基于当地材料制备高延性水泥基复合材料的研究(英文)

为了降低高性能聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,PVA)纤维增强水泥基复合材料ECC(engineered cemen-titious composites)的成本,用国产PVA纤维和其他本地原材料如粉煤灰、水泥和细砂等研制了高延性ECC材料.采用四点弯曲试验和光学显微镜研究了ECC的弯曲变形能力、裂缝宽度及裂缝自愈合现象,并对其进行了经济性分析.实验结果表明:利用国产原料制备的ECC均表现出大变形能力,平均裂缝宽度能控制在60μm左右;开裂的试件经过干湿循环养护之后,裂缝中出现了自愈合现象;经济性分析表明利用国产PVA纤维可以极大地降低ECC成本.利用国产PVA纤维等材料制备高性价比的ECC是可行的.     

砼路面早期裂缝危害及潜在问题探讨

砼路面早期裂缝危害的潜在因素及防治是个重要课题,早期裂缝分为四种,分别是:沉降裂缝、干缩裂缝、温度裂缝、施工裂缝。早期裂缝的潜在因素是微裂缝。微裂缝主要有三种:1.由于砂浆的水化作用和收缩引起砂浆体积变化而产生的应力,破坏了砂浆和粗骨料界面间的粘结力形成的是界面裂缝。2.由水泥含碱量和温度变化引起砂浆膨胀而产生砂浆裂缝。3.骨料原有纹理或在开采和轧碎过程中形成的是骨料裂缝。     

碱激发赤泥基胶凝材料的实验研究

为合理利用赤泥中的碱性成分,采用胶砂强度实验法将赤泥、石灰组合成赤泥基材料,在此基础上研究了赤泥-石灰体系与矿渣组合在碱激发下的强度变化规律.实验证明赤泥-石灰体系掺量为0%～20%时,随掺量的增加抗折强度不断增加;赤泥-石灰体系掺量为0%～15%时,随掺量增加抗压强度不断增加;赤泥-石灰体系掺量达25%时,强度依然和碱矿渣水泥相当.对碱激发赤泥基胶凝材料浆体的SEM分析表明,赤泥、石灰完全参与水化反应.     

碱激发大掺量粉煤灰胶凝材料活性的试验研究

本文以不同掺量的水泥、氢氧化钠,氢氧化钙,硫酸钠作为碱激发剂,激发粉煤灰胶凝材料的活性,试验结果表明,30%-40%的水泥、2.5%的Ca(OH)2和2.0%Na2SO4复掺后,粉煤灰试块28d的抗折,抗压强度均能达到全掺水泥基准砂浆的相同龄期强度.本研究应用于工程,可减少水泥熟料的掺入,降低混凝土的配制成本.     

基于静载试验预应力的空心板桥承载能力分析

以北京至深圳国道主干线上某预应力空心板简支梁桥为例,通过汽车荷载试验-堆载破坏试验-汽车荷载对比试验3个阶段分别对桥梁进行破坏性试验,通过荷载试验直观地反应桥梁在加载至桥梁发生破坏的全过程中应变变化、裂缝发展和结构挠度的变化,并结合试验结果对桥梁的使用状况做出评定,为桥梁的安全运行提供科学的依据。     

不同冻结温度的冻融循环作用下地聚物复合材料最佳矿渣掺量研究（英文）

目的：提高地聚物的抗冻融循环性能对确保地聚物在寒区中的耐久性具有重要意义。本文旨在研究冻结温度对矿渣改性的偏高岭土基地聚物物理和力学性能的影响,以期为地聚物在寒区中的实际应用和耐久性评估提供参考。创新点：1.提出了冻融循环条件下地聚物复合材料的最佳矿渣含量;2.发现矿渣的掺入可以抑制地聚物在寒冷环境中的开裂,提高地聚物复合材料的抗冻融性。方法：1.制备不同矿渣的纤维增强聚合物并对其开展三种冻结温度的冻融循环试验;2.分析不同矿渣的纤维增强聚合物的孔隙结构特性;3.分析冻融循环后不同矿渣的纤维增强聚合物的物理力学性能;4.提出冻融循环作用下地聚物复合材料的最佳矿渣含量。结论：1.随着矿渣含量的增加,地聚物复合材料的孔隙率降低,且凝胶孔和过渡孔均逐渐减小;2.冻融循环后,地聚物复合材料中的裂缝宽度和数量都随着矿渣含量的增加而减少,表明矿渣的掺入可以抑制地聚物在寒冷环境中的开裂;3.矿渣的掺入可以显著降低地聚物复合材料在冻融循环后的质量损失率和强度损失率,进而提高地聚物复合材料的抗冻融性;4.40.0%和50.0%矿渣含量的地聚物复合材料在冻融循环后仍能保持较高的力学性能。     

矩形薄板弹性弯曲统一求解方法

在分析角点求解条件完备性的基础上将矩形板弯曲划分为广义静定问题和广义超静定问题 .广义静定弯曲可以由板的平衡微分方程及四边边界条件直接求解 ,广义超静定弯曲可以由叠加法求解 .这种求解方法可以解决各种边界条件下 (包括简支边、固定边、自由边、自由角点、支柱角点 )的矩形板在任意荷载作用下 (包括板面上作用任意法向荷载 ,板边界上作用任意荷载 ,板自由角点上作用集中力 ,板边界及支柱角点发生任意位移 )的弯曲 .本方法可以将经典的纳维叶解和李维解法有机地统一起来 ,且收敛速度快 ,计算精度高 .     

疲劳荷载作用后钢-混凝土组合外接式节点静载性能试验研究（英文）

为研究疲劳荷载对钢桁腹-混凝土组合外接式节点静力性能的影响,设计并制作了3个1∶3节点模型,分别进行了静载破坏试验和疲劳后静载破坏试验,获得了节点破坏模式、荷载-位移曲线及节点板荷载-应变曲线,研究了节点屈服荷载、极限荷载、节点刚度及延性系数等力学性能指标的变化.试验结果表明：节点板是组合节点受力关键构件,节点板破坏是外接式节点的典型破坏模式;疲劳荷载对节点屈服前的受力性能影响较小,但对节点屈服后的受力性能影响显著;与仅承受静载的试件相比,未疲劳破坏试件的极限承载力减小4%,延性系数减小28%,有疲劳破坏试件的极限承载力减小25%,延性系数减小52%;疲劳裂纹引起了节点板应力重分布,增大了无疲劳裂纹区域的应变,且应变增长率随着与疲劳裂纹距离的增加而减小.     

中国铁路轨道系统Ⅰ型板式无砟轨道中水泥乳化沥青砂浆的粘弹性变形分析研究（英文）

目的:作为粘弹性材料,水泥乳化沥青(CA)砂浆的变形依赖于时间,且包含不可恢复变形,使得轨道板与CA砂浆层之间形成离缝,进而影响轨道的结构受力与变形。本文旨在研究CA砂浆在列车荷载作用下、不同初始弹性模量时的粘弹性变形规律,以期为轨道结构的维修养护提供参考。创新点:1.以粘弹性理论与时间硬化率分析方法为基础,拟合得到CA砂浆的时间硬化率特征参数;2.建立基于时间硬化率的中国铁路轨道系统(CRTS)I型板式无砟轨道实体模型,成功模拟了CA砂浆的粘弹性变形过程。方法:1.运用Burgers与四单元五参数粘弹性本构方程,拟合得到CA砂浆的时间硬化率特征参数,并验证该参数的合理性(图5);2.结合现场测试所得钢轨支点压力,统计分析得到有限元模型循环加载的幅值与周期(图11);3.通过仿真模拟,得到CA砂浆在列车荷载作用下、不同初始弹性模量时的粘弹性变形,进而探寻CA砂浆的粘弹性变形规律(图16和17)。结论:1.基于时间硬化率的分析模型能较好地模拟CA砂浆变形行为。2.随着CA砂浆初始弹性模量的增大,CA砂浆在粘弹性变形前后的应变差值逐渐减小,位移差值逐渐增大;位移差值集中于0.2～0.6mm,且变形敏感区域约为板端2.5个扣件间距。3.CA砂浆本身粘弹性特征引起的不可恢复变形是导致CA砂浆层与轨道板之间形成离缝的重要原因之一;在研究CA砂浆变形及损伤时,建议考虑CA砂浆粘弹性行为及其变形特征的不利影响。     

荷载与环境因素耦合作用下超高性能水泥基复合材料的主要性能(英文)

研究了钢纤维掺量和强度等级对超高性能纤维增强水泥基复合材料(UHPFRCC) 宏观性能的影响及UHPFRCC 在荷载与环境因素耦合作用下的耐久性能. 制备了 3 组不同强度等级(100,150,200 MPa) 和不同纤维掺量 (0%,1%,2%,3%) 的高与超高性能水泥基复合材料,并且测试了其各项力学性能和短期耐久性能. 利用设计的预加载装置,在 UHPFRCC150 试件上施加了应力比为 0. 5 的四点弯曲荷载. 结果表明,随着强度等级的增加,在掺加适量钢纤维掺量的情况下,高与超高性能水泥基复合材料的强度和韧性均明显提高,同时其干燥收缩值降低. 对于加载的试件,钢纤维降低了拉应力对 UHPFRCC 抗氯离子渗透性能的不利影响,并且提高了材料的抗冻融性能.     

赤泥-粉煤灰-矿渣碱激发胶凝材料性质的研究

以赤泥、粉煤灰、矿渣等工业废渣为主要原料制备碱激发胶凝材料,通过正交实验找出了赤泥、矿渣和粉煤灰的最佳配比.当赤泥与粉煤灰比例为3∶1、矿渣的掺量为40％、12％硅酸钠促硬剂为0.12A、减水剂为0.7％时,所制备的碱激发胶凝材料力学性能较好.用蒸压养护制度可得出性能最优的碱激发胶凝材料.赤泥-粉煤灰-矿渣碱激发胶凝材料具有一定的耐酸碱盐腐蚀性、耐高温性能和良好的抗冻性能;吸水率由高到低依次为:水泥、净浆试体、胶砂试体Ⅰ (灰砂比为2∶1)、胶砂试体Ⅱ(灰砂比为1∶1).X-射线衍射分析表明:在碱激发胶凝材料中生成了大量的铝硅酸盐和钙硅酸盐的复合反应产物,如:莫来石(K2O·NaO·H2O、Al6Si2O13)、托勃莫来石和C-S-H、C2-S-H凝胶产物等.该类材料不仅具有类似有机聚合物的完整岛状结构及链状结构,还能与矿物颗粒表面的[SiO4]4-和[AlO4]4-四面体通过脱烃基作用形成化学键;来源于原料中Ca(OH)2的C-S-H凝胶多生成于水泥水化的C-S-H凝胶孔隙之中,从而大大提高了结构密实度,是其获得高强度的直接原因.     

活性瓷釉涂层钢筋及钢纤维增强混凝土板动、静力学特性研究（英文）

目的:活性瓷釉涂层能够显著增强钢筋的防腐蚀能力,同时明显提升钢筋与混凝土的粘结力。通过对活性瓷釉涂层钢筋以及钢纤维增强混凝土板在动、静力荷载作用下的承载力、变形特性以及破坏特征的研究,为活性瓷釉涂层技术在钢筋混凝土结构中的应用奠定理论基础。创新点:1.对活性瓷釉涂层钢筋混凝土板的动、静力学性能进行系统研究;2.探究活性瓷釉钢纤维在混凝土结构中的作用机理。方法:1.通过对活性瓷釉涂层钢筋混凝土板进行爆炸实验(图3),揭示活性瓷釉涂层钢筋混凝土结构的动力破坏特征(图5和6);2.通过对活性瓷釉涂层钢筋混凝土板进行静力实验(图4),研究在"点"荷载和"线"荷载作用下混凝土板的力学性能;3.通过分析钢纤维在钢筋混凝土结构中的传力机理,提出活性瓷釉涂层钢纤维在钢筋混凝土结构中的设计方法(图13)。结论:1.活性瓷釉涂层能够显著改善钢筋在混凝土结构中的传力性能;在动力荷载作用下,涂层钢筋混凝土结构的破坏程度明显减轻。2.活性瓷釉涂层能够显著改善钢筋混凝土结构的变形特性,大大增强其耗能能力。3.采用活性瓷釉涂层的钢纤维,其纤维长度可适当减小。     

高吸水性树脂改进应变硬化水泥基复合材料的力学性能（英文）

为了提高应变硬化水泥基复合材料(SHCC)的拉伸、弯曲力学性能以及干缩性能,将高吸水性树脂(SAP)定量地掺加在混合物中.采用单轴拉伸试验、四点弯曲试验、抗压试验、干缩试验和环境扫描电镜研究了SHCC的拉伸应变能力、弯曲变形能力、抗压性能、干缩性能、裂缝宽度和裂缝自愈合现象.实验结果表明:利用SAP改善的SHCC均表现出极大的应变硬化和变形能力,拉伸应变达到了4.5%左右,平均裂缝宽度能控制在40μm左右;掺加SAP的SHCC能减少60%的干缩;开裂试件经过3个高/低湿度循环养护之后,裂缝中均出现了自愈合现象,其中被SAP改善的SHCC试件裂缝中,自愈合产物可以完整地填充裂缝.研究表明,利用SAP等材料制备高性价比的SHCC是可行的.     

带初始裂缝钢筋与混凝土粘结破坏机理

钢筋与混凝土之间的粘结是保障钢筋混凝土结构实现其建筑功能(安全性、适用性和耐久性)的关键影响因素之一.通过实验室模拟不同工作环境中带有不同初始裂缝宽度、以及不同水灰比铰梁试件,经海水浸泡180 d干湿循环或大气环境180 d等环境作用下,对钢筋与混凝土粘结性能进行研究.本文主要分析钢筋与混凝土之间粘结破坏机理.本文试验研究结果表明:(1)钢筋与混凝土粘结破坏主要表现为混凝土沿纵筋方向劈裂破坏(贯穿劈裂破坏和部分劈裂破坏);(2)带预制裂缝试件钢筋与混凝土粘结受预制裂缝的影响,钢筋与混凝土的粘结应力分布改变,钢筋与混凝土的粘结破坏为部分劈裂破坏;(3)如果试件中的钢筋不能提供足够拉力时,会发生钢筋受拉屈服的破坏而钢筋与混凝土的粘结不破坏.     

车辆集中荷载作用下脱空CRCP板的挠度与应力

基于挠度与应力等效原则,将作用于连续配筋混凝土路面(CRCP)中央的车辆集中荷载通过傅里叶级数展开为等效的半波正弦荷载.在荷载转换和小挠度弹性薄板理论的基础上,提出了车辆集中荷载作用下脱空地基上CRCP的挠度和应力计算公式,分析了参数的敏感性.结果表明:板的最大挠度与车辆集中荷载、板的宽度成正比,与板的横向弯曲刚度、板...     

弯曲荷载对再生混凝土在硫酸盐侵蚀和干湿循环下劣化进程的影响（英文）

研究了在干湿循环和弯曲荷载作用下再生混凝土硫酸盐侵蚀劣化进程.试验中使用了3种不同的荷载率(0,0. 3和0. 5),通过对再生混凝土的相对动弹性模量和水溶性SO_4~(2-)含量的变化来研究其劣化进程.并利用XRD,ESEM和X-CT等测试手段来研究再生混凝土劣化过程中内部产物与微结构的变化.结果表明,弯曲荷载能够加速再生混凝土在硫酸盐侵蚀和干湿循环下的劣化,并且加快SO_4~(2-)向混凝土内部的传输速度.这是因为随着荷载率的增加,再生混凝土的微裂纹会加速扩展,为SO_4~(2-)的传输提供更多的通道.而SO_4~(2-)将会与水化产物反应生成膨胀性产物(石膏和钙矾石),进一步加速了再生混凝土的劣化过程.     

单轴受压下玄武岩纤维沥青砂浆流变性能试验及仿真（英文）

研究了玄武岩纤维加筋沥青砂浆在单轴受压作用下的流变性能.首先,通过制备加质量分数为0.1%,0.2%,0.5%的沥青混合料纤维和不加纤维的沥青砂浆试件,实施了高温条件下的压缩强度试验和相应蠕变试验.结果表明,相较于纯沥青砂浆,纤维砂浆的抗压强度有较大提高,蠕变变形和相应的残余变形降低,但当纤维过量时,即0.5%纤维含量,其性能反而不利.同时,利用有限元ABAQUS软件开展了纤维加砂浆两相复合材料的流变模拟,得到模拟与试验相一致的结果,并分析了纤维模量与含量对砂浆流变特性的影响.基于上述分析结果提出了纤维影响因素的Burgers本构模型参数预测方程.     

与裂缝腔联结的弹性板的大幅自主震动（英文）

目的:板腔系统中的裂缝会导致共振特性发生变化。本文旨在探讨裂缝的影响,推导其中的关系与相关公式,并控制计算精确的程度。创新点:1.通过椭圆积分方法破解控制方程,推导裂缝腔联结的弹性板的共振频率;2.建立理论模型,成功计算不同情况下弹性板的共振频率。方法:1.通过理论推导,计算裂缝腔大小、震动幅度与共振频率之间的关系(公式(10)~(12));2.与其它方法得到的数据进行比较,验证所提方法的可行性和有效性(图3和4);3.通过仿真模拟,推导裂缝腔对弹性板共振频率的影响(图5a~5c)。结论:1.板腔系统中的裂缝会导致共振频率出现重大变化;2.裂缝会导致一个额外的低频率共振点。     

碱激发镁渣胶凝特性实验设计

该文设计了一种碱激发镁渣胶凝特性研究实验。实验涉及镁渣原材料分析、碱激发剂配制方法、碱激发剂与镁渣混合样品制备、碱激发镁渣胶凝材料的养护和性能表征测试等方面。以炼镁企业排放自冷渣为原料,采用单一和复合碱激发方式对镁渣进行处理,分析反应过程中水化产物、水化程度及影响镁渣胶凝特性的因素。结果表明,单一碱激发剂对提高镁渣胶凝活性的效果较差,养护28 d最高强度为3.0 MPa;利用水玻璃复合激发剂对镁渣激发,其胶凝活性有明显的提高,养护28d最高强度为26.1MPa。通过该实验,可使学生了解研究固废镁渣的高值化利用方法,培养学生对固废资源化高效利用的创新能力。     

酶-化学法优化麦麸可溶性膳食纤维提取工艺

建立了麦麸中提取可溶性膳食纤维的方法,为高效利用小麦加工副产物提供参考.以麦麸为试验材料,考察碱用量、碱解时间、酶用量、酶解时间对麦麸可溶性膳食纤维提取率的影响.在单因素实验基础上通过正交L9(34)优化提取条件.麦麸通过酶-化学法提取后,其最优提取条件为碱用量12%,碱解时间45min,酶用量0.2%,酶解时间4.5h,可溶性膳食纤维提取率平均值为16.53%,相对标准差RSD=1.86%.建立了麦麸可溶性膳食纤维的酶-化学法提取最佳工艺.