智能纤维混凝土的力场损伤响应、监测与修复研究进展

近年来,人们对智能响应材料的关注度与日俱增,建筑材料和建筑技术的迅速发展推动着混凝土向智能化方向发展,使损伤响应型混凝土成为智能化材料领域的研究热点.随着混凝土材料发展的高级阶段的到来,力场损伤智能响应型纤维混凝土的结构设计越来越巧妙,研究技术越来越先进,研究方法越来越优化,应用前景也越来越广阔,因此,对智能纤维混凝土力场损伤的响应设计、响应机理及其监测与修复进行研究十分必要.当前混凝土性能参数的监测主要是采用嵌入式传感器和表面安装传感器的方法,这些方法具有灵敏度低、无法实时监测、操作程序复杂、校准耗时、成本高等缺点,且嵌入式传感器会对混凝土产生负面影响.与之相反的是,智能纤维混凝土中的智能组分(纤维)是混凝土本身的组成部分,纤维的加入会提高混凝土的强度,并且智能纤维混凝土具有自感知、自修复能力,能显著提高混凝土的安全性和耐久性.在智能组分的种类方面,近年来主要对碳纤维、光纤维、中空玻璃纤维和各种纳米纤维的智能特性进行了研究;在智能性设计方面,近年来重点开展了力场损伤自感知设计、自修复设计的研究;在智能性监测方面,大量研究揭示了功率损耗、光波量变化、电阻率变化对于智能性的贡献;在智能响应机理研究方面,近年的研究主要阐明了各类智能纤维混凝土在微观和宏观尺度的响应机理.研究表明,力场损伤智能响应纤维混凝土具有很高的响应灵敏度,能够对弱应力等参数及时做出反应,对实现混凝土材料的智能实时无损检测具有重要意义.本文综述了智能纤维混凝土力场损伤的响应、监测与修复的研究进展,总结了纤维混凝土的力场损伤响应设计及修复设计进展,介绍了力场损伤智能响应纤维混凝土的电阻率等电信号、光波量等光信号的监测研究进展,重点阐述了碳纤维、光纤维、玻璃纤维和纳米纤维智能纤维混凝土的力场损伤响应机理研究进展,并对现有力场损伤智能响应纤维混凝土进行了对比分析,指出了目前智能响应纤维混凝土存在的问题并对其发展前景进行了展望,这对未来的智能响应纤维混凝土力场损伤的研究具有指导意义.     

海上风电与海洋牧场新型风电桩包覆防腐技术

本文结合莱州市海上风电与海洋牧场融合发展研究试验项目风电单桩基础的结构特点，针对性地对风电单桩基础所处水文环境、腐蚀区域进行分析和归纳。本项目采用了一种风电桩基新型岸上包覆防腐蚀施工技术，取得了较好的防护效果。并对复层矿脂包覆技术的施工设计、表面处理、涂抹矿脂防蚀膏、缠绕矿脂防蚀带、制作防蚀保护罩等关键技术环节做了详细讨论，为后续海上风电、码头钢管桩的复层矿脂包覆技术施工提供借鉴。     

超高性能水泥基复合材料的多尺度设计与抗爆炸性能研究进展

超高性能水泥基复合材料(Ultra-high performance cementitious composites,UHPCC)是一种具有超高强度、超高韧性、超高耐久性和良好体积稳定性的新型水泥基复合材料.超高性能水泥基复合材料因其优异的力学性能和耐久性能,在超高层建筑、桥梁、隧道、海上平台、核反应堆安全壳及军事防护工程等领域中具有广阔的应用前景.近年来,国内外意外爆炸事故和恐怖爆炸袭击事件时有发生,许多建筑和防护工程面临着爆炸等强动载的冲击作用,而现有的大多数建筑结构无法抵御爆炸载荷的冲击,将建筑结构爆炸风险降低到可接受水平迫在眉睫.目前存在的防护工程材料大多为普通强度(C30～C50)等级的混凝土或普通纤维增强混凝土,抗爆能力普遍较弱,研究强度等级高、抗爆炸性能好的超高性能水泥基复合材料逐渐成为防护工程材料研究的热点.本文通过对爆炸现象的基本特点及对建筑物破坏形式的分析,结合对水泥基复合材料抗爆炸原理的研究,从纤维混凝土、珍珠层混凝土、梯度混凝土等细微观结构设计,以及泄爆结构、性能目标等宏观结构设计两个角度,重点综述了抗爆炸高性能水泥基复合材料的细-微-宏观多尺度结构设计及其性能优化研究进展,对爆炸作用下超高性能水泥基复合材料的结构损伤破坏机理研究进展以及应用现状进行了阐述.最后,进一步探讨了抗爆炸超高性能水泥基复合材料研究中存在的问题,并展望了相关研究与发展趋势.     

海上风电机组桩基腐蚀防护研究进展

随着清洁能源的开发受到全球关注，海上风能资源丰富，海上风电具有较好的发展前景。面对严酷的海洋腐蚀环境，本文结合海上风电机组桩基所处海洋腐蚀环境特点，对于风电桩基所处不同海洋区域的腐蚀环境、腐蚀特点进行了分析和归纳，综述了目前在海上风电机组桩基应用较广的腐蚀技术及存在的问题，并提出未来海上风电防腐蚀研究方向的展望。     

泡沫混凝土的负泊松比设计与静载力学特性研究

拉胀材料因其特殊性能在材料领域备受重视.将负泊松比效应应用在泡沫混凝土中,可使其具备良好的力学性能与吸能效果.本试验利用化学发泡法制备了三种不同孔隙形态的泡沫混凝土,分别为闭孔泡沫混凝土、连通孔泡沫混凝土、内凹孔泡沫混凝土.利用图像法对泡沫混凝土的干密度和孔隙结构参数进行表征,通过万能试验机测试了泡沫混凝土的静态压缩强度、抗折强度,通过工业相机及数字散斑相关方法(DSCM)研究了泡沫混凝土的区域形变行为以及泊松比值.结果表明:泡沫混凝土的孔隙率、孔径及干密度与发泡剂的添加量有关,添加量越多,干密度越小,孔隙率和孔径增大;泡沫混凝土的抗压、抗折强度也与发泡剂的添加量有关,其强度随着添加量的增多而减小,但孔隙呈内凹状的泡沫混凝土具有较高的抗压强度和抗折强度,内凹孔泡沫混凝土的压缩断裂能为33.9×103 J/m3,相比闭孔泡沫混凝土提高44.9％.DSCM表明内凹孔泡沫混凝土在压缩过程中会出现明显的收缩效应,其收缩率为闭孔泡沫混凝土的37.5％,压缩期间负泊松比值最大可达-3.7.