水泥土材料的细观损伤机理

为了研究水泥土的细观损伤机理,在中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学重点实验室进行了一系列水泥土细观力学试验.基于细观力学实验结果,分析了实验进行过程中水泥土细观实时图像的表面变化以及水泥土应力-应变关系曲线的突变特征,探讨了水泥土的细观损伤破裂机理.结果表明：水泥土材料的结构组成具有不均匀性,且有初始损伤存在.在荷载作用下,材料的破坏是由其内部细观尺度的损伤演变并发展的,最终汇聚成宏观裂纹,宏观裂纹进一步扩展导致材料强度丧失、结构破坏.用细观力学和损伤力学基本原理来分析水泥土的承载性状及在第一承载阶段的损伤演变情况,可评定材料的承载能力及其工程结构的可靠性.     

含粗骨料的超高性能混凝土火灾高温性能研究

鉴于含粗骨料的超高性能混凝土UHPC(CA)的抗火性特征亟待研究探明,文中对国内外UHPC(CA)的发展历程与火灾高温性能研究进行了综述.提出应针对C100—C150范围内的UHPC(CA)开展高温损伤与抗火性研究.UHPC(CA)抗火性改善的主要目标首先是抑制作为主要损伤模式的高温爆裂,其次是减小高温引起的裂纹扩展、化学分解、孔粗化等其他损伤,使UHPC(CA)具有良好的火灾安全性.而抑制高温爆裂最有效的手段是抑制混凝土内部主要由蒸汽压所驱动的裂纹扩展.基于高温造成的UHPC(CA)宏观断裂性能与微观结构劣化等损伤特征,建立UHPC(CA)抗火性改善机理,提出确保UHPC(CA)具有良好抗火性的技术途径.定量确定聚合物纤维、钢纤维或其他种类的纤维分别对抗火性的贡献以及这几种纤维的相互作用,确定混杂纤维中聚合物纤维、钢纤维或其他种类纤维的合理用量范围.     

湖北省等离子体化学与新材料重点实验室

湖北省等离子体化学与新材料重点实验室成立于1998年,主要致力于等离子体技术开发与新材料的制备研究．研究方向包括等离子体技术、功能材料制备与性能研究、微细加工与表面改性技术、新型微波反应器设计与应用研究等,涵盖了“材料学”、“材料物理与化学”、“材料加工工程”三个省级重点学科,     

聚丙烯纤维防水砂浆的工程应用研究

论述了聚丙烯纤维防水砂浆的防水机理,并叙述了纤维防水砂浆的组成材料、配比、主要性能和工程应用情况。     

超高性能混凝土(UHPC)在桥面板体系中的应用2020年度研究进展

超高性能混凝土（UHPC）与正交异性钢桥面板的组合是近年来桥梁工程中新材料、新构造研究的典型范例。UHPC桥面板的刚度较大,可以有效减小桥面板中的局部变形,从而明显降低正交异性钢桥面板中的疲劳应力幅,改善其抗疲劳性能。从新构造、剪力连接件性能、组合桥面板基本力学性能、组合桥面板疲劳性能及UHPC材料与构件力学性能等几个方面对UHPC-正交异性钢桥面板组合体系的研究进展进行综述,其内容主要为2020年以来发表的工作,部分兼及更早的研究成果。     

基于UHPC材料的高性能装配式桥梁结构研发

针对现有装配式桥梁结构中共性的技术难题,提升装配式桥梁结构的性能与品质,笔者团队以超高性能混凝土(UHPC)为基础,研发了具有高施工性能、高使用性能和高耐久性能的高性能装配式桥梁结构体系.本文介绍了笔者团队研发的3类高性能装配式桥梁结构:(1)装配式UHPC箱梁结构;(2)全预制UHPC "π"形梁;(3)全预制钢-UHPC轻型组合"π"形梁.通过大量的试验研究和理论分析,掌握了各类装配式UHPC桥梁结构的基本受力性能,并初步建立了计算理论和设计方法.研究结果表明:(1)等强度承载条件下,装配式UHPC桥梁结构自重可降为传统结构的40～50%,以方便运输,实现大构件快速化架设;(2)因UHPC中钢筋锚固长度仅需10倍钢筋直径,现场各梁间结合部可大幅度缩小,可实现现场零焊接,减少现场作业量,并完全规避节点开裂、渗漏的风险;(3)结构抗腐蚀、抗冻、防渗漏性能优良,基本实现结构设计寿命周期内免维护.综合而言,基于UHPC材料的高性能装配式桥梁结构有望突破现有装配式桥梁中的技术瓶颈,具有广阔的应用前景.     

基于CT技术的混凝土冻融环境下细观损伤机理的试验研究

应用CT技术对冻融环境下的混凝土破损全过程进行了追踪,获得了不同冻融循环次数下混凝土细观结构变化特征.运用图像处理技术初步分析了冻融环境下混凝土细观损伤扩展的演化过程;并以图像中CT均值的变化为基础,建立了基于细观统计力学的损伤变量与冻融循环的关系曲线,以此对冻融循环条件下混凝土细观结构的损伤演化规律及破损机理进行了定量研究.结果表明:试样内部CT均值以及损伤变量的变化趋势表征了经过冻融循环后混凝土材料从初始细观损伤到表现出宏观力学性能劣化的全过程,为从细观试验角度解释混凝土在冻融环境下的宏观变化规律提供了一种可行的方法.     

短切BFRC复合建筑材料增强增韧机理分析

为了研究玄武岩纤维增强混凝土(BFRC)力学特性及纤维对混凝土的增强增韧作用,通过理论分析和电镜扫描细观分析方法,对直掺法和预处理法两种制备工艺制作的BFRC进行力学性能和受力机理研究.试验结果表明:纤维自身几何特性、力学性能、体积掺率、纤维与混凝土界面的粘结力是影响纤维混凝土增强增韧效果的重要因素;电镜扫描细观分析方法是研究复合材料性能机理的一种有效手段;预处理法工艺制备的纤维混凝土内部孔隙率、纤维分散性以及与混凝土的粘结状况等均优于直掺法.     

混凝土拉压强度尺寸效应的细观非均质机理

为了从材料细观非均质角度揭示混凝土强度尺寸效应机理,建立了混凝土细观单元等效非均质力学模型,开展了立方体抗拉、抗压强度尺寸效应细观数值模拟研究。研究结果表明：混凝土强度尺寸效应根源于材料细观非均质性,随着模型尺寸的增加,混凝土材料细观单元弹性模量变异系数增大,材料细观非均质性增强,大尺寸模型内部存在更多的低强度单元或缺陷,导致混凝土立方体抗拉、抗压强度降低,极限应变减小,脆性增大;混凝土损伤破坏由少量集中区域,发散扩展形成多条非贯通的裂纹带;数值模拟结果与尺寸效应实验数据相吻合。     

材料韧性断裂的细观力学分析与测试

应用细观力学的观点分析材料韧性断裂方面的独到之处及便利，并结合高强铸铁细观力学的断裂判据——临界空穴扩张比的测试研究，介绍了作者在应用细观力学研究高强铸铁韧性断裂方面所做的工作及进展     

大佛寺长江大桥C60高性能混凝土的研究与应用

随着科学技术不断地进步和工程发展的需要,高性能混凝土的观念被越来越广泛地接受,硅粉掺和料作为混凝土改性材料引起广泛重视,在混凝土中掺加一定量的硅粉或以硅粉取代部分水泥,结合应用高效减水剂,使混凝土各方面性能得到显著改善,因此,在当今许多混凝土工程场合和领域,硅粉已成为配制高性能混凝土不可缺少的部分。     

纤维增强复合材料桥梁结构2019年度研究进展

纤维增强复合材料（FRP）因其卓越性能适应现代桥梁结构大跨、轻质、耐久的发展需求,近年来被广泛应用于桥梁工程。为促进复合材料桥梁领域的结构形式和设计的发展,从FRP材料性能、构件和桥梁结构3个层次对近年来FRP在桥梁工程中的研究和应用进行回顾,阐述FRP材料-结构一体化设计理念,并对FRP材料在桥梁加固、组合构件、全桥结构等方面的相关研究进行总结与评述。结果表明：现阶段桥梁用FRP仍局限于旧桥加固,新建大跨桥梁结构应用潜力巨大,需提高材料的力学性能、降低成本、制定产品质量检测标准,建立材料-结构一体化的设计、施工、监测规范体系和工程应用模式。     

面向异构体系结构的任务流模型

异构体系结构是当前高性能计算研究中的一个重要发展方向,体系结构的异构不仅为高性能计算系统性能的提升带来了发展契机,也为研究人员们提出了一系列诸如编程屏障、易用性差、使用门槛较高等难题.提出了一种面向异构体系结构的任务流模型和基于任务流模型的任务流化工具,能够将异构系统中计算部件计算特性和应用程序执行特征实现较为合理的映射关系,充分发挥异构计算部件的计算能力,从而达到提升应用程序整体执行性能的目标.     

碳纤维增强聚合物加固混凝土结构的发展综述

介绍了碳纤维增强聚合物（CFRP）材料的性能、特点,在混凝土结构加固领域的应用及方法,综述了此种新型加固方法在国内外的研究及应用现状,并指出今后的发展趋势。利用CFRP对混凝土结构加固是一种新型的加固技术。CFRP材料以其轻质、高强、适用面广、耐久性好、抗腐蚀等优越的性能正在为人们广泛接受。     

预应力纤维增强复合材料(FRP)桥梁结构加固应用2020年度研究进展

纤维增强复合材料（FRP）由于其材料耐腐、质轻高强等优越性能在新建桥梁和旧桥加固等工程领域中应用广泛、发展迅猛,已成为桥梁领域的研究热点。为促进FRP在桥梁加固中的应用与发展,满足工程运维多样化需求,对老旧桥梁加固特点、FRP材料性能及其加固桥梁方法等方面的相关研究进行总结与评述,并从混凝土和钢结构桥梁加固两方面对近年来预应力FRP方法在桥梁加固实践中的研究和应用进行回顾。预应力FRP因其加固效果明显,施工速度快,已成为一种重要的桥梁加固方法并得以应用,未来还需在FPR锚固系统标准化、加固后桥梁行为可监测性、建立FRP加固桥梁结构的规范体系等方面开展研究工作。     

The Properties and Applications of High-effective Mineral Admixture GRM for Concrete

To utilize industrial residue as building materials is not only the demand for modern concrete technology but also the requirements for maintaining ecological balance and sustainable development. CRM, a new high-effective mineral admixture for concrete, is developed recently from industrial residue, and the systematical studies on CRM's various properties have been performed. The laboratory tests, industrial tests and field applications have shown that CRM can be used as inorganic cementitious material to replace cement, and is also an excellent supplementary cementitious material tor high performance concrete (HPC).     

利用静电纺丝制备导电纳米纤维的研究进展

静电纺丝是制备超细长丝的有效、便捷技术,制备的导电纳米纤维具有纳米至微米结构形态特征、高比表面积、良好的导电性能,为新型导电材料的设计研究提供了广阔的应用空间,受到基础科学和应用领域专家的兴趣和重视。利用静电纺技术制备导电纳米纤维的原料成分主要有导电高分子聚合物、纳米碳基材料、金属化合物及复合型材料,较多的应用于传感器、超级电容器和光伏电源等领域,是静电纺研究的热点。文中概述了静电纺导电纳米纤维的分类、制备方法和结构性能,并展望了静电纺导电纳米纤维的研究前景。     

大尺寸非晶合金的制备方法及性能研究

目前大尺寸非晶合金材料的相关研究甚少,为完善大尺寸非晶合金的理论研究和制备方法,促进其快速发展,介绍大尺寸非晶合金的发展历程,详细阐述各种制备大尺寸非晶合金方法的原理及特点,综述大尺寸非晶合金的性能特点及应用现状。     

高强度耐候钢及其在桥梁中的应用与前景

为了解高强度耐候钢的性能及其桥梁中的技术应用,首先总结当前国内外高强度耐候钢在桥梁工程应用的研究进展和成果,回顾了耐候钢技术的发展历程. 然后,分析了高强度耐候钢的腐蚀机理、腐蚀环境、抗腐蚀性能以及各种腐蚀评估方法;归纳总结了高强度耐候钢的焊接性能,以及耐候钢的腐蚀疲劳性能与评估方法. 最后,阐述了高强度耐候钢在国内外桥梁工程中的应用以及中国高强度耐候钢的试验状况. 分析结果表明:虽然中国的耐候钢技术有较大发展,但中国的耐候钢桥梁技术还处于萌芽阶段;耐候钢桥梁在腐蚀作用下的强度、稳定和疲劳问题将成为今后的研究方向;关键部位采用新焊接技术可保证耐候钢桥梁的疲劳强度;中国高强度耐候钢未腐蚀状态下的疲劳和力学性能满足桥梁建设要求,腐蚀状态下高强度耐候钢的疲劳性能和力学性能有待深入研究;基于电化学腐蚀和断裂力学的腐蚀疲劳模型可用于高强度耐候钢的腐蚀疲劳寿命评估.     

State-of-the-art of 3D printing technology of cementitious material—An emerging technique for construction

In recent few years, significant improvement has been made in developing largescale 3 D printer to accommodate the need of industrial-scale 3 D printing. Cementitious materials that are compatible with 3 D printing promote rapid application of this innovative technique in the construction field with advantages of cost effective, high efficiency, design flexibility and environmental friendly. This paper firstly reviews existing 3 D printing techniques that are currently being used in commercial3 D printers. It then summarizes three latest development of largescale 3 D printing systems and identifies their relationships and limiting factors. Thereafter, critical factors that are used to evaluate the workability and printable performance of cementitious materials are specified. Easy-extrusive, easy-flowing, well-buildable, and proper setting time are significant for cementitious material to meet the critical requirements of a freeform construction process. Finally, main advantages, potential applications and the prospects of future research of 3 D printing in construction technology are suggested. The objective of this work is to review current design methodologies and operational constraints of largescale 3 D printing system and provide references for optimizing the performance of cementitious material and promote its responsible use with largescale 3 D printing technology.