Self-cleaning and colour-preserving efficiency of photocatalytic concrete: case study of the Jubilee Church in Rome

ABSTRACT

The Jubilee Church in the south-eastern outskirts of Rome is one of the first buildings constructed with super white reinforced concrete with self-cleaning photocatalytic cement. However, 16 years after the opening of the building, the self-cleaning and colour-preserving properties arising from the titania particles (TiO2) within the concrete mix are not meeting the design requirements and the concrete is showing premature evidence of decay. While the form of the decay is affecting the appearance of the building and not its structural soundness, the ageing pattern of the building's components is resulting in a high maintenance cost, one not easily affordable within the ordinary budget supported by a small parish. This study comprises the first comprehensive step in understanding the causes of the accelerated ageing pattern of the concrete, highlighting methods to improve the long-term durability of the concrete and therefore reduce the cost of its maintenance. Moreover, this research offered the opportunity to test the durability and the effectiveness of the TiO₂ in the real conditions on an actual building featuring non-standard geometries. The findings highlight how the ageing pattern directly connects with the geometry of the building and inadequate consideration of the local weathering at the design stage.     

沉管海底隧道强度折减法分析探讨

将强度折减法用于静荷载作用下海底钢筋混凝土沉管隧道安全稳定性分析。首先,基于应变协调原理并按照沉管钢筋的分布形式和受力特征,推导出钢筋混凝土沉管等效模型抗剪强度指标、抗拉强度的计算公式;其次,利用FLAC^3D软件建立了沉管-土体-海水相互作用强度折减法非线性数值分析模型,探讨钢筋混凝土沉管的破坏分析方法。研究结果表明：不能用位移突变作为沉管破坏分析判据;通过综合分析沉管顶板下沉位移与折减系数的关系、塑性状态以及剪应变增量的分布规律,得到了沉管隧道的安全系数;强度折减法能直观地揭示沉管破坏机理,沉管段的破坏模式主要表现为沉管顶板中部及其与两侧墙壁交汇处的拉伸、剪切破坏。     

塑料套管混凝土桩加固公路软土地基现场试验研究

根据某一高速公路塑料套管混凝土桩加固软土地基工程实例,对桩土应力、地表沉降、横向位移、不同深度孔隙水压力进行观测,讨论了塑料套管混凝土桩桩承式路堤的工作机理。结果表明：塑料套管桩加筋路堤的临界高度约为1.26倍桩净距,观测期末,荷载分担比接近89%;桩帽和桩间土最大差异沉降为30 mm左右,且应力集中比随着差异沉降的增大而线性增大;路堤堤脚附近不同深处横向位移随着路堤填筑高度的增加而增加,施工结束时,地表以下2.5 m处横向位移最大,为12.86 mm;横向位移-沉降比和横向位移增加率随着路堤填筑高度的增加逐步减小并趋于稳定,塑料套管混凝土桩加筋路堤系统能够有效防止路堤横向位移的发展和改善路堤的整体稳定性。     

钢筋自密实混凝土梁受剪性能试验研究及分析

自密实混凝土工程应用逐渐增多,为研究钢筋自密实混凝土梁的受剪性能,进行了4根钢筋自密实混凝土梁试件和2根普通钢筋混凝土梁试件的试验,研究自密实混凝土梁受剪性能的破坏形态、开裂荷载、裂缝发展和抗剪承载力,并且将其与普通钢筋混凝土梁作对比分析。将试验值与 GB 50010-2010《混凝土结构设计规范》计算的理论值与相比较。结果表明,竖向集中荷载作用下,钢筋自密实混凝土梁与普通钢筋混凝土梁有着相似的破坏特征与承载能力。钢筋自密实混凝土梁理论值与试验值的比为0.59,比普通钢筋混凝土梁理论试验值的比值高出0.11。     

梁板后浇带模板断开早拆施工技术

在高层建筑混凝土施工过程中,将模板及支撑架体在后浇带处断开,有效截断混凝土泵送时产生脉冲振动引起的模板和模架的振动,减少对已经初凝的混凝土水泥石结构的破坏.后浇带处采用“多种模板主梁早拆模板支撑头”,减少拆模时的二次支顶.在后浇带处不铺设下部模板,便于后浇带两侧混凝土凿毛和清理.后浇带封闭安装模板,操作简易、适用性强,易于推广.     

内嵌预应力螺旋肋钢丝加固混凝土梁受弯性能试验研究

采用内嵌预应力加固法张拉系统,提出开槽、加固和张拉螺旋肋钢丝、填胶的施工工艺,并在此基础上,进行了10个内嵌预应力螺旋肋钢丝加固混凝土梁试件的试验研究。结果表明,采用内嵌预应力螺旋肋钢丝加固法,能够较好地改善被加固钢筋混凝土梁的整体工作性能,大幅度提高其开裂荷载,对屈服荷载和极限荷载也有明显的改善。随加固量及预应力水平不同被加固梁开裂荷载提高幅度为72.6%~321.26%,屈服荷载提高幅度为6.19%~99.09%,极限荷载提高幅度为46.04%~135.27%,加固效果明显。该加固方法能够有效改善加固梁的延性和安全性能,梁试件刚度提高明显,对裂缝的产生和发展都有约束作用,具有良好的加固效果,同时螺旋肋钢丝的高强性能也得到了充分发挥。     

基于结构频响函数的再生混凝土框架地震作用损伤评估

结构遭受地震作用时,其内部损伤的累积会导致该结构频响函数曲线的变化,这可为评估结构损伤程度提供依据。利用ABAQUS有限元软件,对1榀2层单跨平面再生混凝土框架拟动力试验进行有限元分析,计算结果与试验值吻合良好。通过对再生混凝土框架频响函数曲线的分析可知,结构1阶和2阶自振频率分别在2.5Hz和6.0Hz附近变化,随着地震峰值加速度的不断增大,结构自振频率不断降低,反映损伤累积导致结构刚度的不断退化。基于结构的频响函数,提出可用于评判框架结构在地震作用下损伤程度的指标。分析结果表明：该损伤评估方法能有效评判再生混凝土框架在不同强度地震作用下的损伤程度。     

喷涂混凝土夹心剪力墙抗震性能试验研究及有限元分析

为研究喷涂混凝土夹心剪力墙的抗震性能,完成了7个试件的拟静力试验。试件的主要变化参数为墙厚及边缘构件。试验结果表明：夹心墙的2层或3层混凝土及其配筋可作为整体共同承担竖向压力及水平力;试件的破坏形态包括压弯破坏和剪切破坏,增加边缘构件的竖向钢筋导致试件发生剪切破坏;试件的水平力-位移滞回曲线有一定程度的捏拢;压弯破坏的试件,极限位移角为1/76~1/103,设置边缘构件的试件,其极限位移角约为没有边缘构件试件的1.3倍,增加墙厚对极限位移角影响不大;剪切破坏的试件,其耗能能力小于压弯破坏的试件;可采用剪力墙承载力公式计算夹心墙在轴压力作用下的正截面受弯承载力和斜截面受剪承载力。采用MSC. Marc（2010）对夹心墙试件进行非线性有限元分析得到了水平力-位移骨架曲线、裂缝分布及承载力,与试验结果吻合较好。     

单调水平荷载作用下钢筋混凝土柱受弯性能尺寸效应试验研究

为了研究钢筋混凝土柱的受弯性能尺寸效应,对6个钢筋混凝土柱试件进行不同轴压比下的单调水平加载试验。试件的轴压比和截面尺寸不同,剪跨比和配筋率保持一致。分析名义极限弯矩、延性、中和轴高度和塑性铰长度等受弯性能随截面尺寸的变化规律。结果表明：名义极限弯矩、峰值荷载时混凝土压应变、延性、中和轴高度和塑性铰长度都表现出明显的尺寸效应,随截面尺寸的增大而减小;轴压比越高,名义极限弯矩和峰值荷载时混凝土压应变尺寸效应越明显;轴压比较低时,位移延性系数的尺寸效应更明显。在试验基础上,提出考虑截面尺寸影响系数的钢筋混凝土柱受弯承载力计算式,使大小尺寸试件计算结果的安全储备系数趋于一致。     

“刚性防水和混凝土结构自防水”系列报道之十六 高温损伤及冷却方式对混凝土结构渗透性影响研究

摘要：在不同温度损伤环境、不同冷却方式下,通过毛细吸收试验测定不同混凝土试件的毛细吸水量与毛细吸水系数的变化,定量地研究温度损伤与冷却方式对混凝土渗透性的影响。试验结果表明,高温损伤加速了混凝土结构的劣化速率;高温损伤后,喷水冷却混凝土试块的毛细吸收系数大于自然冷却的混凝土试块;在一定程度上。喷水冷却混凝土对距表层一定厚度范围内的混凝土造成二次劣化作用。