基于集对分析-可变模糊集耦合方法的溃坝环境影响评价

针对溃坝环境影响研究内容存在复杂性和不确定性的问题,综合考虑植被覆盖、河道形态、生物多样性、人居景观环境、污染工业、水环境、土壤环境等溃坝环境影响因素,构建并细化了溃坝环境影响评价指标体系和评价等级标准.以集对分析理论核心概念"联系度"和可变模糊集理论核心概念"差异度"在本质上相同为纽带,将改进细化的集对分析联系度函数与可变模糊集理论相结合,用联系度的概念来简化差异度的计算公式,将得到的特征函数代替可变模糊集中的相对差异度函数.建立溃坝环境影响的集对分析-可变模糊集耦合评价模型,实现了集对分析理论与可变模糊集理论的优势互补.将溃坝环境影响的集对分析-可变模糊集耦合评价模型应用于沙河集水库大坝,结果表明:本文模型的评价结果客观合理,更加全面地反映了溃坝环境影响系统的非线性和可变模糊性,符合溃坝环境影响系统的模糊不确定性特点,同时简化了可变模糊差异度的构建过程,提高了评价效率,为溃坝环境影响评价提供了一种科学的方法.

基于MICP技术的自修复混凝土研究进展

混凝土是一种应用广泛的建筑材料,但其在使用过程中,极易出现裂缝,尤其在水利工程中。混凝土裂缝不仅影响建筑的美观,而且会对结构的安全性产生不利影响。利用微生物诱导产生碳酸盐晶体(MICP)的技术可以制成自修复混凝土,这种混凝土能够在其自身出现裂缝时实现自我修复,从而提高混凝土材料的耐久性能,节约维修成本。对国内外文献中自修复混凝土的工作原理、制备方法、材料特性以及影响自修复效果的因素进行了总结分析。从工作原理上主要介绍了矿化微生物的选择和矿化过程;从制备方法上主要汇总了自修复混凝土采用的细菌固载方法;从材料性能上主要分析了自修复混凝土的微观性能和宏观性能;从修复效果上主要总结了修复剂成分、养护条件以及裂缝特征等因素的影响。根据梳理,自修复混凝土目前所能修复的最大裂缝宽度为0.97mm,最大深度为27.2mm,仍有大的发展潜力。基于目前的研究现状,文章提出了自修复混凝土进一步的研究方向,旨在为该项技术的发展起到一定的推动作用。

多试验因素耦合下MICP固化砂土的试验研究

为了优选MICP(microbial induced carbonate precipitation)固化砂土过程中的试验因素,采用中心注浆法耦合6个试验因素,以圆形硅质砂为试验材料,根据正交试验的设计原则进行了25种工况的MICP砂柱固化试验.检测了砂柱固化过程中反应前后Ca^2+浓度变化和固化后砂柱各部位的CaCO3晶体含量,并采用SEM观测了砂柱内部CaCO3晶体的微观形态.通过分析各个试验因素对Ca^2+利用率的影响,发现影响Ca^2+利用率的主要因素有菌液浓度、胶结液浓度和矿化反应时间,且菌液浓度越高,胶结液浓度越低,反应时间越长,Ca^2+利用率越高.菌液静置过程中存在细菌下沉现象,从而影响CaCO3晶体的生成位置.固化砂柱内部CaCO3晶体分布的研究结果表明,矿化生成的CaCO3会随着砂土中的水流迁徙,浆液的流速越大,砂柱内部晶体的平均含量越高,且分布越均匀.SEM的观测结果显示,固化砂柱内部CaCO3晶体以方解石为主,但胶结液浓度会影响晶体的尺寸大小.当胶结液浓度高于750 mmol/L时,CaCO3晶体呈现堆叠式发展.当菌液浓度较高并且胶结液静置时间较短时,会出现球霰石的晶体形态.MICP固化砂土的强度随CaCO3含量的增加而升高,但同时会受到晶体的分布以及大小等因素的影响.MICP固化砂土试验因素的优选结果为:菌液的OD600值0.5~1.0,菌液静置时间3 h,胶结液浓度不高于500 mmol/L,浆液的流速与传输距离相关,胶结液的最优静置时间为使Ca^2+完全消耗.

中空GFRP管钢筋混凝土柱力学性能研究

GFRP管钢筋混凝土柱作为一种新型的组合结构构件,近来成为专家学者研究的热点。通过对不同中空率的GFRP管钢筋混凝土柱进行轴压性能试验和有限元数值模拟分析,研究不同中空率下混凝土柱的基本力学性能,结果表明:随着中空率的增大,GFRP管钢筋混凝土柱的承载力降低;在考虑发挥GFRP管钢筋混凝土组合柱的优点时,中空率取0.367~0.533区段,组合柱的力学性能较为合理。研究成果可为相关研究及工程实际应用提供参考。

改性剂对橡胶水泥砂浆强度的影响

试验研究了水洗、NaCl、CaCl2、KH560、KH570、CCl4六种改性方式对橡胶水泥砂浆抗压强度和劈拉强度的影响变化规律,其中水洗改性方式使橡胶水泥砂浆的抗压强度和劈拉强度分别提高了7.6%和9.9%;无机改性剂中,NaCl和CaCl2对橡胶水泥砂浆强度的提高均是负面作用,5%浓度的NaCl溶液改性作用与水洗相当,使橡胶水泥砂浆的抗压强度提高了8.6%,有机改性剂中KH560和KH570的效果优于CCl4,与基准橡胶水泥砂浆相比,KH560和KH570改性后的橡胶水泥砂浆的抗压强度分别提高了5%和4.7%。分析表明,无机改性剂对橡胶水泥砂浆强度的影响机理复杂,NaCl会在混凝土内部形成晶体压力,CaCl2对水泥的水化反应有影响;而有机改性剂KH560和KH570可以改善橡胶颗粒与水泥石的粘结界面。

橡胶颗粒对混凝土工作性能的影响规律

从橡胶颗粒对混凝土拌合物的影响入手,分析了橡胶混凝土坍落度的变化规律。分析认为,随着橡胶颗粒掺量的增加,橡胶混凝土的坍落度可能呈现三种不同的变化趋势:逐渐减小、逐渐增大、先增大后减小,从而很好的解释了不同试验条件下产生不同试验结果的原因。试验研究了三种粒径的橡胶混凝土坍落度的变化规律,发现在15%的体积掺量范围内,随着掺量的增加粒径为3 mm^6 mm的橡胶混凝土的坍落度逐渐增大。而1 mm^3 mm和60目的橡胶混凝土的坍落度先变大后变小,且分别在10%~15%和5%~10%的体积掺量内达到最大值。

无机改性剂增强橡胶混凝土强度试验

试验研究了水洗、NaOH溶液、CaCl2溶液三种无机改性方式对橡胶混凝土强度的影响。为实现橡胶混凝土强度提高的预期研究目标，深入分析了基准橡胶混凝土的配制原则，并基于此完成了试验设计。分析表明：基准橡胶混凝土的强度与基准混凝土的强度比值为0．71～0．83时，易于实现预期研究目标。试验结果显示：水洗方式对橡胶混凝土的抗压强度和劈拉强度略有提高；NaOH溶液和CaCl2溶液改性对橡胶混凝土的抗压强度具有提高作用，其中NaOH溶液的改性效果更优。

改性剂对橡胶混凝土的作用机理研究

针对现有橡胶混凝土改性剂的研究结论存在较大差异的现象,分析了NaOH溶液和KH570两种改性剂的作用效果,发现有研究结果存在相悖现象。试验研究了两种改性剂对橡胶混凝土强度的影响,并对两种改性剂的作用机理进行了深入的分析。试验结果表明,改性剂的作用效果受橡胶品种的影响较大。分析认为,NaOH溶液和KH570对橡胶混凝土的改性效果均存在正负两个方面:一方面,改性剂能够增强橡胶颗粒与水泥石的黏结作用,提高橡胶混凝土的强度;另一方面,改性剂会增大橡胶混凝土的含气量,削弱混凝土的密实性,降低橡胶混凝土的强度。两种作用的相对强弱与采用的橡胶颗粒的品种有关。

橡胶混凝土复合改性剂的增强作用机理研究

用NaOH溶液和KH570对橡胶颗粒进行改性处理,研究两种改性剂的单一改性效果和复合改性效果以及复合改性处理过的橡胶颗粒的时效性。试验结果表明:两种改性剂的复合改性效果比单一改性效果好,最佳组合为20%浓度的NaOH溶液和1%质量分数的KH570,与基准橡胶混凝土相比,可提高抗压强度17.2%,但改性效果会随着存放时间的延长而逐渐消失,有效期以28 d为宜。

围海造陆工程中MICP技术固化黑砂硬壳层的基础研究

在围海造陆工程中,采用真空预压法固化淤泥质地基时需要在淤泥表层铺设一层黑色细砂层,来满足施工机械对地基承载力的要求。采用MICP技术固化这种黑砂,在快速增强其承载力的同时大大节约黑砂用量。主要研究了胶结溶液的静置时间、浓度、流速等对MICP固化黑砂的影响,分析了钙离子的利用率、固化砂柱碳酸钙的分布和无侧限抗压强度。试验结果显示,采用MICP技术固化黑砂是可行的,能够快速将砂柱的抗压强度提高至1.91 MPa,满足工程应用需要。试验数据结果显示,固化后砂柱的无侧限抗压强度与碳酸钙含量呈现幂指数关系。根据分析,MICP固化黑砂过程中适宜采用的胶结溶液的静置时间为3h,浓度为0.75 M,流速为10mL/min。