。从表3和图5a分析可知，干湿循环从0到120次时，浮石混凝土中孔隙流体主要以自由流体为主，浮石混凝土的孔隙度从1.5%上升到1.9%，增加26.7%；自由流体饱和度从71.2%下降到70.5%，减少1.0%（<0.01），浮石混凝土的小孔隙和大孔隙增多，中小孔隙减少，侵蚀破坏主要为混凝土内部发育新的小孔隙和中小孔隙向大孔隙和裂纹发育造成的；从表3和图5b分析可知，普通混凝土中孔隙流体主要以束缚流体为主，普通混凝土的孔隙度从0.9%上升到1.6%，增加77.8%；束缚流体饱和度从83.9%下降到78.2%，减少7.3%（<0.01），普通混凝土的微小孔隙和小孔隙减少，大孔隙增多，侵蚀破坏主要为混凝土内部的微小孔隙和小孔隙向大孔隙和裂纹发育造成的。

2.4 X射线衍射物相分析

浮石混凝土和普通混凝土氯盐干湿循环侵蚀0和120次的XRD物相分析如图6所示。

注：2θ为扫描范围，（°）。

由图6可知，2组混凝土初始未受氯盐干湿循环侵蚀的主要物相为石英SiO2、石膏CaSO4×2H2O、方解石CaCO3、羟钙石Ca(OH)2、C-S-H胶体和钙矾石AFt；经历120次氯盐干湿循环侵蚀后，2组混凝土内部产生复杂化学盐蚀反应，水泥浆体C-S-H和AFt中的3CaO×Al2O3、Ca(OH)2与氯盐中游离的氯离子发生反应，生成不溶性“Friedel”盐，其化学反应式如式（4）、式（5）所示。

2.5 扫描电镜分析

浮石混凝土和普通混凝土氯盐干湿循环侵蚀0和120次的扫描电子显微镜图如图7所示。浮石混凝土和普通混凝土经历120次氯盐干湿循环侵蚀后，混凝土内部更为致密，水泥浆体表面附着盐蚀产物。对比2组混凝土扫描电镜（scanning electron microscope，SEM）照片可知，普通混凝土比浮石混凝土更加致密，浮石混凝土由于内部分布着大量不均匀的孔隙，加快氯离子侵蚀速率，其内部裂纹发育明显。

图7 混凝土扫描电镜微观结构形貌

3 结 论

1）在氯盐干湿循环侵蚀下，浮石混凝土和普通混凝土的质量损失变化率趋势相一致，可划分为3段：下降段、上升段、下降稳定段，且存在明显“拐点”；浮石混凝土和普通混凝土在干湿循环45次相对动弹性模量增长到最大值，分别为105.8%和113.4%；浮石混凝土与普通混凝土的最大氯离子侵蚀深度均随着干湿循环次数的增大而增大，且浮石混凝土的最大侵蚀深度为普通混凝土的1.44倍。

2）研究发现在氯盐侵蚀过程中，浮石混凝土中孔隙流体主要以自由流体为主，>0.1～1.0m孔隙为全部孔隙的重要组成部分，侵蚀破坏主要为混凝土内部发育新的小孔隙和中小孔隙向大孔隙和裂纹发育造成的；普通混凝土中孔隙流体主要以束缚流体为主，>0.01～0.1m孔隙为全部孔隙的重要组成部分，侵蚀破坏主要为混凝土内部的微小孔隙和小孔隙向大孔隙和裂纹发育造成的。

3）2组混凝土氯盐侵蚀后均生成以Friedel盐为代表的多种腐蚀结晶物，普通混凝土比浮石混凝土内部水泥浆体更加致密，且浮石混凝土内部出现明显裂纹。

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Durability of pumice concrete under chloride erosion and wet-dry cycling conditions

Liu Qian, Shen Xiangdong※, Xue Huijun, Wang Renyuan, Liu Zheng

(010018,)

There are a large number of salt lakes distributed in Northwest China. The salt lake water is mainly composed of compound brine with multiple ions. The chloride ion shows the highest ion concentration in the salt lakes of Inner Mongolia, and a large area of saline soil is distributed around the salt lake. Due to the harsh climatic conditions and complex soil environment, concrete engineering structures and materials are often suffered from chloride erosion. In order to study the chloride ion erosion mechanism of pumice concrete under dry-wet cycle conditions, the indoor accelerated corrosion simulation test method is applied with pumice concrete and ordinary concrete as the test group and control group to study the mass loss of pumice concrete, the relative dynamic elastic modulus and the maximum depth of chloride ion erosion by chloride salt erosion and dry-wet cycle test in this paper. The nuclear magnetic resonance technology is used to invert the relaxation time2spectrum of pumice concrete on 0, 30, 60, 90, and 120 days. According to the relationship between the relaxation time2and pore radius, the2spectrum distribution can convert into the pore radius distribution. Thus, the 0-100m pores of concrete are divided into five grades: micro pores (0-0.01m), small pores (>0.01-0.1m), mid-small pores (>0.1-1.0m), medium pores (>1.0-10m) and large pores (>10-100m). Based on the comprehensive analysis of porosity, bound fluid saturation and free fluid saturation, the microscopic pore structure of pumice concrete under dry-wet cycles is analyzed. Moreover, the X-ray diffraction phase analysis and scanning electron microscope analysis are conducted on the internal microstructure of pumice concrete after chloride erosion to investigate the resistance to chloride ion erosion of pumice concrete. The results show that the mass loss rates of pumice concrete and ordinary concrete are consistent with the trend of relative dynamic elastic modulus under the action of chloride salt erosion; the maximum chloride ion erosion depths of pumice concrete and ordinary concrete increases with chloride salt erosion; with the level of chloride salt erosion upgrading, the spectral areas of pumice concrete and ordinary concrete gradually increased; the poreradius ranges of the first and second peaks of pumice concrete decreased, while that of the third peak increased; the poreradius ranges of the first and third peaks of ordinary concrete increase, while that of the second peak decreased; the pumice concrete erosion damage is mainly caused by large pores and cracks which are developed from the small and mid-small newborn pores, whereas the ordinary concrete erosion damage is primarily induced by the micro and small pores developing towards large pores and cracks. After chloride salt erosion, both pumice concrete and ordinary concrete produce a variety of corrosion crystals represented by Friedel salt. This paper can provide a theoretical basis for pumice concrete in the construction of agricultural water conservancy under the environment of chloride salt.

concrete; erosion; porosity; chloride salt; dry-wet cycle; pumice; micromorphology; pore structure

10.11975/j.issn.1002-6819.2018.21.017

TU528；TV431；S277.7

A

1002-6819(2018)-21-0137-07

2018-05-11

2018-09-20

国家自然科学基金资助项目（51569021，51769025）

刘 倩，博士生，主要从事农业水工建筑的研究。 Email：874909735@qq.com

申向东，教授，博士生导师，主要从事混凝土耐久性和环境力学研究。Email：ndsxd@163.com

刘 倩，申向东，薛慧君，王仁远，刘 政.氯盐侵蚀和干湿循环条件下浮石混凝土的耐久性[J]. 农业工程学报，2018，34(21)：137－143. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2018.21.017 http://www.tcsae.org

Liu Qian, Shen Xiangdong, Xue Huijun, Wang Renyuan, Liu Zheng. Durability of pumice concrete under chloride erosion and wet-dry cycling conditions[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2018, 34(21): 137－143. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2018.21.017 http://www.tcsae.org