乡村振兴背景下农户居住满意度及影响因素研究:以云南省典型县域农村地区为例

提升农户居住满意度和幸福感在推进乡村振兴中具有重要意义。依托2023年云南省乡村建设评价工作,选取云南省典型县域农村地区,采用问卷调查获取评价数据,基于Logistic模型分析农户居住满意度和其影响因素,剖析研究地区亟需改进的问题并提出针对性策略。结果表明:农村住房改善显著,但居住满意度水平整体不高。居住满意度受到住房特征、配套设施、生活环境、社会服务等因素的影响。年龄和家庭收入是影响农户居住满意度的显著因素,房屋的结构和设施状况及生活环境的优劣程度亦是影响农户居住满意度的重要因素。并从5个方面给出提升农户居住满意度的相应建议。

环境因素对氧化石墨烯水泥基复合材料导电、压敏性能的影响

制备水泥基传感器,实现水泥基体的自感应,是目前结构健康监测领域极具发展前景的研究方向之一。将氧化石墨烯(GO)掺入水泥,制备氧化石墨烯水泥基材料(GO/CCs),能改善水泥基体的力学性能及压敏性能。因此,GO/CCs受到了学者们的广泛关注。由于水泥基传感器会受环境因素影响,环境的变化会使水泥复合材料的温度及含水量发生变化,这将影响水泥基传感器的实际使用。目前,环境因素对GO/CCs性能的影响研究较少,尤其是环境因素对GO/CCs导电性能、压敏性能的影响。本工作通过超声波与聚羧酸减水剂结合的方法,制备了不同GO掺量的GO/CCs试件,研究了含水量和温度对GO/CCs导电性能的影响,测试了含水量对不同GO掺量试件压敏性能的影响。通过SEM及电化学阻抗谱(EIS)测试分析了GO/CCs的微观形貌及导电机理。结果表明,含水量及温度对GO/CCs的导电性能有较大影响,水分的提升使GO/CCs离子导电增强。温度敏感系数(TC)随GO掺量增加先增大后减小。不同含水量状态的GO/CCs提升其压敏性能的最佳掺量不同。0.1%掺量的GO能使水饱合状态的GO/CC试件内部的电接触更加稳定。本研究为进一步推进水泥基传感器在结构健康监测中的应用提供了指导。

养护方式对碱激发矿渣/粉煤灰胶凝材料抗压强度影响研究

本工作主要研究了不同粉煤灰掺量的碱激发矿渣/粉煤灰复合胶凝材料(AASF)分别在标准养护、烘箱养护及微波养护下强度发展规律,并通过水化产物和微结构的演化就强度发展进行机理分析。采用X射线衍射(XRD)、热重-差示扫描热分析(TG-DSC)、扫描电子显微镜(SEM)等技术手段对水化产物微观结构进行了系统研究。结果表明:热养护能显著提高胶凝材料的前期水化反应,促进C(N)-S(A)-H凝胶的生成。对比标准养护1 d强度,经烘箱养护和微波养护后的AASF试样强度分别提升了144%~531%、184.4%~385.5%。相较于烘箱养护,绝大多数情况下微波养护具有更大的优势。随着粉煤灰掺量提高,标养试样各龄期强度均持续降低。而20%、40%的粉煤灰掺量分别对微波养护及烘箱养护试样抗压强度发展有积极的影响。

基于纹理特征的钢渣沥青路面抗滑性能测试与评价

沥青路面的抗滑性能快速下降一直是各国学者高度关注的问题。随着表面纹理逐渐磨损,沥青路面的抗滑性能也持续减弱。为了能更科学地评估和预测路面抗滑性能的衰减,有必要定量地建立起路面纹理和抗滑性能之间的关系。本研究采用了小型加速加载设备、高精度三维扫描设备以及数字图像处理来模拟路面纹理的磨损过程。本研究基于三维纹理特征系统评价了沥青路面的抗滑性能衰减。研究结果显示,英国摆值(BPN)与本研究采用的评价指标三维纹理参数(Sq、Ssk、Vmp、Vmc和Vvc)之间存在着紧密的联系。随着加载次数的增加,BPN和三维纹理参数都呈现出相同的衰减趋势。这些三维纹理参数不仅可以作为评估沥青路面抗滑性能的指标,还能精确地描绘钢渣沥青路面的微观磨损机制。本研究建立的关系将有助于预测路面的抗滑衰减情况,为钢渣沥青路面的路用性能研究提供了有力的技术支持。

纳米二氧化锆对超高性能混凝土力学性能、抗硫酸盐侵蚀和抗碳化性能的影响

超高性能混凝土(UHPC)因优异的力学性能和耐久性而成为工程领域中的研究热门材料,纳米材料的引入则进一步优化了UHPC的性能。本研究选用了六种不同掺量(0%、1%、2%、3%、4%、5%)的纳米二氧化锆(NZ)替代水泥,系统地研究了NZ对UHPC抗压强度、抗折强度以及耐久性(包括抗硫酸盐侵蚀和抗碳化性能)的影响。实验结果表明,随着NZ掺量的增加,UHPC的抗压和抗折强度都呈先提高后降低的趋势,其中3%NZ掺量的UHPC的力学性能最优异,标准养护28 d后的抗压强度和抗折强度分别比对照组高19.5%和20.8%。耐久性实验显示,掺入NZ的UHPC在硫酸盐侵蚀和碳化环境下均表现出更好的性能,3%NZ掺量的UHPC具有最佳的耐久性,在硫酸盐侵蚀90次循环后,抗压强度最高,为131.3 MPa,质量的损失率最低,为0.13%。通过X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析机理,NZ颗粒能够减小氢氧化钙(CH)晶体的尺寸和取向,促进水化硅酸钙凝胶(C-S-H)的生成,从而改善UHPC的微观结构。结果表明,确定3%为NZ在UHPC中的最佳掺量。本研究为促进NZ在UHPC中的应用提供指导。

基于改进多点支撑骨架状态模型的热再生沥青混合料配合比设计

由于就地热再生旧料(Reclaimed asphalt pavement,RAP)的异同性,目前还没有对设计热再生沥青混合料的最合适方法达成共识。因此,通常基于符合高速公路法规中马歇尔沥青混合料设计方法进行设计,这并不能保证充分地利用RAP且需要大量的时间和劳动成本。本工作通过改进多点支撑骨架状态模型提出了一种热再生沥青混合料配合比的设计方法,设计了四种不同RAP掺量下的热再生沥青混合料;然后通过高温车辙试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验、小梁弯曲试验和间接拉伸疲劳试验测试不同RAP掺量下的新方法设计的高温稳定性、水稳定性、低温抗裂性和疲劳耐久性等路用性能,并与沥青玛蹄脂(Stone mastic asphalt,SMA)热再生沥青混合料进行对比。结果表明:新方法设计热再生沥青混合料的高温稳定性较SMA提升了10%左右;水稳定性增强了1%~2%;而低温抗裂性有些许的下降,但仍满足规范要求;在RAP掺量小于40%时,新方法设计的热再生沥青的疲劳寿命和SMA相当,当RAP掺量大于40%时,新方法设计的热再生沥青疲劳寿命显著降低;因此确定了新方法设计的最大粒径为16 mm的热再生沥青混合料的最佳RAP掺量为40%左右。

不同硫化体系对硫化天然橡胶改性沥青性能及微观结构的影响

天然橡胶是一种生物质聚合物,作为沥青改性剂在环境可持续性上具有明显优势。然而,其对沥青物理及流变性能的提升不显著。硫化可以改善天然橡胶改性沥青(Natural rubber modified asphalt,NRMA)的性能,但硫化是一个复杂的过程,硫化体系众多,不同硫化体系对硫化天然橡胶改性沥青(Vulcanized natural rubber modified asphalt,VNRMA)的影响尚不明确,这极大地影响了进一步开发高性能VNRMA以获得更广泛的应用。基于此,本研究通过普通硫化体系(Conventional vulcanization,CV)、半有效硫化体系(Semi-efficient vulcanization,SEV)和有效硫化体系(Efficient vulcanization,EV)制备不同的VNRMA,并探究硫化体系对VNRMA性能及微观结构的影响。结果表明:在高温性能和温度敏感性方面,SEV/VNRMA的复数模量、相位角、车辙因子以及温度敏感性系数VTS表现最好;在低温性能方面,三种硫化体系制备的VNRMA均能满足规范要求,但CV/VNRMA低温性能最佳,更适合在低温环境下使用;相容性方面,SEV/VNRMA的Han曲线在低频区斜率值(1.042)最大,相容性最好;施工和易性方面,SEV/VNRMA占据优势,其通过传统等黏度法确定的拌合温度比CV/VNRMA和EV/VNRMA最大分别降低5℃和5℃,压实温度最大分别降低5℃和6℃。通过FM和FTIR对VNRMA的微观结构和化学结构进行分析,结果显示,相比于CV/VNRMA和EV/VNRMA,SEV/VNRMA更加均匀且致密的网状结构是其在相容性和高温性能方面表现优异的主要内在原因。综上,SEV对NRMA的硫化效果最佳,推荐后续研究使用。

硅烷改性磷石膏对沥青流变性能的影响

为了减轻磷石膏(PG)的大量堆积和填埋对环境造成的污染,本工作将经偶联剂处理后的磷石膏作为填料替代部分或全部矿粉,探究改性磷石膏对沥青胶浆的流变性能的影响。通过X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)分析了各样品的化学组成和微观形貌,然后制备沥青胶浆使用三大指标和布什旋转黏度研究其基础性能,最后通过多重应力蠕变(MSCR)试验、温度扫描和低温弯曲梁蠕变试验研究了样品的流变性能和疲劳性能。研究表明,经偶联剂改性后的磷石膏比表面积显著增大,表面粗糙多孔,更容易与沥青形成牢固的界面。在相同温度下,改性后的磷石膏沥青胶浆的高温性能进一步得到提升,在高、低应力下的弹性恢复能力优于磷石膏沥青胶浆。

低温脱硫预处理制备橡胶改性沥青的研究

为了提高碎橡胶(CR)在沥青基质中的相容性,减少橡胶屑脱硫过程中有毒气体的排放。本工作介绍了五种在不同脱硫工艺(150℃/52 min、155℃/40 min、160℃/33 min、165℃/28 min、170℃/25 min)制备的脱硫碎橡胶(DCR)和脱硫碎橡胶改性沥青(DCRMA)。分析了DCRMA和碎橡胶改性沥青(CRMA)的物理性能和贮存稳定性,使用动态剪切流变仪(DSR)和弯曲梁流变仪(BBR)测试了橡胶改性沥青在高温和低温条件下的流变性能。使用电子显微镜(SEM)、荧光显微镜(FM)和傅里叶红外光谱(FTIR)分析了其微观形貌、微观结构和改性机理。结果表明,DCR微观结构变得不规则且粗糙,增大了与沥青基体的接触面积。DCRMA的旋转粘度和软化点差值均显著减小,说明低温脱硫预处理有效地改善了CR与沥青基体的相容性。流变结果表明,DCRMA的高温性能相较CRMA有所减弱,但DCRMA的低温抗裂性显著提高。FM试验表明,DCR在沥青中分散均匀且部分溶胀。FTIR试验表明,脱硫过程中既发生物理反应也发生化学反应。该研究为废碎橡胶这一固体废物提供了一种相对节能减排的处理方法。

活化胶粉/纳米碳酸钙复合改性沥青性能影响及机理研究

目前日益增长的交通轴载量给沥青路面带来了更大的压力。本文选用不同活化程度的废旧胶粉(CR)和表面改性后的纳米碳酸钙(Nano⁃CaCO_(3))作为改性剂,制备活化胶粉/Nano⁃CaCO_(3)复合改性沥青样品,并通过针入度、软化点、延度的比较提出了3种最优的改性体系。在此基础上,通过动态剪切流变仪(DSR)研究改性沥青的高温性能。通过薄膜烘箱试验(TFOT)研究改性沥青的抗老化性能。通过离析试验研究改性沥青的贮存稳定性。通过荧光显微镜(FM)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)观测改性沥青的微观形貌和官能团变化。结果表明,活化处理可以改善胶粉与沥青的相容性,提高改性沥青的贮存稳定性。3种最优改性体系的改性沥青具有良好的高低温性能、抗老化性能、施工和易性和贮存稳定性。对于活化胶粉和活化胶粉/Nano⁃CaCO_(3)复合改性沥青,改性过程中既发生物理反应,也发生化学反应。其中5#改性沥青为3种复合改性体系中综合性能最优的改性体系。

硅烷偶联剂优化多壁碳纳米管/硅橡胶复合材料的电阻-应变响应性能

通过溶液共混法制备出多壁碳纳米管(MWCNT)-硅烷偶联剂(KH550)/高温硫化硅橡胶(HTV)导电纳米复合材料,研究在KH550作用下复合材料的分散情况、导电性能以及电阻-应变响应性能。结果表明,将KH550作为改性剂,改善了MWCNT在基体中的分散性,提升了复合材料的整体性能。KH550的加入有效降低了复合材料的渗流阈值(1.51%),在较低的MWCNT含量下能够实现导电网络的形成。此外,复合材料展现出优异的应变传感性能,特别是在经过10000次循环加载-卸载测试后,依然保持了良好的稳定性和重复性,表明其在长期监测过程中具备高度的可靠性。同时,复合材料在电阻-应变响应性能测试中未出现肩峰现象。通过扫描电子显微镜(SEM)图像发现KH550改性后的MWCNT在基体中均匀分布,均匀分散的微观结构是电阻响应信号稳定的关键因素之一。此外,解释了复合材料的传感机理。优异的力电响应特性和长周期稳定性使该复合材料成为一种具有潜力的智能传感材料。

粘贴钢板加固竖向开裂T梁加固效果评价

为研究粘贴钢板对竖向开裂预应力混凝土T梁的加固效果,通过破坏性试验研究2片20 m预应力混凝土竖向开裂T梁的受力性能。分别从裂缝、位移、应变等方面对加固效果进行评价。结果表明:竖向开裂T梁的结构安全储备不足,但相比于未加固梁,通过粘贴钢板加固,开裂后的刚度提升了33.2%,屈服荷载和极限承载力分别提升了34.7%、52.9%;减少了33.7%的裂缝产生与扩展;并且在混凝土进入软化阶段前,钢板与结构的协同受力能力优异。可见,粘贴钢板加固预应力混凝土竖向开裂T梁的加固效果优异。

活化剂种类及含量对碱激发矿渣/红砂岩胶凝材料的影响

本工作旨在研究不同的碱活化剂(NaOH或NaOH和水玻璃复掺)、不同的SiO_(2)/Na_(2)O比和不同的Na_(2)O含量在不同龄期下对碱激发矿渣-红砂岩复合胶凝材料(AASS)早期水化动力学、抗压强度和微观结构的影响。结果表明:活化剂类型、碱浓度及水玻璃模数均会影响复合胶凝材料的热演化速率和累积水化热。不同的活化剂具有不同类型的水化热演化曲线,差别较大。此外,激发剂溶液中M_(s)和Na_(2)O的含量对碱激发矿渣-红砂岩复合胶凝材料的性能有重要影响。当水玻璃模数为1.5时,试件强度基本达到最大值,最高强度可达79.2 MPa。NaOH激发的混合体系中存在水滑石,而水玻璃中没有水滑石。在早期(1 d)时,NaOH激发的混合体系强度较高,且强度随浓度的增加而增强;而后期水玻璃活化的混合体系具有更高的抗压强度,强度随浓度的增加而降低。C-(A)-S-H凝胶和水滑石的形成是AASS强度的主要贡献者。

基于堆叠融合技术的碱激发胶凝材料碳化性能预测

碱激发胶凝材料碳化性能预测研究工作可对推进建筑业新质生产力和绿色低碳发展产生积极影响。本研究采用堆叠融合技术,集成随机森林、径向基函数和支持向量机三种模型对碱激发胶凝材料碳化性能进行了机器学习和预测研究。结果表明,基于现有数据集,三种基础模型已经展现出了良好的预测能力和稳定性。引入堆叠融合技术后,堆叠模型的均方误差(MSE)可控制在2%左右,拟合系数(R^(2))评分突破0.90,这表明堆叠融合模型表现出卓越的预测准确性、出色的泛化能力和稳健性。

电石渣替代水泥作碱激发剂对过硫磷石膏胶凝材料性能和微观结构的影响

为实现电石渣(CS)、磷石膏(PG)、粉煤灰(FA)及矿渣(SL)的资源化利用,本工作研究了不同掺量CS替代普通硅酸盐水泥(OPC)作碱激发剂对过硫磷石膏胶凝材料(EPGC)的标准稠度、流动性、抗压和抗折强度的影响,并通过XRD、FTIR、TG-DTG和SEM对其水化产物组成和微观结构进行分析。结果表明:相较于OPC,随着CS替代OPC的比例增加,EPGC试样的流动性降低、需水量增加,促进了EPGC试样在3 d内的凝结硬化,但不利于7 d和28 d的抗折和抗压强度发展。当CS替代OPC的比例为50.0%时,EPGC试样的流动性降低18.2%,需水量增加3.0%;同时,EPGC固化3 d的抗压和抗折强度分别提高了33.3%和50.0%,显示出更好的力学性能。微观分析表明:相较于OPC,CS具有较高的pH值(12.8),当不同掺量CS替代OPC作碱激发剂时,为EPGC提供了所需的碱性环境以促进初始水化反应。随着CS替代OPC的比例增加,EPGC固化3 d的基体内生成的AFt和C-(A)-S-H凝胶增多,固化28 d的基体内未水化的PG、CS和FA增多,同时,AFt和C-(A)-S-H凝胶减少。

干湿循环下红砂岩颗粒崩解特性及微观机理研究

红砂岩具有遇水易软化、崩解的特点,限制了其在道路工程中的应用。为了研究干湿循环下红砂岩颗粒的崩解特性及劣化规律,选取云南省楚雄彝族自治州某公路沿线的三种典型的红砂岩为研究对象,通过进行室内静态崩解试验,分析了干湿循环下三种红砂岩颗粒的压碎值和耐崩解指数的变化规律。同时,结合岩样微观形貌和元素分布情况,研究了红砂岩颗粒崩解的微观机理。结果表明:随着干湿循环的进行,三种红砂岩颗粒的压碎值呈逐渐增加的趋势,而耐崩解指数则呈减小的趋势。在经历了35次干湿循环作用后,两个指标均趋于稳定;在崩解的初期阶段,红砂岩的崩解以表层粉化剥落为主,主要是由于胶结物的溶解引起的,随着干湿循环的进行,次生孔隙在水的作用下产生楔裂压力,导致孔隙扩容、贯穿,最终引起红砂岩颗粒块状崩解。研究结果填补了砂岩颗粒劣化特征方面的研究空白,可为道路工程中砂岩的遴选提供理论基础。

基于正交试验的钢渣中钙的萃取研究

钢渣和CO_(2)是钢铁工业排放的两大废弃物。利用钢渣进行间接碳酸化可实现Ca循环和减少碳排放的双重效益,从钢渣中有效浸出Ca是间接碳酸化过程的关键步骤。然而,钢渣中的Ca存在于不同的Ca基相中,不同活性的相导致其浸出效率不同。为探究钢渣Ca基相在浸出过程的溶解规律和反应机理以及浸出工艺对浸出效率的影响,本工作以NH_(4)Cl溶液作为萃取剂浸出钢渣,采用热力学计算方法预测钢渣含钙相的溶解行为,并通过正交试验研究固液比、萃取剂浓度、浸出温度3个主要工艺参数对浸出效率影响大小的关系,使用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜-能谱分析(SEM-EDS)和粒度分布等对浸出前后钢渣的矿物组成、表面形貌、元素分布和粒度变化进行表征。结果表明,在常压环境下,影响钢渣Ca浸出效率的因素,按其影响大小依次为固液比、浸出剂浓度和浸出温度,在固液比为1:40、浸出温度为80℃、浸出剂浓度为3mol/L的条件下,浸出1h后,溶液中Ca^(2+)浓度为4689.4mg/L,浸出率达63.1%。热力学计算结果和XRD,SEM-EDS分析都表明,NH_(4)Cl选择性从含钙物相中浸出Ca,而铁则留在渣中形成富集,在此过程中,钢渣颗粒尺寸逐渐减少,其表面产生裂缝和孔洞,有利于增加钢渣与NH4Cl溶液的接触面积。