滑坡监测中无线传感器网络节点部署的虚拟力算法

为了增强虚拟力算法在滑坡区域部署无线传感器网络(wireless sensor network, WSN)节点的适用性,提出了适用于滑坡监测中节点部署的虚拟力算法。针对滑坡监测区域的地形起伏和边界问题,在传统虚拟力算法上进行了改良,通过离散化的区域边界进行边界虚拟力大小和方向的计算,提升了虚拟力平衡状态下网络的覆盖率,引入最大虚拟力限制与步长系数,防止节点的过度移动与震荡,增强了算法的稳定性。采用二元感知模型,在多种形状的二维平面区域和三个不同的三维曲面区域(滑坡区域的地表面)中,使用本文所提出的算法与其他两种已有的虚拟力算法(避障虚拟力算法和虚拟分子力算法)进行WSN节点的模拟部署,计算结果表明,相较于其他两种虚拟力算法,该算法具有更高的网络覆盖率。

钢渣粉颗粒特征对活性粉末混凝土强度的影响

研究了钢渣粉比表面积对含钢渣粉活性粉末混凝土(RPC)抗压强度的影响,运用灰色关联度分析法探讨了钢渣粉颗粒群特征对RPC抗压强度的影响规律.结果表明:钢渣粉的比表面积宜控制在460～550m2/kg之间,同时,应尽量减少或限制粒径大于30μm的钢渣粉颗粒含量,增加粒径为5～30μm,尤其是粒径为5～10μm的钢渣粉颗粒的含量,以优化钢渣粉的颗粒级配,从而提高钢渣粉颗粒群的反应活性、改善含钢渣粉RPC的性能.

硫铝酸盐水泥早强微膨胀钢管混凝土的制备

通过正交实验设计,分析和研究了硫铝酸盐水泥混凝土的早强和微膨胀特性,进行了钢管混凝土短柱的承载力测试,并与C50,C60强度等级的普通钢管混凝土短柱试件进行了对比.结果表明:控制硫铝酸盐水泥中Al2O3与SO3质量比为1.2时,可制备出符合泵送施工工艺要求的早强、微膨胀钢管高强混凝土,用其制作的钢管混凝土短柱试件也比相同强度等级的普通钢管混凝土短柱的承载能力高.

早强微膨胀泵送C50钢管混凝土的研制

将硼酸、葡萄糖酸钠和聚羧酸盐减水剂按一定比例复合,研制出一种用于硫铝酸盐水泥的新型缓凝减水剂M,实验表明,该外加剂对硫铝酸盐水泥具有较强的缓凝及减水作用。采用该外加剂和42.5级快硬硫铝酸盐水泥,配制出具有良好工作性的C50早强微膨胀钢管混凝土:初始坍落度为24 cm,3 h后仍达18 cm以上,不离析、不泌水,满足泵送施工要求;其3 d抗压强度达50 MPa以上6、0 d自由膨胀率3.41×10-4,能有效解决钢管混凝土中普遍存在的脱粘问题。

土木工程材料实验的层次化教学模式

以三峡大学土木工程材料实验的教学改革为例,将实验教学项目分为两个层次,即基本层次实验项目和创新性层次的实验项目,从实验教学项目的层次化、教学组织与实施、教学方法等方面,阐述了建筑材料实验教学的层次化新模式,提出了实现这一教学模式长效机制的保障措施,涉及实验项目选题、经费来源、实验室管理制度、过程化管理及师资队伍建设等5个方面。

高石粉含量水工混凝土干缩与微观结构的试验研究

为充分利用石粉资源,试验研究了灰岩人工砂中石粉含量(12%~28%)对水工混凝土干缩的影响,结合SEM、XRD、IR等微观测试技术,研究了石粉含量为15%、20%的水工混凝土的水化产物及其微观结构,探讨了石粉含量对水工混凝土干缩性能影响的微观机理。结果表明,不同石粉含量(12%~28%)的水工混凝土干缩率总体上呈现先增大后减小的趋势;灰岩人工砂中石粉具有活性效应,在一定程度上参与并促进体系的水化反应,改善了水工混凝土的微观结构;未参与水化反应的石粉起填充作用,使水工混凝土平均孔径减小,从而引起混凝土内部毛细管压力增大,使混凝土的干缩率增大。

磷渣粉的粒径分布与其活性的灰色关联分析

研究了磷渣粉比表面积对其胶凝活性的影响，运用灰色关联理论分析了其粒径分布与活性指数的关系。结果表明：粒径30.2μm以上的颗粒对磷渣粉的活性起削弱作用，粒径0.00～30.2μm的颗粒对其活性起增强作用。其中，粒径5.0～10.0μm颗粒的含量是影响磷渣粉7 d活性指数 A 7的关键因子，粒径10.0～20.0μm颗粒的含量是影响28 d活性指数 A28的关键因子。为提高磷渣粉的胶凝活性，其比表面积不宜低于397 m2· kg－1，同时，应尽可能提高磷渣中粒径为5.0～30.2μm ，尤其是粒径5.0～20.0μm的颗粒含量，并减少或限制粒径大于30.2μm的颗粒含量。

胶凝材料组成对含钢渣粉RPC强度的影响

针对当前活性粉末混凝土(RPC)的成本高、能耗大的问题,以钢渣粉、超细粉煤灰、硅灰等作活性细掺料、细河砂作集料,进行含钢渣粉RPC的研制。研究了钢渣粉掺量、钢渣粉与超细粉煤灰总掺量,以及两者的比例等胶凝材料的组成参数对RPC强度的影响。结果表明:使用总量达45%的矿物细掺料以及细河砂等原料,掺入体积分数为2%的钢纤维并经90℃热养护,可制备出抗压强度180 MPa以上、抗折强度30 MPa以上的含钢渣粉RPC。

快硬早强磷渣基胶凝材料的制备及其微观结构研究

碱磷渣胶凝材料早期强度较低,不利于实现快速修补,通过在碱磷渣材料中掺入适量的石墨尾矿粉和普通硅酸盐水泥进行快硬早强磷渣基胶凝材料的研制.结果表明,掺入10%的普通硅酸盐水泥(占胶凝材料总质量的百分比,下同)和15%的石墨尾矿粉时,可有效提高碱磷渣胶凝材料的早期强度.当硅酸钠掺量为5%(以Na_2O计)时,所开发的快硬早强磷渣基胶凝材料胶砂试件的3d抗压强度27.3MPa、3d抗折强度4.1MPa,28d抗压强度56.8MPa、28d抗折强度8.3MPa,符合GB175-2007对普通硅酸盐水泥P.O42.5R的强度要求.运用XRD、SEM、综合热分析等微观测试技术研究了快硬早强磷渣基胶凝材料的水化硬化和微观结构.

磷渣基快速修补材料的制备及其混凝土性能

以磷渣粉为主要组分,辅以少量石墨尾矿粉、硅酸盐水泥等,采用模数1.4的水玻璃作激发剂、试剂K作调凝剂,制得了快硬、早强的碱激活磷渣基快速修补材料,其最优配合比为:磷渣粉∶石墨尾矿粉∶水泥∶矿物质材料A∶硅灰=0.79∶0.05∶0.09∶0.05∶0.02,水玻璃和调凝剂K的用量分别为5%(占胶凝材料总质量的百分比,下同)、1%。该配合比磷渣基材料的3、28 d强度达到P·O 42.5R级强度指标的要求,且12 h抗折、抗压强度分别为3.6、17.1 MPa,可用于快速修补加固工程。用此材料制备了C30、C50混凝土,试验研究了其收缩、抗冻性、抗硫酸盐侵蚀性等性能。结果表明:该磷渣基快速修补混凝土28 d收缩率为(544~854)×10-6;抗硫酸盐等级不低于KS90;抗冻等级F100以上,略优于同批制作的相同强度等级的硅酸盐水泥混凝土。

钢边框对电缆沟盖板抗力性能影响的有限元分析

基于数值分析研究钢边框的存在及混凝土强度、钢边框配筋方式和钢丝网等因素对电缆沟盖板抗力性能的影响;利用抗力等效原则提出考虑钢边框影响的板承载力计算公式。结果表明,钢边框的存在可使板承载力提高约3倍,最大挠度减小75%;混凝土强度提高,钢边框对板承载力增强幅度减小;一字形横向短钢筋配筋方式下,钢边框增强作用最好;钢丝网对板抗力性能影响较小。应用基于抗力等效原则的板承载力计算公式可估算带钢边框盖板承载力。

硫铝酸盐水泥专用缓凝保塑高效减水剂的研制

研究了硼酸、葡萄糖酸钠等对硫铝酸盐水泥凝结时间的影响,并将二者与聚羧酸盐系减水剂等按一定比例复合,制备出用于硫铝酸盐水泥的缓凝保塑高效减水剂WUT-G(Ⅱ);分析研究了WUT-G(Ⅱ)一定掺量时硫铝酸盐水泥净浆流动度、凝结时间、强度等性能,并对其水化样进行了XRD、SEM分析测试。结果表明WUT-G(Ⅱ)对硫铝酸盐水泥具有优异的缓凝和减水作用,利用WUT-G(Ⅱ)配制的C50硫铝酸盐水泥混凝土也表现出良好的工作性。

人工砂中石粉含量对水泥砂浆性能的影响

使用不同石粉含量(5%~28%)的人工砂制备了水泥砂浆,试验研究了石粉含量对水泥砂浆流动性、凝结时间、抗折、抗压强度、干缩及抗渗等性能的影响。结果表明:随着人工砂中石粉含量从5%增加至28%,砂浆流动度、抗折、抗压强度等性能均呈先增后降的规律,凝结时间总体上随其增加而缩短,砂浆120 d干缩率则是先增大后减小,而砂浆抗渗性受石粉含量的影响较小。其原因在于水泥砂浆中的石粉能够起到填充效应,完善骨料级配,增大(过量则减小)密实度,还能减小砂浆体系孔结构的平均半径,增大孔内液体收缩力。此外,石粉中的微颗粒(小于80μm)不仅能增大砂浆体系的需水量,还能充当辅助胶凝材料,降低砂浆体系水胶比,自身还能部分参与浆体水化反应。

钢渣矿粉混凝土的物理力学性能研究

研究了钢渣矿粉细度、掺量对混凝土的工作性能和力学性能的影响,探讨了钢渣矿粉对混凝土性能的作用机理;提出了利用钢渣矿粉作掺合料制备高强、高性能混凝土的关键技术与方法。

盐冻融环境下钢筋混凝土结构锈蚀寿命预测

针对北方海洋环境冻融作用和氯离子侵蚀对钢筋混凝土结构的服役寿命的影响,基于Fick第二定律,建立了混凝土内综合考虑时间、温度、湿度、氯离子结合和冻融损伤效应的氯离子传输模型,并运用该模型对青岛海湾大桥桥墩混凝土进行了结构锈蚀寿命预测。结果表明:混凝土构件中钢筋对氯离子的传输具有明显的阻滞效应,氯离子在靠近保护层一侧的钢筋表面累积,而远离保护层一侧钢筋表面会产生浓度迟滞;角区较非角区钢筋表面氯离子浓度峰值更高,且浓度峰值随侵蚀时间延长而增大;角区钢筋表面氯离子浓度分布形式随侵蚀时间而变,初期钢筋表面氯离子浓度峰值在钢筋距构件正、侧表面最近处,后期转向两侵蚀面对角处;较无盐冻融环境而言,其他条件相同时,经历冻融循环作用后混凝土结构的锈蚀寿命显著降低,且角区与非角区钢筋锈蚀寿命的差异明显增大。

巫山长江大桥钢管混凝土配合比设计与施工

介绍了世界第一跨度巫山长江大桥钢管混凝土的配合比设计方法与施工工艺。所设计的混凝土泵送顶升施工性能好、高强、早强和微膨胀。混凝土拌合物初始坍落度23cm,4h坍落度19cm,3d抗压强度56MPa,达设计强度的90%以上,28d抗压强度79MPa,弹性模量4.6×104MPa,核心混凝土自应力为3.6MPa。采用锤击、超声波与钻芯取样等检测方法对主拱钢管混凝土进行检测,结果表明,钢管内混凝土密实,且与钢管壁无脱粘现象,满足工程设计要求。

粉煤灰掺量对膨胀混凝土抗冻性和抗氯离子渗透性的影响

依托内蒙古上海庙镇±800kV换流站建设工程,试验研究了在相同水胶比条件下粉煤灰掺量对膨胀混凝土抗压强度、抗冻性(抗水冻和抗盐冻)、抗氯离子渗透性等性能的影响.结果表明:随着粉煤灰掺量的增大,混凝土28d抗压强度降低,抗冻性和抗氯离子渗透性等亦均变差,这主要应归因于在用水量、水胶比相同的条件下,粉煤灰掺量增大时,混凝土中因水泥用量减少而导致水化产物的数量减少、水泥石微观结构密实度下降;粉煤灰掺量20%的混凝土强度等级C35以上,抗冻等级F200以上,抗氯离子渗透性能亦较好.将这一配比的混凝土用于该换流站工程换流阀水冷系统中水池结构的建设,工程现场检测证实,混凝土各项性能均满足工程设计要求,制得的水池结构质量良好.

永圣渡槽槽身混凝土的制备及其性能研究

依托永圣渡槽重建工程进行了C30混凝土的配合比设计,试验研究了不同水胶比混凝土的拌合物性能、力学性能,以及干缩性与耐久性,并据此给出了渡槽槽身混凝土的最适宜配合比,结果表明:该混凝土和易性、抗压强度与劈裂抗拉强度均满足工程设计要求,收缩率较小;其抗冻等级F50以上、抗渗等级W8以上、抗硫酸盐侵蚀等级FS90以上,具有较好的耐久性;X射线衍射分析(XRD)与扫描电子显微镜(SEM)等测试证实这一配比混凝土的微观结构较为密实.将该配比混凝土用于永圣渡槽重建工程,制得的渡槽槽身外观质量良好,各项性能均满足设计要求.

石灰粉煤灰稳定混凝土再生集料最优配合比的试验研究

采用Matlab软件进行了3种粒级的混凝土再生集料复合料的级配设计,通过试验研究了石灰粉煤灰结合料掺量、结合料中石灰与粉煤灰的比例等参数对石灰粉煤灰稳定再生集料混合料的最大干密度、最佳含水量、7d无侧限抗压强度、28d劈裂强度、90d冲刷质量损失等性能的影响,得到了石灰-粉煤灰比例与混合料7d无侧限抗压强度的关系式,以及石灰粉煤灰稳定再生集料混合料的最优配合比.在此基础上,进行了该最优配合比石灰粉煤灰稳定再生集料的抗冻融试验研究.结果表明,该最优配合比的石灰粉煤灰稳定再生集料是一种力学性能良好的路面基层材料,可用于二级及二级以下等级公路工程.

柠檬酸钠对半水石膏不同晶面结晶习性及力学性能的影响

本工作采用X射线衍射(XRD)分析方法,研究了在不同柠檬酸钠掺量下半水石膏在蒸压时不同晶面的结晶习性。运用Materials Studio 2017软件进行分子动力学模拟,研究了柠檬酸钠吸附在半水石膏晶体不同晶面的结晶习性。基于等温等容系统(NVT)对柠檬酸钠吸附于半水石膏晶体不同晶面的最低能运动轨迹进行模拟,研究了半水石膏晶体不同晶面的力学性能。XRD分析结果表明:柠檬酸钠的掺量为0.06%(质量分数,下同)时,半水石膏晶体的(200)晶面、(020)晶面和(400)晶面衍射峰强度最高,即晶面发育较好。分子动力学模拟结果表明:从柠檬酸根离子与半水石膏晶面距离来看,(200)晶面和(400)晶面是柠檬酸根离子与Ca^(2+)的主要结合位点;相互作用能从小到大的顺序为ΔE_((400))<ΔE_((200))<ΔE_((111))<ΔE_((204))<ΔE_((020)),则柠檬酸钠更易于与半水石膏晶体的(200)晶面、(400)晶面作用,从而抑制半水石膏晶体在C轴方向上生长;从弹性模量(E)、体模量(K)和剪切模量(G)等力学性能的参数可知,柠檬酸根离子与(200)晶面和(111)晶面上钙离子之间主要有较强的结合力,即柠檬酸根离子易于吸附在C轴方向的晶面上。柠檬酸根离子使半水石膏晶体在垂直于C轴方向上的尺寸变大,对半水石膏晶体在C轴方向上的强度的影响显著。试验所得的晶面分析结果与模型研究的结果具有互证性。