混凝土导热系数试验与分析

为了研究基于现代施工工艺制成的混凝土导热系数,通过稳态平板导热仪对多种混凝土(包括普通混凝土、高强混凝土、再生混凝土以及配筋混凝土)试件进行了导热系数试验,考察了包括骨料体积分数、水灰比、骨料类型、外掺料掺量、温度、干湿状态及钢筋体积分数等因素对混凝土导热系数的影响;进一步考察了再生粗骨料取代率对再生混凝土导热系数的影响.通过这些因素的显著性分析,得到了各因素对混凝土导热系数影响的显著性大小依次为:干湿状态、再生粗骨料取代率、温度、骨料体积分数、骨料类型、钢筋体积分数、水灰比、掺和料种类.     

混凝土导热系数的试验研究与预测模型

采用防护热板法和瞬态平面热源法测试了粗骨料、水泥砂浆和混凝土的导热系数,考察了砂率、骨料种类及其体积分数、水灰比和饱和度对混凝土导热系数的影响;利用复合材料导热系数模型,分析了饱和/干燥状态下混凝土内水泥砂浆与粗骨料间界面热阻的影响.结果表明:混凝土导热系数随饱和度、骨料体积分数、骨料导热系数的增大而增加,随水灰比的增大而减小;对干燥混凝土导热系数的预测需考虑界面热阻的影响.在假定混凝土固相导热系数随着饱和度线性增大的基础上,提出了基于饱和度影响的混凝土导热系数计算模型.     

粗骨料随机分布对混凝土导热性能的影响

采用COMSOL与MATLAB联合仿真的方法,基于混凝土二维细观几何模型,实现了混凝土稳态热传导的数值模拟.在利用试验结果验证数值模拟有效性的基础上,分析了骨料随机分布对混凝土导热性能的影响,并讨论了粗骨料粒径、形状及其体积分数,以及分散相导热系数对混凝土导热性能的影响规律.结果表明:粗骨料随机分布是造成混凝土导热性能产生随机性的重要因素;混凝土导热系数相对平均值随着粗骨料体积分数、分散相导热系数的增加而增大,但受粗骨料粒径和形状的影响不大;粗骨料体积分数越高,分散相与水泥砂浆导热系数相差越大,粗骨料粒径越大,轴长比越大,混凝土导热系数的变异性越显著,但当粗骨料体积分数超过35%后混凝土导热系数的变异性基本保持不变.     

稻壳再生骨料混凝土导热性能试验研究

以破碎市政道路废弃混凝土为再生粗骨料,研究再生粗骨料取代率对再生骨料混凝土导热系数的影响规律;在此基础上,掺入粉煤灰与稻壳,分别研究其对再生骨料混凝土导热性能改善效果。研究结果表明,提高再生粗骨料取代率可减低混凝土的导热系数;粉煤灰掺量在20%以内对再生骨料混凝土导热性能无明显影响;稻壳可显著改善再生骨料混凝土的导热性能,100%再生粗骨料、20%稻壳掺量的再生骨料混凝土导热系数约为相同再生粗骨料取代率的再生骨料混凝土的18.3%,普通混凝土的28.3%。     

微细钢纤维高强轻骨料混凝土静力试验研究

采用高强页岩陶粒、微细钢纤维和矿物掺和料制备微细钢纤维高强轻骨料混凝土(MSFHLAC)试件,研究了微细钢纤维体积分数、砂率和水灰比对MSFHLAC试件立方体抗压强度、劈裂抗拉强度、弯折强度、抗剪强度和弯曲韧性等静态力学性能的影响,同时给出了MSFHLAC试件的各强度模型以及相互关系.结果表明:新拌混凝土的工作性能随着微细钢纤维体积分数的增加而降低,当微细钢纤维体积分数大于1.5%时,对新拌混凝土的流动性影响明显;微细钢纤维可以显著改善高强轻骨料混凝土(HLAC)的各项强度和韧性指标,且在低纤维体积分数(0.5%和1.0%)时,材料的抗拉强度和抗剪切强度增长尤为显著;MSFHLAC试件在整个弯曲变形阶段弹塑性较好,较接近理想弹塑性材料;砂率和水灰比对MSFHLAC试件的各项强度和韧性虽有一定影响,但变化幅度基本在10%以内.     

石墨掺量及骨料种类对混凝土导热系数的影响与内在机理研究

为了探究石墨、粗骨料种类对混凝土导热系数的影响,揭示石墨混凝土导热系数变化的内在机理。利用DRE-Ⅲ多功能快速导热系数测试仪,对不同石墨掺量、不同粗骨料种类的导热系数进行测试,采用对比分析法考察石墨掺量、粗骨料种类对石墨混凝土导热性能的影响,探究其作用机理;并以普通混凝土导热系数计算公式为基础,提出骨料影响系数Ⅰ、推导出可供工程利用的石墨混凝土导热系数预测公式。结果表明:混凝土的导热系数随粗骨料导热系数的增大而增大,增长幅度为5%～6%;混凝土导热系数随石墨取代率的升高而增大;石墨混凝土骨料影响系数Ⅰ与导热系数之间存在显著的线性关系,改良的导热系数公式计算值与试验值吻合较好,可为以后的实际应用提供一定的借鉴。     

钢纤维混凝土配合比计算方法

本文提出了半流动性和塑性钢纤维混凝土(SFRC)配合比的计算方法,可根据抗压强度和粘结强度计算水灰比,根据复合材料的抗弯强度、抗拉强度等求得纤维体积掺量、单位加水量和含砂率是坍落度、水灰比、纤维长度和体积掺量、最大骨料粒径及含气率的线性组合,而后可按绝对体积法或假定容重法计算配合比。     

钢纤维粉煤灰再生混凝土强度正交试验研究

利用正交试验方法对钢纤维粉煤灰再生混凝土（以下简称再生混凝土）的强度性能进行了试验,考察了粉煤灰取代率（质量分数）、钢纤维掺量（体积分数）和再生粗骨料取代率（质量分数）对再生混凝土28d立方体抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度的影响,并对试验结果进行了系统分析.结果表明：粉煤灰取代率对再生混凝土抗压与抗折强度的影响规律一致,但对其劈裂抗拉强度的影响规律却不相同;再生混凝土抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度均随钢纤维掺量的增加而增大,但钢纤维掺量对劈裂抗拉和抗折强度的影响显著,对抗压强度的影响较小;再生粗骨料取代率对抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度的影响规律基本一致,强度总体上随再生粗骨料取代率的增大而增大.要使再生混凝土强度得到提高,需降低粉煤灰的取代率,增大钢纤维掺量和再生粗骨料取代率.当粉煤灰取代率在30%以内、钢纤维掺量在18%以内时,粉煤灰取代率对再生混凝土抗压强度的影响最大,其次是再生粗骨料取代率,最次是钢纤维掺量;钢纤维掺量对再生混凝土劈裂抗拉强度和抗折强度的影响最大,其次是粉煤灰取代率,最次是再生粗骨料取代率.     

活性粉末混凝土热工参数试验研究

采用热线法对4种不同体积纤维掺量（素活性粉末混凝土、体积掺量0.2%聚丙烯纤维、体积掺量2%钢纤维、混合掺加体积掺量0.2%聚丙烯纤维和2%钢纤维）、几何尺寸为230mm×165mm×65mm的活性粉末混凝土（RPC）试件进行导热系数测定试验,获得了常温及100、200、300、400、500、600、700、800、900℃下的RPC导热系数实测值。研究温度、纤维种类和掺量对RPC导热系数的影响,拟合得到了RPC导热系数随温度升高而降低的关系式。并将RPC导热系数与高强混凝土和普通混凝土对比,结果表明,RPC的导热系数高于高强混凝土和普通混凝土。进行RPC试件的反演分析用高温试验,测量高温炉内试件中心温度。综合RPC导热系数实测值与试件中心实测升温曲线,采用ABAQUS有限元分析软件对高温下RPC试件的温度场进行模拟,进而反推出与各测点温度相对应的RPC比热容值,建立了常温至100℃及600~900℃时为常值,100~600℃随温度升高而增大的RPC比热容计算式。     

基于正交试验的寒区混凝土导热系数影响因素研究

为研究寒区混凝土的导热系数,利用正交试验方法,选用水胶比、骨料体积分数、饱和度、粉煤灰掺量、矿渣掺量作为影响因素,每个因素取四个水平,采用QTM-500导热仪测试上述混凝土在不同温度条件下(-30、-20、-10、0、10、20℃)的导热系数,考察不同温度下混凝土导热系数的变化规律,并对试验结果进行极差、方差分析,确定各因素对混凝土导热系数影响程度、显著性。研究结果表明:混凝土的导热系数与温度呈负相关性,水胶比、饱和度较大的混凝土导热系数随着温度的降低在温度敏感区(-10～0)℃范围内骤增;在(0～20)℃范围内,各影响因素对混凝土导热系数影响的大小顺序为:骨料体积分数饱和度水胶比矿渣掺量粉煤灰掺量,(-10～-30)℃时,顺序稍有改变,饱和度对混凝土导热系数的影响最大;在(-30～20)℃范围内,骨料体积分数、饱和度对混凝土导热系数的影响特别显著。研究结果为寒区混凝土导热特性提供更为重要的理论依据。     

再生混凝土导热系数试验与分析

采用单位体积用水量、水灰比、再生粗骨料取代率和再生细骨料取代率这4个影响因素设计正交试验,研究这些因素对再生混凝土导热系数和密度的影响;同时定义骨料影响系数C,分析了再生混凝土导热系数变化的内在机理,并基于普通混凝土导热系数的计算公式,提出了修正的再生混凝土导热系数计算公式.结果表明:4个影响因素中,再生粗骨料取代率对再生混凝土导热系数影响最大;再生混凝土导热系数与C值间存在显著的线性关系;修正的再生混凝土导热系数计算公式的计算结果与试验结果吻合较好,便于实际工程应用.     

基于细观复合材料的混凝土导热系数模型

混凝土温度场分析是混凝土结构耐久性劣化、温度应力、火灾作用下结构破坏以及建筑节能分析的关键内容,而导热系数是确定温度场的重要参数。在细观尺度上,将混凝土看作由连续相水泥砂浆和分散相粗骨料组成的两相复合材料。分析了两相复合材料等效导热系数理论模型,将其用于混凝土等效导热系数的预测并与实测值进行比较,发现饱和混凝土即使采用不考虑界面热阻模型仍与实测结果吻合较好,而干燥混凝土必须考虑界面热阻的影响。为提高混凝土导热系数理论模型的预测精度,还应考虑粗骨料形状、级配、水泥砂浆与粗骨料间界面热阻以及孔隙率、含水率等方面的影响。     

某机场沥青混凝土路面融雪化冰技术研究

针对哈尔滨机场沥青混凝土路面,从技术方案、材料参数、试验条件、工程应用等方面对碳纤维格栅电加热融雪化冰技术进行了研究,结合碳纤维发热线性能,提出碳纤维格栅复合结构体系、自融雪路面结构设计、路面施工工艺,通过足尺试验和示范工程应用情况,成功研制出哈尔滨机场沥青混凝土路面碳纤维格栅电加热融雪化冰技术。     

导电沥青混凝土的电热和力学性能研究

以碳纤维作为导电材料,以沥青混合料为基体,可以制备出导电性能优良,用于路面融冰化雪的沥青路面材料.研究其导电机理、电热性能以及在车辆荷载作用下内部应力分布.数值算例表明,导电沥青混凝土具有优良的力学性能,能满足道路行车需求,且在一定的输入电压下产热,可以融化路面冰雪,有效地抵制冰雪灾害对交通运输的不利影响.     

碳纤维导电混凝土在路面除冰雪中的应用研究

首先研究了碳纤维混凝土的导电性和电热特性，然后在此基础上，进行了碳纤维导电混凝土板实验室除冰和野外化雪的研究。研究结果表明，利用碳纤维导电混凝土在通电后产生的热量，可有效地清除路面上的冰雪。这一技术的应用，不但将有助于确保冬季道路畅通和行车安全，而且还可避免除冰盐给混凝土结构和环境带来的负面影响。     

农作物秸秆废弃物制备新型墙体材料的研究

利用正交实验法,在陶粒泡沫混凝土中掺人大量的稻草秸秆纤维,研制新型环保轻质保温墙体材料,研究了水泥掺量、水胶比、纤维率和气泡掺量对掺人大量秸秆纤维的泡沫混凝土的干表观密度、抗压强度、吸水率和导热系数的影响,确定了掺人大量秸秆纤维的泡沫混凝土的最佳配合比,并研究了水泥种类和不同养护条件下对其抗压强度的影响.