The effect of various fire‐exposed surface dimensions on the spalling of concrete specimens

Concrete spalling due to fire exposure is often defined as the sudden detachment of fragments from a concrete surface. It can be quantified by various parameters of which weight loss and spalling depth are the most common ones. The risk of spalling is influenced by many factors such as concrete composition, heating rate and applied testing methods. A reduced scale testing method should be developed to analyse the spalling behaviour and to understand its effectiveness in more detail. As a subsection of this development, this study aimed to analyse the effect of different‐sized, circular heated areas in semi full‐scale fire tests. Therefore, vermiculite slabs with varying cut‐outs in their centre were placed between a specimen made of a spalling‐sensitive concrete and the combustion chamber. The combustion chamber was heated following a standard fire curve. Our experimental results show that the thermal expansion inside of equal‐sized specimens is strongly dependent on the size of the heated area. In addition, this area also affects thermal stresses. They decrease as a result of lower temperature gradients for tests with smaller unheated boundary areas. Apart from this, the analysis of fragments shows no correlation between their relative volume distribution and the heated area. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

综采工作面煤壁片帮机理及控制措施

8102综采工作面回采期间出现严重的煤壁片帮现象,最大片帮深度达2.4 m,导致工作面端面距加大,端面处顶板出现破碎、冒落现象,控制难度大,而且大面积片帮严重损坏了工作面机械设备,制约了工作面的安全快速回采。基于此,北辛窑煤矿综采队合理分析了综采工作面煤壁片帮机理,提出了“注浆+超前支护”联合控制措施。通过实际应用,该措施有效控制了煤壁片帮现象,取得了显著的应用成效。     

织构化热处理对钢轨钢耐磨性和寿命的影响

目的减小钢轨钢表面因离散硬化产生的硬化区与基材边界处的硬度突变,从而消除磨损过程中硬化区与基材边界处因材质不连续而产生的早期碎裂现象,进一步提高钢轨钢的耐磨性和寿命。方法提出了一种基于层流等离子体束离散硬化的表面织构化热处理方法。与之前的离散圆点状硬化不同,通过调节等离子体束在试样表面的运动速度,改变试样表面的加热时间,在硬化区与基材之间人为地附加了一个过渡区。为了揭示织构化热处理对钢轨钢滚滑性能的影响,在摩擦磨损试验机上进行了磨损试验。磨损后的试样经切割、打磨、抛光和腐蚀,在光学显微镜和扫描电子显微镜下进行了观察,以分析试样的磨损过程和织构化热处理提高试样耐磨性的机理。结果由于附加过渡区的存在,相变区的一边被拉长,形状变为泪滴状。硬化区到基材的硬度变化率由3500 HV/mm降低至200 HV/mm,在圆点状硬化中可观察到的硬度突变消失。同时,在磨损实验中,泪滴状硬化试样的磨损量较圆点状硬化试样降低了27%,边界碎裂消失。结论具有附加过渡区的试样比圆点状硬化的试样具有更好的耐磨性和抗塑性变形能力,该方法对提高钢轨钢的使用寿命具有一定的应用前景。     

地下结构抗冲击波作用层裂钢板效果数值模拟

利用ANSYS/LS-DYNA软件,对混凝土结构底面是否固定钢板进行了模拟.通过对两种情况下的结果分析,揭示了混凝土不同位置处单元σy值的时程规律,得到了在计算时间内钢板的存在能够有效地减小相邻混凝土单元的最大拉应力,并延长其出现时间;同时得到了在类似研究的工程结构中,边界效应对混凝土层裂现象无影响.对相关工程的设计、施工具有参考价值.     

深部直墙拱形隧洞围岩板裂破坏的模拟试验研究

为了解深部直墙拱形隧洞板裂破坏的发生过程和机制,采用TRW-3000真三轴试验系统对含直墙拱形孔洞的红砂岩立方体试样(100 mm×100 mm×100 mm)进行了真三轴试验,模拟了深度500 m初始地应力环境下直墙拱形隧洞板裂破坏过程,并利用岩样内部破坏视频监控系统对试验过程进行实时记录和监测。试验完成后,对试验过程中孔洞侧壁破坏过程、破坏特征进行了分析,并与同等深度的圆形孔洞洞壁破坏进行了对比。结果表明:在竖直应力为最大主应力和水平径向应力为最小主应力的条件下,直墙拱形孔洞破坏主要发生在两侧拱脚和拱腰之间,靠近自由面的围岩破裂为近似平行于最大主应力的板状薄岩片,呈典型的张拉板裂破裂特征;随最大主应力的增加,板裂破坏逐渐向孔洞水平径向发展,板裂岩片呈现中间厚、两翼薄的弧形特征,最终形成对称的V型槽破坏区,并具有明显的时间效应。与圆形孔洞的动力破坏特征相比,直墙拱形孔洞主要偏于静力破坏,且初始破坏所需应力水平高,孔洞侧壁在高应力环境中破坏更严重。     

高强混凝土柱准耐火极限的数值计算

在前期研究结果的基础上,编制了高强混凝土轴压柱和偏压柱准耐火极限的计算程序,考查了高温爆裂对准耐火极限的影响,研究了柱截面尺寸、轴压比、配筋率和偏心距等参数对高强混凝土柱准耐火极限的影响规律,结果表明:高温爆裂对高强混凝土柱准耐火极限的影响明显,截面尺寸、轴压比和偏心距的影响较大,而配筋率的影响较小。     

基于计算机视觉的建筑外墙剥落和裂缝两阶段检测方法

地震灾害中,对建筑物外墙立面损伤状况进行快速检测有利于灾情评估与灾后重建。为实现建筑外墙立面剥落和裂缝的自动化非接触式检测,提出了一种结合深度学习与图像处理的外墙损伤定位与量化评估的两阶段检测方法。通过建立并标定北川老县城地震破坏房屋数据集,采用基于损失函数模型Focal Loss的目标检测网络定位破损区域目标框,并克服小尺度区域的正负样本不均衡问题。根据提取的目标破损区域单幅图像,提出图像滤波、阈值分割和形态学操作的组合处理流程,进行贴面砖墙面下剥落和裂缝的像素级别分割与提取。进一步结合像素尺度与物理尺度的映射关系,完成剥落面积、裂缝宽度等关键破损信息的计算与识别。结果表明,该方法可较好地对震后建筑物外墙立面的墙面剥落和裂缝进行定位和提取,对墙面损伤可实现像素级分割并准确地识别损伤关键物理参数,能实现对建筑物震后损伤的准确和快速检测。     

浅埋大采高工作面煤壁片帮的柱条模型分析

采用UDEC软件模拟了浅埋煤层4,5,6,7 m采高煤壁变形与片帮过程,揭示了大采高煤壁片帮表现为受压"柱条"失稳特征。建立了煤壁片帮的柱条模型,通过柱条挠度分析得出了大采高工作面煤壁最容易发生片帮的部位在0.6倍的采高处。研究认为随着采高的增大,塑性区宽度增加,煤壁柱条增多,柱条水平位移增大,柱条稳定性降低。通过加强顶板支护、加快推进速度和合理的护帮,改善柱条的约束条件,可以有效提高煤壁稳定性,控制煤壁片帮。     

超高强混凝土型钢组合柱抗火性能试验研究

为研究型钢保护层厚度、柱截面尺寸、荷载比、长细比和箍筋间距对超高强混凝土型钢组合柱高温承载力的影响,开展了14根纤维增强120MPa混凝土型钢组合柱在ISO 834标准升温曲线下的承载力试验。组合柱高温破坏现象和竖向位移历程表明：体积掺量0.15%的聚丙烯纤维能够有效防止超高强混凝土的高温爆裂;随着长细比的增加,组合柱从截面强度破坏转变为屈曲破坏。总体上,竖向位移历程曲线可分为受火初期膨胀阶段、后继的压缩变形稳定增长阶段和破坏前的压缩变形急剧增长阶段。纤维增强120MPa混凝土型钢组合柱的耐火极限随着长细比和荷载比的增加而降低;随着截面尺寸和型钢保护层的增加而增长;双肢箍间距在80~150mm范围变化,对耐火极限的影响较小。对比耐火极限的试验值和EN 1994-1-2及规程DBJ/T 15-81—2011简化计算方法的建议值发现,EN 1994-1-2的计算值低于试验值30%~186%,规程DBJ/T 15-81—2011的计算值与试验值偏差为-49%~16%。因此,现行规范不适用于预测120MPa混凝土型钢组合柱的耐火极限。     

Co3O4-CoAl2O4薄膜的热处理温度对Co-WC选择性涂层吸收性能的影响规律研究

目的 提高Co-WC太阳能选择性吸收涂层的吸收性能。方法 采用溶胶-凝胶法在超音速火焰喷涂（HVOF）制备的Co-WC涂层上涂覆Co3O4-CoAl2O4薄膜。在大气环境下,对样品进行梯度温度热处理,通过XRD表征在不同热处理温度下涂层的组成成分;利用FE-SEM和表面粗糙度仪观察涂层表面微观结构和测量涂层表面粗糙度;通过天平称量涂层质量变化来评价Co3O4-CoAl2O4涂层在不同温度下的服役性能;借助EDS分析Co3O4-CoAl2O4涂层的元素分布情况;使用UV-Vis-NIR分光光度计测试涂层的吸收性能。结果 经过Co3O4-CoAl2O4薄膜改善后,Co-WC涂层的吸收性能提高。其中在650 ℃热处理温度下,Co3O4-CoAl2O4涂层的吸收率最佳,α=0.901,表面为典型的尖晶石结构,晶粒尺寸细小,表面粗糙度为3.519 μm。650 ℃热处理温度下,Co3O4-CoAl2O4涂层在40 h抗超声震荡实验和20次抗热震实验中,相比其他热处理温度下的样品,质量变化最小,分别为14.9 mg和0.5 mg,且涂层的吸收率维持在0.89左右。结论 Co3O4-CoAl2O4薄膜通过选取合适的热处理温度,可以在改善Co-WC涂层表面状态的同时,一定程度上提高吸收性能。