钢铁工业固体废弃物利用效益综合评价

 固体废弃物的堆置和排放占用大量土地,导致资源浪费并危害健康。面对资源短缺与环境污染的现状,发展循环经济已势在必行。固体废弃物的资源化可以提高社会经济及环境效益。为更好地实现其有效利用,以钢铁工业固体废弃物为研究对象,通过文献研究法、专家打分法以及定性与定量相结合的方法,建立钢铁工业固体废弃物评价指标体系。以包头钢铁集团（以下简称包钢）为例,先用灰色模型预测其未来5年的固体废弃物产量,采用模糊层次分析法展开讨论,最终提出钢铁工业固体废弃物综合利用模糊评价因子和效益模型。研究结果旨在为钢铁企业固体废弃物的有效利用提供思路。     

塑钢纤维轻骨料混凝土空心短柱轴压性能研究

为研究塑钢纤维轻骨料混凝土空心短柱轴压性能,进行了9组试验柱的轴压试验,并采用ABAQUS有限元软件进行了2根空心柱的有限元模拟,考虑了壁宽比(0.3、0.34、0.4和0.5)、开孔形式(圆形、方形)等因素的影响。试验结果表明:未配筋混凝土空心柱大多呈上下贯通的竖向裂缝,而配筋混凝土空心柱裂缝长度明显缩短、裂缝数量减少;随着壁宽比减小,圆孔空心柱的峰值荷载先增大后减小,变形延性系数先减小后增大,而方孔空心柱的峰值荷载减小,变形延性系数先增大后减小。有限元模拟结果表明,圆孔空心柱中部高度横截面上混凝土压应力分布较均匀,基本呈圆环状分布,且裂缝易先从壁薄处产生并向外扩展;方孔空心柱混凝土压应力在中部高度处呈方形分布,拉应力分布于试件上下端的内壁和中部高度处混凝土的外表面,裂缝易从方孔角部产生并向外扩展。     

塑钢纤维轻骨料混凝土抗压强度换算关系试验研究

为了研究塑钢纤维轻骨料混凝土的轴心抗压强度(fc)与立方体抗压强度(fcu)的换算关系,通过432个标准棱柱体试件和标准立方体试件研究了塑钢纤维掺量、轻骨料种类和水灰比等影响因素对两种抗压强度关系的影响规律.结果表明:塑钢纤维掺量(5~13 kg/m3)、轻骨料种类和水灰比(0.32~0.4)对轴心抗压强度与立方体抗压强度比值(fc/fcu)无明显影响;经回归分析得到了fc与fcu相关性很好的线性关系方程;基于fc/fcu回归和数学统计分析,塑钢纤维轻骨料混凝土fc相对于fcu的换算系数可取为0.80.     

高强轻骨料混凝土配合比设计方法及试验研究

基于最紧密堆积理论和浆体膜厚理论对高强轻骨料混凝土的基础配合比进行设计研究,采用最小需水量法和紧密堆积法分别测定多元粉体材料和多元骨料体系的最佳搭配比例,并以水胶比和浆体膜厚为参数变量,测定8组不同配合比混凝土试件的抗压强度及干表观密度.试验结果表明:不同设计理论制配的混凝土28 d抗压强度在50 MPa以上,干表观密度也在1950 kg/m3以下;由比强度和抗压强度间的拟合关系可发现,混凝土均满足高强轻质的设计要求,其中基于浆体膜厚理论的配合比设计效果更佳.     

基于细观模拟的轻骨料混凝土动态压缩破坏及尺寸效应分析

为研究冻融后自密实轻骨料混凝土单轴压缩下的声发射(AE)特性,对未掺引气剂的自密实轻骨料混凝土试件进行0次、50次、100次快速冻融试验。结果表明：随着冻融次数增加,试件轴压应力-应变曲线趋于完整,峰值应力有明显降低;声发射峰值频率主要位于15 kHz~45 kHz, 85 kHz~105 kHz, 235 kHz~255 kHz和285 kHz~320 kHz 这4个“优势频段”区间,对应于混凝土内部预存裂纹或孔隙压密,骨料/砂浆界面增强层的开裂,粗骨料断裂破坏以及砂浆的开裂。受冻后的试件在轴压作用经历拉伸裂缝与剪切裂缝之间的交替转化,最终形成主裂缝导致破坏。冻融作用以及应力水平变化对AE信号源分布有较大影响,随着应力水平的增加,AE信号源趋于活跃,且在试样断裂面有聚集趋势。     

冻融环境下钢筋与粉煤灰混凝土的粘结性能

通过对内贴应变片钢筋的直接拔出试验,分析冻融作用下粉煤灰掺量对钢筋与粉煤灰混凝土间粘结性能的影响,得出冻融循环作用对钢筋与粉煤灰混凝土之间粘结性能的影响规律。试验结果表明:钢筋与粉煤灰混凝土的粘结强度随粉煤灰掺量的增加而降低;当粉煤灰掺量一定时,随着冻融循环次数的增加,混凝土强度有所下降,钢筋与粉煤灰混凝土间极限粘结强度降低;当粉煤灰掺量较大,达到40%时,随冻融次数的增加,钢筋粉煤灰混凝土试件极限粘结强度的下降幅度明显减缓,极限粘结强度对应的滑移量增大。表明掺入较多粉煤灰可使试件的冻融损伤现象得到缓解,冻融环境下钢筋混凝土的粘结性能得到提高。     

冻融环境下塑钢纤维对轻骨料混凝土韧性影响研究

为了研究0,50,100,150次冻融循环作用后,塑钢纤维掺量对轻骨料混凝土弯曲韧性、冲击韧性的影响规律,对塑钢纤维掺量分别为0,3,6,9kg/m~3的高强轻骨料混凝土分别进行弯曲韧性试验和抗冲击性能试验,实测了轻骨料混凝土的荷载-挠度关系、初裂冲击次数、破坏冲击次数,并计算了初裂耗能和破坏耗能。结果表明:冻融环境下,掺入塑钢纤维能显著提高轻骨料凝土弯曲韧性及抗冲击性能;冻融150次后,塑钢纤维掺量为9kg/m~3轻骨料混凝土的累积耗能为素轻骨料混凝土的115倍。     

混凝土帆布和碳纤维布联合约束圆形截面混凝土短柱轴压性能研究

为研究混凝土帆布(CC)与碳纤维(CFRP)布联合约束工作机理,以CC、CFRP布层数、混凝土强度等级及试件尺寸为变量,设计了7个圆形截面素混凝土短柱,对其施加单调轴压荷载。由试验现象及荷载-位移曲线可知,CC与CFRP布可协同工作;相较于未约束或CFRP布与单独约束短柱,CC与CFRP布联合约束短柱承载力及延性提高幅度较大。通过对核心区混凝土、CC层及CFRP布层受力分析,计算得到其弹性理论围压,结合未约束构件混凝土强度,建立联合约束约束混凝土强度与围压函数关系。引入CC与CFRP布约束特征值λ以表征联合约束对核心区混凝土约束程度,建立基于单因素约束特征值λ的联合约束约束混凝土强度函数关系f(λ)。与已有试验数据进行对比表明,函数关系f(λ)具备一定的可靠性。     

混凝土帆布与CFRP条带联合加固方形截面混凝土短柱轴心受压力学性能

通过混凝土帆布(CC)与碳纤维增强树脂复合材料(CFRP)条带联合加固混凝土方柱轴压试验,研究了纤维条带约束率、CFRP宽度与间距、层数对混凝土方柱轴压力学性能的影响,分析加固后混凝土方柱的破坏形态、承载力、耗能能力及变形能力。研究结果表明：CC的加入可以缓解角部应力集中,明显提高试件的变形能力,改善柱的破坏形态;条带宽度与间距对试件承载力和耗能能力的影响归结于纤维条带约束率,随着纤维条带约束率与CFRP层数的增加,试件的承载能力与耗能能力不断提高;当纤维条带约束率为0.5、宽度与间距为50 mm时,承载力与耗能能力最大。在试验研究的基础上,对有效约束面积变化进行理论分析,得出CC在联合加固中起到的作用,并建立联合加固混凝土方柱轴心受压承载力模型,通过误差分析可知,该模型具有较高的预测精度。