基于不同地域海砂的海水海砂混凝土力学性能试验研究

本研究选取山东、福建、广西三地原状海砂,测定了其物理和化学性质并与长沙本地河砂进行比较.结果表明,海砂的矿物组分、细度模数和压碎值与河砂基本相同,而不同地域海砂的氯离子和贝壳含量存在差异.采用不同地域的海砂和人工海水配制了C30、C40、C50强度等级的海水海砂混凝土(Seawater sea-sand concrete,SWSSC),测试了不同龄期海水海砂混凝土的抗压强度、弹性模量和劈裂抗拉强度等关键力学性能,并与普通混凝土(Ordinary concrete,OC)进行了对比,采用XRD、SEM等手段研究了相关机理.结果表明,SWSSC早期(3 d和7 d龄期)抗压强度高于OC,但其后期(28 d龄期以后)抗压强度低于OC.两者抗拉强度的差异随着龄期增长不断减小,而SWSSC的360 d抗拉强度基本高于OC.最后通过1 H NMR分析比较了不同龄期的SWSSC和OC的孔结构,发现SWSSC和OC的孔结构发展规律与其力学性能发展规律一致.本研究成果可为海水海砂混凝土的配合比设计和工程应用提供重要依据.     

框架式木结构房屋初步设计

介绍了木结构建筑的发展历史,现代木结构材料、结构及其在中国的发展趋势,并对新型框架结构房屋初步设计和建造过程进行了描述。结果表明:以建造30m2框架式木结构建筑为例,其建造成本在6万元左右。该房屋不仅建造方便快捷,而且可以多次拆装,安全环保,适合于别墅建筑、旅游景点和建筑工地等场所。     

不同预拉力和冲击能量下BFRP筋的横向抗冲击性能

为研究玄武岩纤维增强树脂基复合材料(Basalt fiber reinforced polymer,BFRP)筋的低速冲击性能,通过落锤冲击试验测试了不同预拉力比值(2％、10％、20％和30％)和不同能量(12.76-31.90J)作用下BFRP筋的低速冲击响应,同时测试了未完全断裂试件的残余拉伸承载力.结果 表明:...     

玄武岩织物增强碱激发矿渣粉煤灰水泥砂浆的耐久性研究

玄武岩织物可以增强碱激发胶凝材料的力学性能和体积稳定性,但目前关于其长期性能和耐久性的研究相对较少.基于加速老化试验、三点弯曲试验以及扫描电镜(SEM)比较了有无环氧涂层的玄武岩织物在碱激发矿渣粉煤灰水泥砂浆试件中的耐久性,并与硅酸盐水泥砂浆试件的测试结果进行了对比.结果表明:相较于硅酸盐水泥砂浆试件,织物增强碱激发水泥砂浆试件经加速老化后性能劣化更为显著,老化24 d后碱激发水泥砂浆试件和硅酸盐水泥砂浆试件的强度保留率分别为68. 94%和81. 69% .环氧涂层能提高试件的弯曲强度,并且延缓老化初期弯曲强度的下降速率,但延缓效果随龄期延长逐渐削弱,至18 d已基本失效.相对于抗弯强度,老化腐蚀对极限弯曲应变的降低作用更为明显.硅酸盐水泥砂浆基体中的玄武岩纤维多为局部点蚀,而碱激发水泥砂浆基体中的玄武岩纤维多呈整体麻面.环氧涂层能有效延缓玄武岩织物在碱激发胶凝材料中的性能劣化,但在加速老化过程中会逐渐降解导致失效,因此需要研究更为有效的表面处理方式以提升其耐久性.     

Shear creep parameters of simulative soil for deep-sea sediment

Based on mineral component and in-situ vane shear strength of deep-sea sediment, four kinds of simulative soils were prepared by mixing different bentonites with water in order to find the best simulative soil for the deep-sea sediment collected from the Pacific C-C area. Shear creep characteristics of the simulative soil were studied by shear creep test and shear creep parameters were determined by Burgers creep model. Research results show that the shear creep curves of the simulative soil can be divided into transient creep, unstable creep and stable creep, where the unstable creep stage is very short due to its high water content. The shear creep parameters increase with compressive stress and change slightly or fluctuate to approach a constant value with shear stress, and thus average creep parameters under the same compressive stress are used as the creep parameters of the simulative soil. Traction of the deep-sea mining machine walking at a constant velocity can be calculated by the shear creep constitutive equation of the deep-sea simulative soil, which provides a theoretical basis for safe operation and optimal design of the deep-sea mining machine.     

海水与矿物掺合料对水泥基材料微结构和力学性能的影响

海水中多元离子会通过参与水化反应改变水泥水化产物组分和微结构,从而影响其力学性能和耐久性。本工作通过对孔溶液离子成分测试和水化产物矿相表征以揭示海水中多元离子与矿物掺合料耦合作用下,水泥基材料微结构和力学性能演化机制。采用离子色谱仪及电感耦合等离子发射光谱仪测得压滤法获得的净浆孔溶液的离子成分,同时结合X射线衍射、热重分析等微观表征研究水化产物矿相的演变规律。结果表明：海水中多元离子会促进水泥中硅酸三钙和硅酸二钙的水化,提高海水净浆孔溶液碱度,加快矿物掺合料与氢氧化钙的二次水化反应。硅灰对于孔溶液碱度的降低效果显著优于粉煤灰,也能通过生成更多水化硅酸钙凝胶实现钠离子和钾离子的有效固化。粉煤灰可以通过促进钙矾石、Friedel’s盐等铝相产物生成,实现对氯离子的有效固化,同时固化效果优于硅灰。本工作可以为海水海砂混凝土微结构和力学性能调控提供参考。     

聚乙烯醇纤维增强水泥复合材料板的冲切性能

利用MTS试验机对聚乙烯醇纤维(PVA)/水泥复合材料板进行准静态冲切试验,研究了不同PVA纤维掺量对其破坏形态和承载力的影响。结果表明:掺入PVA纤维能够将水泥基板的破坏形态由脆性破坏转为延性破坏。PVA/水泥复合材料板的冲切极限荷载和耗能能力均随PVA纤维掺量增加而增大,其中耗能能力的增大更显著。进一步采用Instron 落锤冲击系统对PVA纤维体积分数为2vol%的PVA/水泥复合材料板进行动力冲切试验,研究冲切速度(2.0~4.2 m/s)对PVA/水泥复合材料板的破坏形态、初裂荷载、极限荷载、初始刚度及耗能性能的影响。结果表明:与准静态试验相比,冲切荷载作用下PVA/水泥复合材料板的极限荷载增大,而耗能减少;此外相对初裂荷载和耗能,极限荷载的冲切速度相关性最显著。基于上述结果,构建了纤维增强水泥复合材料四线型拉伸本构模型,并通过反算模型和塑性铰线方法对纤维增强水泥复合材料板的冲切力学性能进行模拟,并得到材料的本构参数。本研究可以为PVA/水泥复合材料的抗冲切设计提供技术支撑。      

橡胶混凝土界面改性方法及性能提升路径

废旧轮胎固废作为“黑色污染”给我国生态环境带来巨大压力，将废轮胎回收处理并用作水泥混凝土集料可有效降低环境危害并减少对天然资源的开采；针对橡胶集料与水泥石之间界面性能薄弱的难题，对十余种界面改性方法进行分析，总结不同物理、化学改性方法对界面性能及橡胶混凝土力学性能、耐久性的影响规律。通过纤维增韧路径进一步提升橡胶混凝土材料性能，分析钢纤维、玄武岩纤维、聚丙烯纤维和聚乙烯醇纤维等工程常用纤维材料对橡胶混凝土力学性能及抗裂特性的提升效果；研究发现，界面改性能显著改善橡胶-水泥石脆弱界面，提升界面黏结性能。引入纤维可有效提升橡胶混凝土材料的抗裂特性，其中钢纤维复合橡胶混凝土材料力学强度明显提高，改性橡胶集料和纤维复合技术可起到对水泥混凝土材料的“增韧、抗裂”协同提升作用；现有界面改性技术仍存在较多缺点，其对环境的二次污染和改性效率低的问题有待通过对改性技术的进一步优化而解决。纤维复合橡胶混凝土材料的增韧抗裂特性仍有待更深入的探究，针对两者的协同作用机理的研究将阐明纤维复合橡胶混凝土材料的性能优势，可为实际工程应用提供有效的科学依据，进一步扩大废轮胎固废在水泥混凝土材料中的“高值化”利用规模。     

BFRP筋增强海水海砂混凝土梁的抗冲击性能EI北大核心CSCD

为研究玄武岩纤维增强复合材料(basalt fiber reinforced polymer,BFRP)筋增强海水海砂混凝土(seawater sea-sand concrete,SSC)梁的抗冲击性能,利用落锤冲击装置研究了不同冲击能量(1818 J,2727 J,3636 J,4848 J)作用下,不同混凝土强度(30 MPa,50 MPa)和配筋率(0.23%,0.48%)的BSFP-SSC梁冲击响应,并测试了冲击后梁的残余承载力。结果表明,随着冲击能量的增加,BFRP-SSC梁的破坏模式由弯曲破坏转变为剪切破坏,梁的残余承载力系数逐渐降低。提高配筋率或海水海砂混凝土强度,均可有效降低梁的最大跨中位移,提升初始峰值冲击力和抗冲击性能。该研究可为BFRP筋增强海水海砂混凝土梁的抗冲击设计提供重要依据。