不同粉煤灰掺量下SCC单轴压缩试验离散元数值分析

为了研究不同粉煤灰掺量自密实混凝土的力学性能变化及破坏性状,利用PFC2D中的FISH语言及该程序自带的线性黏结模型,建立不同粉煤灰掺量自密实混凝土单轴压缩试验离散元模型,并与实际试验结果进行对比,分析其内部破坏形态与力链变化。研究表明:不同粉煤灰掺量FA-SCC的极限强度呈先增后减的趋势,破坏裂缝均为对角裂缝,区别在于中部竖向裂纹数量不同,建立的二维离散元数值模型可以很好地模拟粉煤灰自密实混凝土结构轴压破坏时材料内部微裂纹产生、裂缝扩展及对角贯通裂缝形成的过程,弥补了室内试验仅仅依靠肉眼观测的不足,同时模型输出的不同粉煤灰掺量自密实混凝土的轴压强度及应力应变曲线与实验室试验结果高度贴合,最大抗压强度误差不超过7.1%。

建筑用膨胀珍珠岩的资源特性及研究现状分析

对国内外建筑用膨胀珍珠岩的相关产品标准进行梳理,对膨胀珍珠岩的化学成分、微观结构及亲水机理进行分析,指出保持膨胀珍珠岩优异绝热性能的关键是改变其表层的亲水官能团及微孔结构,总结有机硅憎水剂喷涂、聚合物包覆、SiO2气凝胶填充等膨胀珍珠岩改性方法的机理及研究现状,为相关技术人员生产或使用膨胀珍珠岩提供参考。

Solidification/Stabilization of Chromium in Red Mud-based Geopolymer

Up to 1.5wt%of Cr(Ⅲ)salts(CrCl_(3),and Cr_(2)O_(3))and Cr(Ⅵ)salts(Na_(2)CrO_(4),and CaCr_(2)O_(7))were incorporated into red mud-based geopolymers,respectively.The solidification/stabilization,compressive strength,and durability of the Cr-containing geopolymers were investigated.The experimental results indicate that the red mud-based geopolymer could effectively solidify/stabilize different types of Cr salts with solidification/stabilization rates of above 99.61%.Geopolymers are environmentally safe when the dosage of CaCr_(2)O_(7)is≤1.0wt%,or the dosage of CrCl_(3),Cr_(2)O_(3),and Na_(2)CrO_(4)is≤1.5wt%,respectively.The effects of Cr salts on the compressive strength varies with the type and content of Cr salts.The freeze-thaw cycle is more destructive to geopolymer properties than sulfate attack or acid rain erosion.The solidification/stabilization of Cr is mainly attributed to the following reasons:a)The chemical binding of Cr is related to the formation of Cr-containing hydrates(eg,magnesiochromite((Mg,Fe)(Cr,Al)_(2)O_(4)))and doping into N-A-S-H gel and C-A-S-H gel framework;b)The physical effect is related to the encapsulation by the hydration products(e g,N-A-S-H gel and C-A-S-H gel).This study provides a reference for the treatment of hazardous Cr-containing wastes by solid waste-based geopolymers.

流动性高强再生混凝土工作性和力学性能试验研究

为研究减水剂掺量对流动性高强再生混凝土工作性和力学性能的影响,通过改变减水剂掺量(0.45%、0.55%、0.65%、0.75%、0.85%),完成了不同再生骨料取代率(0、30%、40%、50%)的再生混凝土工作性和力学性能试验研究。研究表明:随着减水剂掺量的增加,再生混凝土坍落度值增大;减水剂掺量对再生混凝土早期抗压强度影响规律不明显;减水剂掺量为0.65%~0.75%时,再生混凝土28 d抗压强度、抗拉强度和抗折强度均有明显增加,拉压比和折压比值也达到峰值。

钢纤维增强粉煤灰自密实混凝土力学性能

采用粉煤灰取代40%水泥来制备粉煤灰自密实混凝土(SCC),研究其工作性、基本力学性能和轴压变形性能随钢纤维体积分数的变化规律.结果表明:粉煤灰SCC的工作性随钢纤维体积分数的增加而降低,当钢纤维体积分数大于0.75%时,粉煤灰SCC的工作性降幅最大;钢纤维体积分数对粉煤灰SCC抗压强度的影响不明显,但能够显著改善其劈裂抗拉强度和抗折强度,当钢纤维体积分数为1.00%时,劈裂抗拉强度和抗折强度较未掺钢纤维粉煤灰SCC分别提高了14%、12%;钢纤维能够显著改善粉煤灰SCC的轴压变形能力,当钢纤维体积分数为0.50%时,其极限应力、峰值应变、应变能和相对韧性与未掺钢纤维粉煤灰SCC相比,分别提高了3%、35%、53%和49%.

磷酸镁水泥及其修补砂浆耐水性研究进展

在总结磷酸镁水泥(MPC)及其修补砂浆耐水性破坏机理的基础上,综述了水胶比、重烧氧化镁和磷酸盐的质量比(M/P)、原材料颗粒级配、矿物掺合料种类与掺量、外加剂种类和养护温湿度条件等对MPC耐水性的影响机制,分析了MPC及其修补砂浆耐水性研究和应用等领域中亟待解决的问题,并提出了掺入矿物掺合料、纳米粒子改性和优选并提升细集料品质等改善MPC及其修补砂浆耐水性和经济性的技术途径。

土木工程施工安全虚拟仿真实验教学探究

在土木工程施工授课过程中,仅用实例或图片向学生强调安全的重要性,效果有限且学生没有切身体验,无法理解和感受安全的重要性。开发了土木工程施工安全虚拟仿真实验教学系统,该系统对16种安全事故进行模拟,让学生亲眼看到并亲身体会到违规操作带来的人身伤害,从而提高其安全作业意识;安全事故发生后,会有原因分析,指出体验者违规操作的地方,起到警示作用,可提升学生的学习兴趣并让其牢固掌握相关的安全防范知识。

热活化温度对氧化铝赤泥反应活性的影响及机理研究

通过热重-差热分析(TG-DTA)赤泥的相变温度,通过X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)分析赤泥热活化前后矿物的组成变化和键能变化,并以活性指数来评定活化赤泥的反应活性,分析了热活化温度对赤泥反应活性的影响规律和作用机理。实验结果表明:热活化后赤泥中硅酸二钙的衍射峰明显,硅酸二钙增多,方解石分解转化成不稳定的高活性物质,Si-O键和Al-O键的结构稳定性降低;热活化温度低于700℃时,赤泥的活性指数随着活化温度的升高而增加,700℃时活化赤泥的活性指数比原生赤泥提高19.1%,而热活化温度升高至800℃时,活化赤泥的活性指数急剧下降。

氯盐弱腐蚀环境下圆形钢管再生混凝土短柱轴压试验研究

为研究氯盐弱腐蚀环境下圆形钢管再生混凝土短柱的轴向极限承载力,设计了12根不同核心混凝土强度、钢管壁厚和腐蚀程度的圆形钢管再生混凝土柱和2根圆形钢管柱,研究了不同弱腐蚀程度下各试件的轴心受压性能,分析了其破坏形态、承载力、荷载-位移曲线、骨架曲线和刚度退化规律,试验结果表明:弱腐蚀试件受压鼓凸,内部混凝土被压碎,承载力下降,中间表面处发生多处明显鼓曲;钢管腐蚀会引起试件约束效应系数的降低,导致其承载力和刚度明显下降,最终影响结构的安全性;提高核心混凝土强度和增大钢管壁厚均可提高圆形钢管再生混凝土柱在氯盐腐蚀环境下的极限承载能力,而增大钢管壁厚对提高试件承载力作用更为显著。

热敏电阻温度计设计实验中常见问题及快速解决方法

总结了热敏电阻温度计设计实验过程中常见的电路问题,给出检查方案.通过对电路进行整体分析和借助万用表,可快速修正电路,使学生在课上的有限时间内能较好地完成实验内容,保证课程顺利进行,提高实验教学质量,让学生学有所获.

纤维增强流动性再生混凝土强度和收缩性能试验研究

为了探究钢纤维和聚丙烯纤维对流动性再生混凝土强度和收缩性能的影响,以流动性普通混凝土为基准,研究和分析了再生骨料、钢纤维和聚丙烯纤维掺量的改变对其强度和收缩性能的影响变化。结果表明:随着再生骨料掺量的增加,不同混凝土强度均有所降低,且随着龄期增加收缩率均呈上升趋势;钢纤维可以增强再生混凝土的强度,聚丙烯纤维可以改善再生混凝土韧性;两种纤维对抑制流动性再生混凝土收缩都同样显著,合理的纤维掺量可使再生骨料掺量小于40%的混凝土的收缩率达到普通混凝土水平。

真空中同轴LIBS系统下铝锂合金等离子体时空演化行为研究

采用基于线性阵列光纤束的同轴光学结构,在真空环境下利用波长1064 nm、脉宽5 ns、功率密度6.3 GW/cm^(2)的脉冲激光烧蚀铝锂合金靶材,对铝锂合金等离子体发射光谱分别进行时空积分和时空分辨测量。评估了等离子体发光时间~1μs,发光区域大小~1 cm。进一步研究了激光烧蚀等离子体连续辐射、离子谱线和原子谱线的时空演化行为,给出了激光烧蚀等离子体不同辐射机制的辐射时间尺度。谱线的空间分辨测量发现,Al、Li元素对应原子及离子的空间分布均有所不同,即真空中激光烧蚀铝锂合金等离子体在横向扩张过程中发生了元素“空间分离”的现象。物种的横向扩张速度研究结果表明,同种元素的离子速度大于其原子速度(Al III>Al II>Al I,Li II>Li I)。此外,对同种电荷态不同元素的原子(离子)速度的差异进行了讨论,并归因于元素的“质量分离”效应和较快的离子复合效应。

透水滤芯渗井技术及其在城市海绵化改造应用研究

为缓解雨季严重的城市内涝,提出了一种使用范围广、满足低影响开发理念且成本较低的滤芯渗井技术,即以既有地层作为蓄水海绵体的地下水库,在土层中埋置竖向透水混凝土滤芯技术方法将透水滤芯埋入土体内部,降雨时能将雨水快速引入深层土层,从而达到消减径流的目的。透水滤芯由碎石、废弃混凝土、水泥等材料加钢纤维预制而成,由布置方式和间距确定渗透滤芯的位置和长度。通过开挖滤芯孔洞并在指定渗井孔下方打孔放置水位计进行原位试验监测地下水位变化,同时,基于Midas开展数值仿真进行对比分析。研究表明:(1)滤芯的埋置能有效提升雨水入渗速率,提升土体饱和速率,在大暴雨条件下不会出现明显积水现象;(2)随着降雨时间的不断增大,土体饱和度亦不断增大,场地中心区域滤芯能更有效地实现雨水渗流路径规划;(3)在同一个入渗装置处,随着土层的深度增加,孔隙水压力值越高,土体的饱和程度增加的速率越快。总之,该技术可在城市老旧小区改造中进行推广应用,减小其雨季地表径流进而缓解城市内涝压力,使城市建成区更加符合海绵城市建设理念。

大跨空间弦支轮辐式桁架结构旋转累积滑移施工技术与分析

某体育馆由格构柱及张弦桁架结构共同组成的圆形全钢结构建筑,其屋面为弦支空间结构体系,由空间倒三角管桁架结构、拉索结构和顶部单层网壳结构组成,该结构现场安装采用累积滑移施工技术。分析了滑移过程中主体钢结构、滑移轨道、支撑胎架的受力及稳定性;施工过程中实时监测关键节点位移及杆件内力,确保施工安全。研究表明:大跨度空间弦支轮辐式桁架结构的刚度随着施工过程结构形体的完成逐步增加,旋转累积滑移施工技术可提高钢结构施工稳定性,加快工期,减少施工误差,具有良好的推广价值。

软弱地基中地下结构地震可靠性分析

为研究软土场地地下结构非线性相互作用体系动力可靠性,基于映射变换法发展提出了地下结构动力可靠度分析方法。本文基于u-p格式Biot动力固结方程和饱和两相介质有效应力动力求解方法,采用有限元开源程序平台OpenSEES建立了软土场地地下结构非线性动力相互作用体系有限元数值模型,分析在地震作用下地下结构动应力反应特性,并在此基础上进一步研究了其动力可靠性,得到结构可靠度和失效概率,以此评价软土场地地下结构动力可靠性。研究表明:(1) 0.1g和0.2g地震动作用下,软土场地既定埋深地下结构均具备一定安全可靠性;(2)随着埋深的逐渐增大,地下结构动力可靠性逐渐增大,失效概率减小;(3)在软土夹层位于剪力墙中端时,结构动力可靠度达到最小值,此时,随着软土夹层厚度增加,结构动力可靠度逐渐减小,失效概率增大,当软土夹层厚度增大至与结构高度一致时,结构动力可靠度有增大趋势,但仍显著小于无软土夹层厚度工况。

大跨度空间管桁架结构地震响应分析

以某大跨度空间管桁架结构展览中心登录厅为研究对象,采用时程分析法对其大跨空间屋盖结构进行了地震响应分析,研究了其前12阶自振周期和频率,分析了单向、双向和三向地震多用下典型测点的位移和内力响应。研究表明:前12阶振型中不存在平扭耦合,结构的质量和刚度分布较为均匀;在单向和多向地震作用下,各点在x向的最大位移比近似为1.0,y向和z向的地震作用对结构x向位移的影响很小,三向地震作用下结构各方向位移均大于单向与双向地震作用下的位移,三向地震作用对z向位移的影响较为显著;各测点在单向、双向、三向地震作用下的轴力时程响应曲线较为相似,仅是峰值大小不同;三向地震作用下的轴力整体上明显高于单向与双向地震作用下的轴力;对于大跨空间结构,z向地震作用对其轴力和位移影响较大,采用三维地震作用输入十分必要。

大跨度弦支混凝土梁施工过程监测与分析

某体育馆为大跨度弦支混凝土结构,其弦支混凝土梁由实腹型钢混凝土梁、预应力拉索和刚性撑杆组成,为减小拉索张拉引起的梁轴向变形,在梁的两端设置后浇带。并通过数值模拟,对比分析了模拟结果与实测结果。研究表明,大跨度弦支混凝土梁结构可大幅减小梁的截面尺寸,降低结构自重,增加室内净空高度;混凝土梁位移实测值与模拟值相近;预应力张拉完成后,混凝土梁产生的应力较小,说明采用的施工方法较为合理,相关研究成果可为类似工程提供参考。

地震作用下饱和软土场地地下结构动力参数敏感性模拟分析

为了研究饱和软土场地土性参数的变化对地下结构体系地震响应参数敏感性,基于u-p格式Biot动力固结方程和饱和两相介质有效应力动力求解方法,采用有限元开源程序平台OpenSEES建立饱和软土场地中地铁地下结构非线性动力相互作用体系有效应力全耦合模型并进行计算分析,其中土体采用多屈服面弹塑性本构,结构采用纤维截面弹塑性本构模拟,并由各土性因素参数(六因素、三水平)对饱和软土场地中地铁车站结构动力响应各指标进行极差、方差和线性回归分析的参数敏感性分析。结果表明:①密度和黏聚力动力响应评价指标最为敏感和影响显著;②渗透系数和孔隙率变化对动力响应评价指标敏感性和影响显著性最低;③在显著性水平为0.05情形下,动力评价指标和对应敏感性与影响显著的土性因素之间存在线性回归关系。

真空下激光烧蚀碳化钨铜多组分等离子体发射光谱的时空演化研究

激光诱导击穿光谱技术目前已用于国内大科学装置EAST托卡马克壁诊断。在真空环境下,如何提升LIBS定量分析准确性是其进一步发展的瓶颈问题之一。在真空中,激光诱导等离子体具有高度时空非均匀性,对等离子体时空演化行为的研究,理解各个物种的演化规律,是进一步改进LIBS定量分析准确性的重要内容。针对托卡马克第一壁和偏滤器的材料相关的不同元素,该工作在真空环境下利用波长为1 064 nm、脉宽5 ns、功率密度6.3 GW·cm-2的脉冲激光对三元合金-碳化钨铜((WC)70Cu30)进行烧蚀产生多组分等离子体,使用线性阵列光纤实现了对发射光谱的时空分辨测量。以三种元素CⅠ833.51 nm, CⅡ657.81 nm, CuⅠ515.32 nm, CuⅡ512.45 nm, WⅠ429.46 nm, WⅡ434.81 nm六条谱线为研究对象,研究了激光烧蚀等离子体不同辐射机制的时间尺度以及多组分等离子体在扩张过程中发生的元素“空间分离”现象和“离子加速”现象。根据连续背景和六条谱线的时间演化规律,观察到连续辐射主要发生在等离子体膨胀早期80 ns内,离子谱线在30~300 ns,原子谱线在100~1 000 ns。空间分辨实验研究发现,C、 Cu、 W元素对应原子及离子的空间分布均有所不同,即真空中激光烧蚀多组分等离子体在扩张过程中发生了元素“空间分离”现象。将六条谱线的峰值位置和时间进行线性拟合,获得了对应物种的扩张速度,其速度范围在4.2~34.9 km·s^(-1)。结果表明,相对原子质量越小,对应粒子的速度越快(CⅠ>CuⅠ>WⅠ, CⅡ>CuⅡ>WⅡ);对应元素的离子速度大于其原子速度(CⅡ>CⅠ,CuⅡ>CuⅠ,WⅡ>WⅠ)。利用元素“质量分离效应”和“瞬态鞘层加速”的物理机制,对激光等离子体元素“空间分离”以及“离子加速”现象进行了讨论和解释。该研究结果为LIBS理论模型建立提供了重要的实验数据参考,也为提高真空LIBS定量分析准确性提供了新思路。

激光诱导击穿光谱分析技术的实验教学设计与实践

介绍了一个由国家重大研究计划和相关科研成果转化而来的本科实验教学项目——激光诱导击穿光谱分析技术(LIBS)。通过自主搭建实验教学设备,采用聚变装置中托卡马克壁材料在线分析诊断技术——LIBS技术,分别对7种不同的实验样品进行脉冲激光烧蚀、光谱采集与分析。实践表明,将国家重大战略需求和重大科学前沿技术引入本科实验教学,不但提高了学生学习的积极性和趣味性,还培养了学生的创新精神、科学精神,更能结合高校的课程思政建设,增强学生奉献祖国科研事业的决心和信心。