混菌矿化增强再生粗骨料的物理力学性能

为克服单一微生物培养成本高且矿化鲁棒性不足的缺陷，提出了一种混菌矿化增强再生粗骨料物理力学性能的方法.通过筛选矿化效率较高的好氧嗜碱混菌，考察了混菌矿化对再生粗骨料物理力学性能和混凝土抗压强度的影响.结果表明：相同增强时间下，混菌比纯菌呈现出更优异的矿化增强效果；随着混菌矿化增强时间的延长，再生粗骨料吸水率和压碎指标呈现出先减小后增大的趋势，最优增强时间为15 d；采用矿化增强再生粗骨料制备的再生混凝土抗压强度提高幅度达到22.1%.     

基于膨胀珍珠岩固载微生物的裂缝自修复混凝土劈裂抗拉强度试验研究

混凝土构件内部或表面难以避免出现裂缝,裂缝的产生会导致其耐久性降低。基于膨胀珍珠岩固载微生物的裂缝自修复混凝土具有良好的裂缝自修复能力,有效降低混凝土的维护费用。然而,随膨胀珍珠岩掺量的增大,混凝土的力学性能会显著降低。首先考察了膨胀珍珠岩掺量对该混凝土劈裂抗拉强度的降低程度,然后进一步考察了硅灰和聚丙烯纤维对该混凝土劈裂抗拉强度的增强作用。试验结果表明,当膨胀珍珠岩掺量由0增加到90%时,混凝土的劈裂抗拉强度降幅达62.1%;掺入硅灰可以明显提高该混凝土的劈裂抗拉强度,当硅灰掺量由0增加到10.5%时,混凝土的劈裂抗拉强度增幅达25%;掺入聚丙烯纤维也可以显著提高该混凝土的劈裂抗拉强度,当聚丙烯纤维掺量由0 kg/m^3增加到1.8 kg/m^3时,混凝土的劈裂抗拉强度由1.94 MPa增加到2.55 MPa,增幅为31.4%。     

微生物矿化修复混凝土裂缝抗渗水性能试验研究

微生物裂缝自修复混凝土能够有效地实现裂缝的自我诊断和自我修复。利用好氧嗜碱微生物Bacteria.H1的矿化沉积作用,将其作为自修复剂,且用膨胀珍珠岩固载Bacteria.H1,研制出了一种新型裂缝自修复混凝土。通过扫描电子显微镜(SEM)与X射线衍射(XRD)对裂缝填充物进行分析,养护28 d的修复结果证明该研究方法具有较好的自修复能力,试验中自修复混凝土修补最大裂缝宽度是0.72 mm,是普通混凝土最大自修复宽度的1.8倍,且裂缝沉淀物是以球形和棱柱体形式存在的碳酸钙晶体。通过抗渗水性能试验的研究,自修复混凝土试件养护7 d后,渗水系数比普通混凝土低72.28%,表明这种新型自修复混凝土具有良好的抗渗水性能。     

防屈曲支撑加固钢筋混凝土框架的实用设计方法

防屈曲支撑可以显著减小地震作用下钢筋混凝土框架的层间变形需求,该文提出一种新的防屈曲支撑加固钢筋混凝土框架实用设计方法,以实现在增设防屈曲支撑的同时避免对构造措施不满足现行抗震设计规范要求的主体结构构件逐个进行局部加固这一抗震加固目标。首先提出层间承载力最薄弱柱和层间最弱塑性铰抗震思路来分别解决小震下结构构件承载力设计问题和大震下结构层间变形验算问题;然后给出了设计方法的具体设计流程;最后,将设计方法应用于一栋图书馆阅览楼抗震加固设计中,分析结果表明防屈曲支撑加固框架结构的承载力和层间变形均满足现行抗震规范要求,验证了提出的结构实用设计方法的有效性。研究成果可为防屈曲支撑加固钢筋混凝土结构的初步设计提供参考。     

基于混菌矿化增强粗骨料的再生混凝土裂缝自修复性能

微生物矿化(MICP)能够有效实现混凝土的裂缝自修复,但水泥水化和高碱环境会对微生物生存产生不利影响,因此需要选择一种合适载体。再生粗骨料可作为微生物的良好载体以制备裂缝自修复混凝土,同时MICP可以有效地修复再生粗骨料缺陷并增强其物理力学性能。本文提出一种基于混菌矿化增强粗骨料的裂缝自修复再生混凝土制备方法,确保其既有足够的力学性能又具备良好的裂缝自修复性能。首先筛选一种矿化效率较高的好氧嗜碱混菌,然后采用混菌矿化增强后的再生骨料制备再生混凝土,并考察其裂缝自修复能力。试验结果表明:混菌矿化能够显著增强再生骨料物理力学性能,经混菌矿化增强5 d后的再生骨料可以有效地固载混菌;基于混菌矿化的再生混凝土呈现出比纯菌更优异的裂缝自修复能力;采用再生骨料为混菌载体的混凝土裂缝自修复能力优于以陶粒固载混菌的混凝土,其最大完全修复裂缝宽度达0.47 mm。该成果可为建筑垃圾资源化利用和再生混凝土耐久性能研究提供参考。     

滑移连接的防屈曲支撑RC框架节点抗震性能试验研究

防屈曲支撑(BRB)与框架之间采用的传统焊接节点会约束梁柱开合变形,在强震作用下易使框架先于支撑发生破坏。为释放传统焊接节点对梁柱的刚性约束,提出滑移连接的BRB框架节点,通过对预埋入混凝土内部的连接钢板表面进行无黏结处理,以抗拔不抗剪的方式传递BRB轴力。在滑移节点的工作原理、设计方法和施工流程基础上,对2个基于滑移连接的足尺BRB-框架梁柱组合体开展拟静力试验研究,并与1个传统焊接节点的破坏模式、滞回性能和节点应力进行比较。试验结果表明:当层间位移角达到1/33时,滑移节点的层剪力与传统焊接节点相比降低了34%,有效避免了框架发生剪切破坏;滑移节点的应力水平显著焊接节点的显著降低;在滑移节点与框架梁端设置的附加纵筋可更有效地减小节点区的开合效应和发挥BRB的耗能作用;滑移节点中BRB的滞回性能与传统节点的滞回性能接近。     

基于微生物矿化沉积的裂缝自修复混凝土抗压强度试验研究

混凝土结构构件容易发生开裂,裂缝的存在会影响其整体性和耐久性。以科氏芽孢杆菌为裂缝修复剂,以表面为开放孔的膨胀珍珠岩作为修复剂的载体,研制出一种基于微生物矿化沉积的裂缝自修复混凝土。为了保证该混凝土既具备良好裂缝自修复能力,又具有足够的基本力学性能,考察了膨胀珍珠岩载体(以下简称CEP)掺量对裂缝自修复混凝土抗压强度的影响,并考察了硅灰掺量对混凝土抗压强度的提高程度。试验结果表明,CEP掺量对裂缝自修复混凝土抗压强度影响显著,当CEP掺量占混凝土体积比为0~75%时,混凝土抗压强度随着CEP掺量的增加而降低;当掺量为75%时,混凝土抗压强度相比0掺量时降低了53%。随着硅灰掺量的增大,混凝土抗压强度呈增长趋势;硅灰的最优掺量为7%,相比0掺量时混凝土抗压强度增加了9.3%。     

基于最弱塑性铰的钢筋混凝土框架层间变形能力简化计算方法

为了对增设消能支撑后钢筋混凝土主体框架进行快速抗震评估,提出了一种钢筋混凝土框架层间变形能力的简化计算方法。首先定义了钢筋混凝土框架的层间变形极限状态;然后基于框架梁柱组合件的破坏型式,确定出层间最弱塑性铰;最终计算出框架相应的层间变形能力。采用Pushover分析方法和已有的框架拟静力试验分别对框架层间变形能力简化计算结果进行验证。验证结果表明:框架的层间塑性变形能力主要取决于层间最弱塑性铰的塑性转动能力;提出的简化计算方法能够有效预测钢筋混凝土框架的层间变形能力。     

玻化微珠保温混凝土形状和强度等级对其单轴受压应力-应变关系的影响

玻化微珠保温混凝土能够实现混凝土结构的自保温,但玻化微珠的掺入致使混凝土的基本力学性能发生一定程度的改变。考察了强度等级和试件形状对玻化微珠保温混凝土单轴受压应力-应变关系的影响。设计了圆柱体和棱柱体两种形状的玻化微珠保温混凝土试件,每种形状试件设计5种强度等级。开展单轴受压试验,以考察试件形状和强度等级对受压应力的应力-应变全曲线、应力-应变无量纲关系拟合参数、峰值应变和泊松比的影响。研究结果表明,玻化微珠保温混凝土的应力-应变曲线具有尺寸效应;随着强度等级的提高,保温混凝土应力-应变曲线上升段和下降段变陡,脆性增加,其峰值应力和峰值应变越来越接近。最后得出了保温混凝土棱柱体和圆柱体应力-应变关系拟合曲线的拟合计算式和保温混凝土的建议泊松比。研究结果可以为玻化微珠保温混凝土研究提供技术和支持。