短切玄武岩纤维对混凝土力学性能的影响

为了提高混凝土的力学性能,研究短切玄武岩纤维对混凝土力学性能的影响规律。把不同体积掺量(0.25%、0.5%、0.75%、1.0%、1.25%)、不同长度(6 mm、12 mm)的短切玄武岩纤维掺入以C40混凝土为主的不同基体强度等级的混凝土中,进行立方体抗压强度、劈裂抗拉强度、抗弯强度试验,分析短切玄武岩纤维对混凝土力学性能产生的影响,并拟合出C40混凝土抗弯强度与短切玄武岩纤维体积掺量的数量关系。结果表明:同一掺量下,12 mm短切玄武岩纤维比6 mm短切玄武岩纤维提升混凝土力学性能效果更佳;C40混凝土在12 mm短切玄武岩纤维掺量为1%时,其立方体抗压强度、劈裂抗拉强度、拉压比和抗弯强度对比未掺入玄武岩纤维的混凝土分别提高7.11%、30.00%、21.34%和24.89%,此时混凝土力学性能提升效果最佳。

铁尾矿-钢渣-锂渣混凝土耐酸侵蚀性能研究

目的在混凝土中掺入铁尾矿、钢渣、锂渣,分析混凝土的耐酸侵蚀性能,实现铁尾矿、钢渣、锂渣高效资源化利用。方法将铁尾矿、钢渣、锂渣作为掺合料替代部分水泥,铁尾矿碎石和铁尾矿砂作为粗、细骨料制备混凝土;对制备的混凝土标准养护28 d后进行为期60 d的酸侵蚀试验;通过改变水胶比和水泥替代率分析其质量损失率、抗压强度损失率及侵蚀深度,利用MIP、SEM探究铁尾矿-钢渣-锂渣混凝土耐酸侵蚀的机理。结果掺入铁尾矿、钢渣、锂渣可以降低混凝土的质量损失率、抗压强度损失率和侵蚀深度;其中掺量为30%时,质量损失率为0.12%、抗压强度损失率为-7.8%、侵蚀深度为0.6 mm,均达到最低值;混凝土的质量损失率、抗压强度损失率和侵蚀深度随着水胶比的增大而升高。结论铁尾矿-钢渣-锂渣混凝土中铁尾矿、钢渣、锂渣发挥的填充作用和与水泥发生的二次水化反应使混凝土体系更加致密,很大程度上阻碍了酸的侵入;同时,二次水化消耗了易与酸反应的CH,生成了更稳定的C-S-H凝胶,表现出更好的耐酸侵蚀性能。

玻璃纤维混凝土抗折性能及弯曲韧性试验研究

为研究玻璃纤维对混凝土的抗折性能及弯曲韧性的影响,以玻璃纤维掺量、玻璃纤维长度和混凝土基体强度等级为主要参数,对玻璃纤维混凝土小梁试件进行弯拉试验。结果表明:玻璃纤维掺入混凝土后,破坏形态得到改善,破坏后试件整体性能良好,抗折强度以及弯曲韧性均有显著提高;0.5%~1.5%时抗折强度随玻璃纤维掺量的增加而提高,1.5%~2.0%时随玻璃纤维掺量的增加而降低;抗折强度与弯曲韧性随玻璃纤维长度与基体强度的增加而增加。玻璃纤维可有效改善混凝土的抗折性能与弯曲韧性。

铁尾矿基多固废混凝土抗压性能及微观结构分析

针对铁尾矿堆存困难、综合利用率低和活性低的问题,以铁尾矿钢渣脱硫灰为复合掺合料制备多固废混凝土。通过抗压性能测试,研究复合掺合料掺量、铁尾矿细度对混凝土抗压强度的影响,并利用压汞法(MIP)和背散射电子成像技术(BSE)探究混凝土的微观结构。结果表明:复合掺合料的掺入对混凝土早期抗压强度影响较大,掺量小于20%的混凝土28 d抗压强度与无掺合料组抗压强度基本持平,30%掺量的混凝土抗压强度随铁尾矿比表面积的增大而先增大后减小;掺入复合掺合料和减小铁尾矿细度能够改善混凝土孔结构和提高界面过渡区的密实度。

铁尾矿基掺合料混凝土的抗压性能

为实现铁尾矿、钢渣和磷渣等固废资源化,减少水泥用量,并减轻铁尾矿单独做掺合料时对混凝土产生的不良影响,基于高硅型铁尾矿,引入磷渣、脱硫灰和钢渣3种掺合料,研究了铁尾矿-磷渣-脱硫灰(IPD)体系、铁尾矿-磷渣-钢渣(IPS)体系和铁尾矿-钢渣-脱硫灰(ISD)体系混凝土的抗压性能,利用压汞法和背散射电子成像技术分别对混凝土内部的孔隙、界面过渡区进行测试分析.结果表明:IPD体系、IPS体系和ISD体系28 d抗压强度分别达到纯水泥混凝土的80.1%、92.4%和82.5%;加入掺合料后,骨料与水泥的界面过渡区更加密实,孔隙率得到了不同程度的降低,掺合料的填充效应得到了较好发挥,减轻了内部孔隙对混凝土的不良影响.

无人机辅助通信网络中基于强化学习的用户速率优化算法

无人机辅助地面蜂窝基站,形成混合的通信网络有望成为提升用户速率的一种重要手段。针对无人机辅助基站的通信网络,提出基于多臂赌博机的用户速率优化算法(multi-armed bandits-based rate optimization,MBRO)。先建立联合优化问题,再分别利用改进后K-means聚类算法和多臂赌博机算法求解。MBRO算法利用K-means聚类算法实现无人机的部署,并利用多臂赌博机算法完成信道分配和无人机的传输功率分配。仿真结果表明,相比于同类的基准算法,MBRO算法提高用户端速率。

三元矿物掺和料胶砂试件性能研究

为解决煤矸石及钢渣作为单一掺和料强度不足的问题,以煤矸石、钢渣和矿粉为原材料制备复合掺和料水泥砂浆。研究不同配合比下掺和料对水泥砂浆抗压强度的影响,并利用X射线衍射(XRD)、热重-差热分析(TG-DTA)、扫描电镜(SEM)等手段分析不同体系试块的水化机理和微观结构。结果表明,单掺煤矸石、钢渣均表现出较低的活性,而矿粉具有良好的反应活性;三元掺和料中煤矸石-矿粉-钢渣复掺比例为1∶7∶2时,试块的抗压强度最高,28 d抗压强度可以达55.26 MPa。在三元掺和料体系中,煤矸石、矿粉和钢渣可以相互促进水化,增多水化产物,加深水化程度,三者具有一定的耦合作用,具有制备三元矿物掺和料的潜力。

多元固废地聚合物的制备与性能研究

为实现尾矿等固废材料的再生利用,提高工业固废利用率,以铝土矿尾矿、矿渣和陶瓷粉为原料,NaOH-Na_(2)SiO_(3)复合溶液为碱激发剂合成多元固废地聚合物,研究复合激发剂在不同碱当量时对地聚物抗压强度的影响,并通过X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)和扫描电镜(SEM)探究影响机理。结果表明,随着复合激发剂碱当量的增加,地聚物各龄期抗压强度呈先增大后减小的趋势,当复合激发剂碱当量为5%时,制品28 d抗压强度达到最佳值,为63.3 MPa。适当增加碱当量对抗压强度有利,但碱当量过大会导致抗压强度降低。微观分析表明,不同碱当量合成的地聚物均发生了一定程度的聚合反应,并生成了以水化硅铝酸钙(C-A-S-H)为主的无定形水化产物,聚合反应程度随着碱当量的增加而增大,微观结构则表现为基体更均匀致密。

三元固废掺和料耦合机理分析和活化

为实现铁尾矿固废材料的再生利用,提高工业固废利用率,利用陶瓷粉和钢渣组成三元固废掺和料(铁尾矿-陶瓷粉-钢渣)并耦合活化。通过对铁尾矿进行不同时间的机械研磨,加入不同活化剂进行化学活化来提高铁尾矿的活性。采用差热-热重(DTA-TG)分析、扫描电镜(SEM)等方法研究三元掺和料的耦合活化和机械-化学活化机理。结果表明,适当增加铁尾矿研磨时间可以提升掺和料体系的活性指数,Na2SiO3活化剂对掺和料体系活性提升最显著。在三元掺和料体系中,铁尾矿、陶瓷粉主要起填充作用,而钢渣中活性CaO、硅酸二钙(C2S)和硅酸三钙(C3S)成分可以参与水化反应生成较多水化产物,从而提升后期强度,复掺时活性指数均满足普通型Ⅱ级掺和料使用标准,最高活性指数可达88.29%,具备制备三元复合掺和料的潜力。

多固废超高性能混凝土性能及微观结构研究

为了提高锂渣、磷渣等固体废弃物的综合利用率,以锂渣和磷渣为复合掺和料替代部分水泥制备超高性能混凝土(UHPC),通过改变复合掺和料掺量,研究其对UHPC抗压强度和微观结构的影响规律。结果表明,与基准组相比,随着复合掺和料掺量的增加,UHPC的3 d抗压强度逐渐降低,复合掺和料对UHPC早期强度不利,但能显著增强后期抗压强度。当复合掺和料掺量为25%时,UHPC的28 d抗压强度达到最大值,为145.78 MPa。微观分析表明,随着龄期的增加,复合掺和料的活性得到充分发挥,其活性SiO_(2)和Al_(2)O_(3)会与Ca(OH)_(2)反应生成大量水化硅酸钙(C-S-H)、水化硫铝酸钙(AFt)等水化产物,Ca^(2+)消耗进一步促进磷渣水化,固废协同耦合水化,促进UHPC后期强度增加。

钢渣基固废掺和料抗压强度与活性分析

为促进固废的资源化利用、解决钢渣活性指数不高等问题,以钢渣、矿渣、陶瓷粉(以下统称为SGC)为掺和料替代部分水泥制备复合胶凝材料。通过力学性能测试、扫描电镜、差热-热重(DTA-TG)和X射线衍射(XRD)分析,探索SGC掺和料体系在不同配比及掺量下对胶砂强度及水化产物的影响,并分析复合胶凝材料的水化机理,确定最佳活化方案。结果表明,单掺钢渣表现出较低的活性;钢渣-矿渣双掺组表现优于钢渣-陶瓷粉。在三掺体系中,水化早期钢渣和矿渣水化生成Ca(OH)_(2)和少量的水化硅酸钙(C-S-H)、水化铝酸钙(C-A-H)胶凝,提供早期强度,活性SiO_(2)和Al_(2)O_(3)与Ca(OH)_(2)发生二次水化反应生成大量C-S-H、C-A-H凝胶等水化产物。且三掺体系部分未发生反应的颗粒相互填充,因此SGC三元掺和料体系中存在耦合协同作用,共同促进体系强度增加,具备制备掺和料潜能。其中,钢渣、矿渣、陶瓷粉质量比为2∶1∶1,并以30%等质量替代水泥时,胶砂抗压强度最高,28 d抗压强度为45.6 MPa,活性指数达到93.08%。

激发剂对复合胶凝材料微观结构和性能的影响

比较NaOH、NaOH+Na_(2)SiO_(3)溶液、NaOH+纳米二氧化硅溶液3种碱激发剂对碱活化磷渣基复合胶凝材料(AAPGF)性能的影响规律。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)仪和红外光谱测试(FTIR)等手段,研究了AAPGF的流动性、凝结时间、力学性能、水化产物形貌等变化。结果表明,不同的激发剂对胶凝材料的性能产生不同的影响。NaOH溶液作为激发剂,胶凝材料凝结时间最长。NaOH+Na_(2)SO_(3)溶液作为激发剂时,胶凝材料能够获得较高的强度,28 d抗压强度达到72.7 MPa。NaOH+纳米二氧化硅溶液作激发剂时,抗折强度最高,28 d抗折强度可达12.11 MPa。在3种激发剂激发下的水化产物均以水化硅酸钙(C-S-H)、水化硅铝酸钙(C-A-S-H)为主。NaOH+纳米二氧化硅(NS)溶液中NS不仅能够提供活性物质,而且能够产生微填充效应。

一种基于IRS和UAV辅助通信系统分析

为提升智能反射面(IRS)和无人机(UAV)辅助混合通信系统的数据传输速率,提出一种优化用户速率方案。该方案考虑了全双工UAV(FD-UAV)辅助传输模式,IRS辅助传输模式和IRS、FD-UAV辅助混合传输模式(IRS-FD-UAV)。建立联合IRS被动波束形成相位(PBP)和UAV/IRS位置的最大化用户速率的目标问题。考虑目标问题的非凸性,利用块坐标下降法(BCD)将原目标问题分解成2个子问题,分别利用黎曼共轭梯度法和交替求解法求解。性能分析表明,相比于FD-UAV和IRS辅助传输模式,IRS-FD-UAV辅助传输模式具有较高的传输速率。

锚杆倒肋式风机基础受力性能的数值模拟

为了解决风机基础施工成本高、施工难度大等问题,提出了一种新型锚杆倒肋式风机基础。利用有限元分析软件ABAQUS对该新型风机基础与传统梁板式风机基础在极端运行荷载工况下的混凝土应力、钢筋应力、基础位移以及基础倾斜率进行数值模拟分析,并进一步讨论二者的混凝土用量、钢筋用量、土方开挖量。结果表明,锚杆的添加以及倒肋的结构设计使锚杆倒肋式风机基础的受力性能、经济性等方面明显优于传统梁板式风机基础,具有较好的应用前景。

软岩地基中新型倒肋式风机基础力学性能有限元分析

目的 提出一种新型倒肋式风机基础,解决软岩地基中采用梁板式风机基础带来的挖方量大、模板支设繁琐、施工成本高、周期长等问题。方法 以2.5 MW风机为例,采用ABAQUS有限元分析软件,建立相同尺寸的倒肋式与梁板式风机基础模型,对比两种基础在极端工况下的倾斜率、水平位移、破坏特征等,并结合挖方量、模板工程量对两者的经济性进行分析。结果 倒肋式基础的水平位移为0.444 mm、倾斜率为0.012 1%,均满足规范要求;倒肋式基础的肋梁受力特征与悬臂梁相似,在基底反力作用下肋梁与墩台连接处承受的剪力及弯矩较大,容易开裂破坏,可通过增加肋梁截面高度改善;倒肋式基础相较于梁板式基础土方挖量可节省54%、模板工程量可节省48%。结论 倒肋式基础充分发挥出了倒置肋梁与软岩地基之间齿槽嵌固的优势,相较于梁板式基础不仅具有更优的抗滑移稳定性和受力性能,而且减少了挖方和模板工程量,经济效益显著。

一种基于密钥协商的UAV与用户的安全通信算法

针对无人机与用户间进行通信时的安全问题,提出轻量级的安全认证和密钥协商(Se-cure Authentication and Key Agreement,SAKA)算法。SAKA算法采用轻量级的加密操作,完成无人机与用户间的安全认证,并保证无人机和用户的位置不泄露。同时,为了保证无人机与用户间的安全通信,无人机与用户在通信前相互认证,并建立会话密钥。性能分析表明,SAKA算法能防御典型的安全攻击。相比于同类的认证算法,SAKA算法在运算时间和通信成本方面具有更好的性能。

偏心不耦合系数对爆破裂隙影响的数值模拟

为了探究偏心不耦合爆破岩石的最优不耦合系数,建立6组单孔二维ANSYS/LS-DYNA模型,分析PK本构岩石在偏心不耦合爆破荷载作用下的损伤效应。结果表明:①随着偏心不耦合系数的增加,不耦合侧破碎区半径呈现先显著减小再缓慢减小的趋势,而耦合侧为先快速增大再缓慢减小;不耦合侧裂隙延伸长度呈现先略减小而后缓慢增加最后显著降低的趋势,耦合侧则基本不变;不耦合侧爆心距20 cm处质点振动峰值速度呈显著增加趋势;②当不耦合系数不变时,岩石抗压强度越大裂隙延伸长度越长,反之越短。当不耦合系数k=1.7时,不同抗压强度岩石在偏心爆破荷载作用下实现不耦合侧破碎区半径最小而耦合侧较大,不耦合侧裂隙少且耦合侧较发育,有效减小非爆破区岩石爆破效应,为最优偏心不耦合系数。

铁尾矿基多元固废混凝土强度及孔结构研究

以铁尾矿粉、粉煤灰和锂渣粉为原料制备复合掺合料等质量取代水泥,以铁尾矿石为粗骨料、铁尾矿砂为细骨料制备多元固废混凝土,研究水胶比、复合掺合料掺量及其配制比例对混凝土强度及孔结构的影响。结果表明,复合掺合料掺量为30%且铁尾矿粉、粉煤灰、锂渣粉质量比为1:2:2时,混凝土的28 d抗压强度最高,为50.2 MPa;锂渣粉和粉煤灰较高的火山灰活性促进了界面过渡区附近水泥水化,与铁尾矿粉的填充作用、粉煤灰的微集料效应以及锂渣粉自身的微膨胀性相配合,提高了混凝土的致密性。总体上,复合掺合料之间的耦合作用,以及掺合料与水泥的协同水化,优化了混凝土的孔隙结构,进而提高了宏观强度。

铁尾矿-钢渣-磷渣协同制备矿物掺合料试验研究

为解决铁尾矿利用率低的难题,将铁尾矿用球磨机机械粉磨1.5 h进行活性激发,将粉磨后的铁尾矿、钢渣和磷渣按照设计的配合比例进行协同试验研究,探究协同条件下的最佳配合比例。研究结果表明:铁尾矿、钢渣及磷渣以质量比为1∶2∶2制备新型矿物掺合料,其28 d抗压强度为40.2 MPa,活性指数达到92%;铁尾矿、钢渣、磷渣及矿渣粉以质量比为1∶1∶1∶2制备新型矿物掺合料,其28d抗压强度为44MPa,活性指数达到101%。因此,铁尾矿、钢渣及磷渣间存在协同作用,三者复配可有效提高铁尾矿复合体系的活性,所制成的复合掺合料可满足复合矿物掺合料Ⅰ级技术指标。

兼顾路径长度和充电站位置的移动机器人路径规划

针对移动机器人的路径规划问题,提出基于任务点全覆盖的能效路径规划算法(full coverage of mission location-based energy efficiency path planning,FCPP)。该算法兼顾了移动机器人的路径长度和续航距离。FCPP算法先依据任务点所在的位置,利用区域覆盖算法构建移动机器人的服务点,并确保每个任务点均被覆盖;再依据这些服务点和移动机器人的始点位置,并利用Christofides算法优化移动机器人的路径,缩短完成任务时间;考虑到移动机器人的充电问题,区域内部署了多个充电站。为了避免移动机器人的电量耗尽现象出现,构建能效路径,使每条路径中任意两个连续服务点间距离不超过移动机器人的续航距离;仿真结果表明,执行1000个任务点时,FCPP算法只需5.33 s,有效地提升了执行任务的效率。