玄武岩纤维增强纳米二氧化硅混凝土高温后力学性能的试验研究

对高温作用下的素混凝土、纳米SiO₂混凝土、玄武岩纤维增强纳米SiO₂混凝土进行抗压、劈裂抗拉和抗折试验,建立了混凝土强度预测模型。结果表明：各组混凝土抗压强度均在400℃时达到峰值,此时各组混凝土较常温时提高范围为3.5%～6.8%,随后逐渐降低;劈裂抗拉强度和抗折强度均随着温度的升高而逐渐降低,800℃时,素混凝土的劈裂抗拉强度残余率和抗折强度残余率分别为27.6%、36.2%。纳米SiO₂的掺入提高了素混凝土的抗压、劈裂抗拉和抗折强度。掺入玄武岩纤维后的纳米SiO₂混凝土在800℃高温后的抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度最大分别提高了33.7%、15.6%、17.2%。建立的高温作用后混凝土强度预测模型的精确度较高。     

纳米SiO2、纳米TiO2和纳米CaCO3对水泥基材料早期性能的影响

采用纳米SiO₂、纳米TiO₂和纳米CaCO₃分别替代部分水泥,研究了3种不同类型的纳米颗粒对水泥基材料流变性能、早期水化过程、早期强度和微观特性的影响。通过压汞孔隙度测定法(MIP)、热重分析仪(TG)、X射线衍射法(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)观察纳米材料对水泥基材料早期微观结构及形貌的影响。探讨了3种纳米颗粒在改善水泥混凝土材料早期强度方面的差异。结果表明,纳米材料的填充效应、火山灰活性、成核效应,纳米尺寸效应及分散性等对水泥混凝土材料的早期力学性能有显著影响。     

纳米SiO2改性粉煤灰混凝土力学性能及吸水特性研究

为了探索粉煤灰混凝土的高性能,开展了纳米SiO₂改性粉煤灰混凝土的力学和吸水试验,研究了粉煤灰取代率和纳米SiO₂掺量对混凝土力学性能(抗压强度、劈拉强度、动弹性模量)和吸水特性的影响。结果表明：粉煤灰混凝土的力学性能指标均随纳米SiO₂掺量的增加先增大后减小;当纳米SiO₂掺量从0%增加至2%时,粉煤灰混凝土28 d抗压强度、劈拉强度和动弹性模量分别提高了12.90%、7.53%和5.85%,可见纳米SiO₂对抗压强度影响更显著;当粉煤灰取代率从10%增加至30%时,混凝土28 d抗压强度、劈拉强度和动弹性模量分别降低了7.24%、2.61%和9.87%,可见粉煤灰对动弹性模量影响更显著;随纳米SiO₂掺量增加,粉煤灰混凝土的毛细吸水系数呈现出先下降后上升的趋势;随粉煤灰取代率增加,混凝土毛细吸水系数增大,且纳米SiO₂对混凝土毛细吸水系数影响也越显著;粉煤灰取代率和纳米SiO₂掺量对混凝土力学性能与毛细吸水系...     

纳米SiO2-CaCO3对珊瑚海水混凝土力学性能影响试验研究

对混掺纳米SiO₂-CaCO₃的珊瑚海水混凝土进行了静态抗压强度、静态劈裂抗拉强度和动态压缩性能试验,得到了纳米SiO₂-CaCO₃对珊瑚海水混凝土力学性能的影响规律。结果表明：混掺纳米材料比单掺纳米材料对提升珊瑚海水混凝土力学性能效果更佳;纳米SiO₂-CaCO₃掺量为2%、混掺比为1∶2时,珊瑚海水混凝土的静态抗压强度、静态劈裂抗拉强度提升幅度最大,分别较基准组提高了27.15%、21.34%,动态压缩性能试验结果与静态抗压强度试验结果较为一致;掺量过大时珊瑚海水混凝土的力学性能会下降,甚至出现负效应。     

补偿收缩纳米SiO2钢纤维混凝土抗冲击性能试验与分析

通过正交试验研究单掺纳米SiO2、单掺钢纤维以及双掺纳米SiO2与钢纤维对补偿收缩混凝土抗冲击韧性的影响。根据美国ACI544委员会推荐的试验方法,采用自行设计的自由落锤冲击试验装置。研究表明,单掺钢纤维会明显增强补偿收缩混凝土的抗冲击韧性,双掺纳米SiO2和钢纤维后,抗冲击韧性增强效果更佳。与未掺纳米SiO2相比,钢纤维掺量为0.8%、1.2%、1.6%时,抗冲击能量差最大分别可提高31.9%、24.5%和33.7%,钢纤维掺量不超过1.2%时,纳米SiO2的最佳掺量是0.6%。     

纳米SiO2改性再生粗骨料混凝土改性机理及力学性能研究

以纳米SiO₂分散液浸泡法改性再生粗骨料,通过宏观力学和微观结构分析,揭示了纳米SiO₂改性再生粗骨料的机理,研究了纳米SiO₂分散液浓度、浸泡时间对再生粗骨料混凝土强度的影响规律。试验结果表明：随着纳米SiO₂分散液浓度与浸泡时间的增加,再生粗骨料(RCA)吸水率与压碎值显著下降。最终得到的最优改性条件为2%纳米SiO₂分散液浓度和浸泡时间48 h,在此条件下再生粗骨料混凝土的28 d抗压强度较未改性再生粗骨料混凝土(RAC)提升了31.8%,达到天然粗骨料混凝土的87.8%;弹性模量提升了43.7%,达到天然粗骨料混凝土(NAC)的93%;抗折强度较天然粗骨料混凝土高出5.7%,当纳米SiO₂分散液浓度超过2%且浸泡时间多于48 h,会因纳米粒子聚集对改性效果产生负面影响。最终通过扫描电子显微镜(SEM)成像与差热-热重分析(DSC)证实了纳米SiO₂改性再生粗骨料混凝土性能提升的机理。     

掺加纳米SiO_2水泥土力学性能试验研究

通过对掺加纳米SiO_2水泥固化土室内无侧限抗压强度和劈裂强度的试验研究,探索纳米SiO_2对水泥土固化土力学性能的影响。研究结果表明:掺加合适的纳米SiO_2能提高水泥固化土的抗压强度和劈裂强度,随着水泥掺量的增加,无论是否掺加纳米SiO_2,水泥固化土的抗压强度和劈裂强度之间呈线性关系。     

纳米SiO2对高性能混凝土力学性能的影响

在混凝土中掺入纳米SiO2制备高性能混凝土,测试其力学性能。结果表明,对于同一种的混凝土,掺不同量的纳米SiO2后均能不同程度地提高混凝土的抗压强度,其中当纳米SiO2掺量为3%时,7 d龄期的混凝土抗压强度增强效果明显,较基准混凝土提高8.4%。     

纳米SiO2对混凝土性能影响的研究进展

混凝土是土木工程中使用最为广泛的材料之一,当今普通混凝土已无法完全满足超限建筑业的需求,因此高性能纳米SiO₂改性混凝土应运而生。为更好地了解纳米SiO₂改性混凝土的各项性能,对其和易性、凝结时间、抗压强度和抗氯离子渗透性的研究进行了回顾和总结。相关研究表明：在混凝土中添加适量纳米SiO₂,可有效提高混凝土的抗压强度,且对早期抗压强度的影响大于后期的影响,但纳米SiO₂含量过高会使混凝土的抗压强度下降;适量的纳米SiO₂,还可以有效填充混凝土中的孔隙,改善其微观结构,提高混凝土的抗氯离子渗透性;然而,混凝土中掺入纳米SiO₂,会缩短其初凝时间和终凝时间,同时也会大幅影响混凝土的和易性,使之不利于长距离输送,增加施工难度。     

氧化沟型A2/O工艺脱氮除磷性能评价

通过测定沿程氮磷去除效果、污泥的硝化活性以及聚磷和释磷活性,并利用荧光原位杂交技术分析了西安市某城市污水处理厂氧化沟型A²/O工艺和典型A²/O工艺的脱氮除磷性能。结果表明,氧化沟型A²/O工艺中污泥的硝化活性较高,好氧池存在显著的同步硝化反硝化现象,具有更高的脱氮性能;污泥中聚磷菌的含量、活性和除磷能力与典型A²/O工艺相近,其作为一种新型的城市污水脱氮除磷工艺具有推广应用价值。     

纳米SiO2改性聚合物水泥砂浆力学性能及干缩性能研究

研究了不同掺量的纳米SiO₂对改性聚合物水泥砂浆力学性能的影响规律,用掺量分别为0.5%、1.0%、1.5%、2.0%纳米SiO₂对改性聚合物水泥砂浆的力学性能(抗压强度、抗折强度)、养护条件和干缩性能进行了评价。试验表明,与聚合物水泥砂浆相比,纳米SiO₂的加入有效改善了砂浆的力学性能,但增加了砂浆的干缩性。1.5%掺量下的纳米SiO₂可使聚合物水泥砂浆达到最佳的力学性能。对于养护条件的研究表明,早期干燥养护对砂浆力学影响较大,后期干湿循环更有利于砂浆的养护。     

纳米SiO2改善水泥胶砂性能的研究

将纳米SiO2以0.5%、1.0%、2.0%和4.0%等量取代水泥,研究了纳米SiO2对水泥胶砂性能的影响。试验结果表明,掺加纳米SiO2使水泥标准稠度用水量急剧增加;水泥的初凝和终凝时间略有缩短;对水泥安定性无不良影响;水泥胶砂的7 d和14 d抗折强度较对照组有所提高,但对28 d抗折强度贡献不大;水泥胶砂的7 d、14 d和28 d抗压强度较对照组有所提高。从经济的角度考虑,纳米SiO2的最佳掺量为2%。     

纳米SiO2改性陶粒混凝土冻融损伤规律及模型研究

为研究纳米SiO2改性陶粒混凝土在不同溶液冻融环境下的抗冻性能,设计了四种溶液(水、硫酸盐、碳酸盐、复合盐)冻融环境,采用快速冻融法,以质量损失率及相对动弹性模量为指标对其冻融损伤规律进行了研究,并基于试验数据建立了抗冻性能退化模型。结果表明:在盐溶液冻融环境下,陶粒混凝土质量损失及相对动弹性模量高于水冻环境;当盐溶液浓度相同时,硫酸盐溶液冻融环境对混凝土的质量及动弹性模量的损伤较碳酸盐溶液强,复合盐类溶液冻融损伤居中;基于试验数据建立的抗冻性能模型可较好地反映纳米SiO2改性陶粒混凝土在不同冻融溶液环境下的冻融损伤规律。     

纳米SiO2对橡胶混凝土断裂行为的影响

为改善橡胶混凝土的力学性能,以纳米SiO₂为改性剂,研究了纳米SiO₂增强橡胶混凝土的断裂行为,采用数字图像相关方法,分析了纳米SiO₂增强橡胶混凝土断裂性能,并结合微观结构分析探讨了其增强机理.结果表明：纳米SiO₂的掺入对橡胶混凝土的断裂性能和强度提高效果显著;纳米SiO₂与橡胶的协同作用提高了混凝土裂缝扩展稳定性,延长了断裂过程起裂到失稳的时间;纳米SiO₂对橡胶混凝土断裂性能的提升归结于其对水泥基质的改善,从而提高了混凝土的承载能力.     

纳米SiO2和粉煤灰复掺对再生混凝土性能的影响

使用质量取代法研究粉煤灰和纳米SiO₂单掺及复掺对再生混凝土(RAC)工作性能、抗压强度(7,28,90 d)、抗折强度(28 d)和劈裂抗拉强度(28 d)的影响。浇筑试样时,基于现有的搅拌方式,提出了新的两阶段搅拌法,先将再生粗骨料和纳米SiO₂、附加水进行搅拌,使得部分纳米SiO₂颗粒能够被再生粗骨料吸收,用于填补老砂浆孔隙和微裂缝。结果表明:随着纳米SiO₂掺量增加,再生混凝土的坍落度逐渐减小,复掺粉煤灰能够减少纳米SiO₂引起的坍落度损失; 粉煤灰掺量不变的情况下,再生混凝土抗压、抗折和劈裂抗拉强度随着纳米SiO₂掺量的增加而增加; 复掺纳米SiO₂和粉煤灰不但能够补偿再生混凝土由粉煤灰引起的早期强度降低,而且90 d龄期抗压强度明显高于2种材料单掺的再生混凝土; 纳米SiO₂掺量(质量分数)为1%时,再生混凝土在90 d龄期的抗压强度相对再生混凝土提高了3.0 MPa; 复掺纳米SiO₂和粉煤灰对再生混凝土的抗折强度、劈裂抗拉强度也有显著提升,S2F30的抗折强度相对于F30增加了24.17%,且劈裂抗拉强度高于2种材料单掺的再生混凝土,相对于F30提高了12.68%。     

纳米SiO2增强高强套筒灌浆料及高温后性能试验研究

研究了常温下不同纳米SiO₂(NS)掺量(0、0.4%、0.8%、1.2%、1.6%、2.0%)对高强套筒灌浆料流动度和强度的影响,以及不同高温温度(150、200、250℃)下NS掺量对高强套筒灌浆料质量损失和强度的影响,并进行了微观机理分析。结果表明：常温下,NS的掺入降低了灌浆料的流动度,灌浆料的强度随NS掺量的增加先增大后降低;高温后,灌浆料的质量损失率随温度的升高逐渐增大,抗折强度逐渐降低,抗压强度先增大后降低;NS的掺入能够降低灌浆料的质量损失率和抗折强度损失率,提高抗压强度,且随着NS掺量的增加,质量损失率和抗折强度损失率先降低后增大;NS能够改善灌浆料的内部孔结构;随着温度的升高,灌浆料的内部结构先密实后疏松。     

考虑钢筋锈蚀的纳米SiO2强化再生骨料混凝土梁受力性能研究

采用纳米强化再生骨料表面的措施来改善再生骨料性能,分别考虑强化液中纳米SiO₂掺量、再生粗骨料取代率的影响,设计制作了1根普通混凝土基准梁和8根再生骨料混凝土矩形截面梁,采用内置近距离小阴极的方法对梁内受力钢筋进行通电非均匀加速锈蚀,待受拉主筋锈蚀到一定程度后进行四点受弯加载,对加载过程中的裂缝开展情况、荷载-挠度曲线以及极限承载力进行了记录及分析。考虑钢筋锈蚀率及再生骨料取代率等因素的影响,对锈胀开裂之后的再生骨料混凝土梁的承载力计算公式进行了修正,得出了可用于设计的受弯承载力计算公式。结果表明:相同锈蚀程度下,强化再生骨料混凝土梁的抗弯承载力比天然骨料混凝土有所降低,其中25%再生骨料取代率时承载性能退化较多,抗弯承载力下降19.3%; 混凝土裂缝开展趋势较为一致,最大裂缝宽度随钢筋锈蚀程度增加而增大,随纳米SiO₂掺量增加先减小后增大; 近距离小阴极通电可实现混凝土内钢筋的加速非均匀锈蚀; 所提出的方法及获得的结论有助于推动再生骨料混凝土在沿海等不利环境中的应用。     

纳米SiO2的分散性和掺量对混凝土性能的影响

研究了凝胶型和颗粒型纳米SiO₂的分散性和掺量对混凝土的抗压强度、抗碳化性能和抗氯离子渗透性能的影响。结果表明：同条件下,凝胶型比颗粒型纳米SiO₂的分散性好;经过超声处理的比未超声处理的纳米SiO₂的分散性要好,可以有效改善混凝土的后期抗压强度、抗碳化性能和抗氯离子渗透性能;在一定范围内,纳米SiO₂的掺量越大,对混凝土的性能改善效果越明显。     

水泥土桩复合地基荷载传递及变形的原位试验研究

为了获得桩长、置换率等对水泥土桩复合地基荷载传递及变形的定量影响,在5组4桩群桩和5组9桩群桩复合地基的桩体内埋设应变计,在桩间土体内埋设深层沉降标,实测到4桩群桩和9桩群桩复合地基中桩体轴力分布、桩侧摩阻力分布和桩间土变形分布。发现置换率相同时,承台板宽度大,水泥土桩的荷载临界深度也大,桩侧摩阻力分布深度下移。承台板宽从1.0m增加到1.5m时,荷载临界深度由14倍桩长增加到18倍桩长。变形影响深度约为承台板宽度的(1.8～2.5)倍。最大摩阻力出现在承台下1.5m处,该处的竖向偏应力最大,桩体容易在这里破坏。增加桩长能有效减少沉降。荷载水平达到70%以后,变形影响深度下移不再明显。     

北湖污水厂改良A2/O膜生物池混合液回流系统优化

北湖污水处理厂有40×10⁴m³/d规模的污水采用高浓度改良A²/O生物池+MBR组合工艺处理。为充分发挥其污泥浓度高、节省占地、出水水质好、自动化程度高的优点,消除其受混合液回流方式限制引发回流条件不好而导致生物脱氮除磷效果差的弊端,该工程提出一种混合液回流系统的优化设计方案,即采用改良A²/O生物池混合液导流/分流装置。该装置由分流导流板系统、混合液导入系统及混合液导出系统组成,通过对导入及导出点所在的同一平面位置进行竖向分隔,形成两个相对独立的空间,在不同高度空间内实现不同分区之间的混合液导入与导出,从而构建出高效的混合液回流系统。该解决方案构思巧妙,简单易行,可广泛应用于各种具有推流结构形式、同步脱氮除磷及多级回流需求的生物池中,例如UCT工艺、VIP工艺、A²/O及其各种变形工艺。该装置可节约能耗,提高生物脱氮除磷效果,北湖污水厂混合液回流能耗为0.001 7 kW·h/m³,节能50%～85%,平均脱氮率为73%,最高达93%。