PE纤维与细橡胶颗粒对泡沫混凝土弯曲韧性的影响

研究了聚乙烯(PE)纤维及其与细橡胶颗粒复掺对泡沫混凝土弯曲破坏模式、峰值强度、能量吸收特性和弯曲韧性的影响,并结合孔结构分析和微观形貌观察探究了其作用机理.结果表明:PE纤维使泡沫混凝土出现多缝开裂模式,显著提升了其峰值强度、能量吸收能力和弯曲韧性;复掺细橡胶颗粒可以进一步提升泡沫混凝土试件的比能量吸收和弯曲韧性;掺入PE纤维可以降低泡沫混凝土的平均孔径;复掺细橡胶颗粒导致泡沫混凝土试件的平均孔径增大,联通孔增多,对其峰值强度有不利影响;PE纤维及细橡胶颗粒提升泡沫混凝土弯曲韧性的主要原因在于其削弱了裂纹尖端的应力集中,同时增强了能量耗散作用.

再生微粉性能激活研究及应用进展

再生微粉是以混凝土、砖瓦等为主要成分的建筑垃圾制备再生骨料过程中产生的粒径小于75μm的颗粒,其主要化学组成与粉煤灰类似,具有一定的潜在活性。将再生微粉作为掺合料使用,可减少对原材料的需求,减轻对环境的污染,实现资源的循环利用。再生微粉具有组成复杂、需水量大、活性指数低等特点,直接作为掺合料使用不利于砂浆或混凝土的性能,但再生微粉中SiO_(2)、CaO和Al_(2)O_(3)含量均较高,具有较好的活性潜质,经过适当的技术处理后可以有效激发其活性,提高利用效率。目前再生微粉主要激活方式有物理激活、化学激活和热激活。热激活可以燃尽再生微粉中的有机物杂质,改变部分物质组成,从而激发其活性;物理激活通过机械力增大了再生微粉的比表面积,从而提高了再生微粉活性;化学激活主要通过加入碱性激发剂等提供碱性环境或提供可参与反应的离子,从而促进水化程度提高再生微粉活性。相关学者对再生微粉的活性激发方法及其在砂浆和混凝土中的应用进行了深入研究,这对再生微粉的应用具有积极作用。本文基于已有文献资料,对再生微粉的物理性能、化学组成、激活方式、激活机理及应用现状进行了综合评述,分析了目前再生微粉研究存在的问题并展望了其应用前景,以期为再生微粉的高品质利用提供研究基础。

20°上臂倾斜位摄片法在肱骨外髁骨折中的应用价值

目的浅析20°上臂倾斜位摄片法在肱骨外髁骨折中的应用价值。方法选取2022年6月至2023年5月江西省儿童医院收治的50例肱骨外髁骨折患儿作为研究对象,所有患儿均采用传统正位与20°上臂倾斜位摄片法,手术结果作为金标准。并根据Jakob分类法进行二次评估,测量不同体位X线正位平片中骨块内侧与外侧的移位距离。结果50例肱骨外髁骨折患儿中,标准位摄片法的Jakob分型为:Ⅰ度29例、Ⅱ度17例、Ⅲ度4例;20°上臂倾斜位摄片法的Jakob分型为:Ⅰ度19例、Ⅱ度27例、Ⅲ度4例。经过测量可知,20°上臂倾斜位摄片法的异位距离大于标准位摄片法,差异有统计学意义(P<0.05)。20°上臂倾斜位摄片法准确率高于标准位摄片法,差异有统计学意义(P<0.05)。50例肱骨外髁骨折患儿中,手术结果为金标准,45例结果正确,5例结果错误;20°上臂倾斜位摄片法灵敏度为97.73%、特异度为66.67%、准确度为94.00%。结论在肱骨外髁骨折中采用20°上臂倾斜位摄片法,能够快速显示患儿肱骨外髁骨折的骨块移位程度,提高诊断的准确率,为临床治疗提供有利的参考依据。

富水岩溶地区隧道涌水预测与施工处置技术研究

针对贵州某隧道施工过程中遭遇一处连通地下暗河的大型溶洞引起隧道内大规模涌水的灾害进行研究,结合水文地质情况对涌水量进行预测和分析后,现场先对岩溶水进行初步释压,后采用水泥砂浆分步回填隧道上伏溶腔以封堵岩溶出水口;进一步采用集水管引排岩溶水的方式对剩余地下水进行二次加强处理,同时将集水管与隧道外侧的泄水洞相连,二者构成一套完整的引排水系统的处治手段。采用堵排相结合的原则有效地达到涌水处置目的,确保了隧道的安全施工,可为类似地层的隧道施工提供有益的借鉴。

自密实混凝土性能劣化对CRTS Ⅲ型板式轨道荷载效应的影响

充填层是CRTS Ⅲ型板式轨道的核心部件,由于板式轨道是典型的“三明治”结构,充填层易受环境的影响而出现性能劣化,从而对轨道结构不利。为探究充填层自密实混凝土性能劣化对板式轨道荷载效应的影响,采用ABAQUS软件并结合已有的充填层混凝土损伤研究结果,建立充填层整体损伤工况和更接近实际使用情况的充填层梯度损伤工况的轨道结构有限元模型,计算轨道结构在不同工况的列车荷载和温度荷载下,轨道板、充填层和底座板的应力与位移变化情况,分析充填层疲劳损伤对轨道结构整体性能的影响。结果表明,充填层混凝土的整体损伤将导致充填层刚度显著下降,在列车和温度荷载下,轨道板和充填层组成的复合板易出现各方向的位移,使轨道结构出现局部磨耗增加和轨道不平顺等现象;充填层受荷时各向应力均大幅减小,轨道板的总体应力上升且易出现应力集中,底座板应力相较于其上部结构受充填层性能变化的影响较小。充填层出现四周梯度损伤时,不同荷载作用下,从损伤区至未损伤区应力和位移表现为连续变化,未出现明显的应力集中和应力突变;不同荷载作用下,轨道结构出现损伤的区域应力明显下降,但未发生损伤的板中部区域应力上升,加速了板中部区域的动载疲劳效应,间接增加了轨道结构的疲劳损伤。

蒸养条件下机制砂混凝土的力学性能及干缩性能

为推动机制砂在预制混凝土构件中的应用,实现机制砂在建筑行业的更广阔应用,进而有效减缓天然砂资源短缺的问题,通过混凝土抗压强度、动弹性模量和干燥收缩试验等宏观性能测试和扫描电镜测试、压汞测试及显微硬度测试等微观测试方法,探讨养护条件和砂型对混凝土力学性能及干缩性能的影响规律及相应机理。试验结果表明:无论采用河砂还是机制砂,蒸养混凝土相较标养混凝土具有更高的早期力学性能和更低的干燥收缩,但高温导致水化产物分布不均,阻碍了后续的水化反应,使其后期力学性能出现不同程度的劣化。结合微观测试结果可知,孔径粗化、界面过渡区间隙增大和水化产物结构疏松是造成蒸养混凝土后期性能劣化的主要原因,但采用机制砂替代河砂能有效减弱蒸养热伤损效应产生的劣化影响。此外,蒸养机制砂混凝土相较蒸养河砂混凝土具有更高的力学性能和更优的微观结构,具体表现为:蒸养机制砂混凝土孔结构更加细化,界面过渡区间隙更小,同时基体显微硬度均值更高,整体密实度更高。但小于50 nm毛细孔增加将导致蒸养机制砂混凝土干缩变形增大。基于GL 2000收缩模型,通过引入考虑机制砂的影响因子,建立了蒸养机制砂混凝土干燥收缩预测模型,可较准确且有效地进行蒸养机制砂混凝土的干燥收缩预测。

粗骨料形态特征表征参数及其与混凝土性能关系的研究进展

粗骨料在混凝土中起骨架作用,是制备混凝土的重要原材料。粗骨料的形态特征直接影响混凝土中骨料间的堆积状态、排列方式、接触形式以及粗骨料与水泥砂浆的粘结性能,从而对混凝土的工作性能、力学性能和耐久性能造成显著影响。近年来,随着天然砂石资源逐渐稀缺,再生粗骨料和珊瑚粗骨料等绿色环保骨料逐渐用于混凝土中,但不同种类粗骨料之间的形态特征往往差异较大。因此建立粗骨料的形态特征表征体系以及明确其与混凝土性能之间的关系,有助于实现粗骨料的高品质利用以及混凝土配合比的优化及性能提升。本文基于粗骨料的形状、棱角和表面质地等形态特征,系统总结了粗骨料形态特征的表征参数及参数测量方法,对目前所采用的粗骨料形态特征的数值分析、重构方法及其适用范围进行了分析,最后讨论了粗骨料形态特征参数与混凝土性能之间的定量关系,并基于以上分析,提出了需要进一步研究的内容。

多重谐振水泥基声子晶体带隙特性研究

为了拓宽混凝土超材料弹性波衰减带的范围,本工作基于局域共振理论提出了一种多重谐振水泥基声子晶体。利用有限元方法,计算了多重谐振水泥基声子晶体的能带结构、本征模态和衰减特性,研究了带隙产生机理和影响因素,根据质量-弹簧系统推导了带隙估计式,分析了混凝土超材料充填层结构的减振性能。结果表明:多重谐振水泥基声子晶体在1~400 Hz频段内具有两个带隙,其中带隙的起始和截止频率由散射体Ⅰ、散射体Ⅱ和水泥砂浆基体的振动模式决定;包裹层的弹性模量、泊松比以及厚度是影响带隙的主要因素;由多重谐振水泥基声子晶体组成的混凝土超材料充填层结构在1~400 Hz频段内的加速度级均小于普通自密实混凝土充填层结构,特别是在带隙频段范围内振动降低了6~9 dB。

CRTSⅢ型板式无砟轨道自密实混凝土填充层自动灌注系统

传统的CRTSⅢ型板式无砟轨道自密实混凝土填充层灌注过程由人工完成,轨道板位移量超标、自密实层灌注不饱满现象时有发生。本研究发明了一套CRTSⅢ型板式无砟轨道自密实混凝土填充层自动灌注系统,灌注时能将轨道板位移量反馈给中转料斗自带的控制系统,智能控制灌注速度,防止轨道板位移超标,既节约了人工,又提升了灌注成功率。

基于能量转化原理的地铁板式轨道自密实混凝土本构行为

为了掌握地铁板式轨道充填层自密实混凝土(self-compacting concrete,SCC)在车辆荷载作用下的本构行为,通过对SCC进行单轴抗压试验,研究了不同应变率、橡胶掺量和尺寸对力学性能和能量演化规律的影响,建立了SCC的本构模型。结果表明:峰值应力的应变率敏感系数绝对值最大,弹性模量次之,峰值应变最小;橡胶延缓了能量的早期增长,而在峰值应力之后,橡胶则阻碍了弹性应变能的耗散,延长了总应变能和耗散能的快速增长;应变率越大,总应变能和耗散能增长越快,弹性应变能在峰值应力前的积累速率越快,峰值应力后的释放速率越快;建立的本构模型可以用于描述SCC在不同应变率条件下的应力-应变关系。

环境荷载对CRTS Ⅰ型CA砂浆抗压强度与弹性模量定量关系的影响

抗压强度和弹性模量作为材料力学特性的表现,两者存在必然联系。为研究CRTSⅠ型水泥乳化沥青砂浆(CA砂浆)抗压强度与弹性模量内在关系及环境荷载的影响,利用电子万能试验机对CRTSⅠ型CA砂浆进行应力-应变压缩实验,建立CRTSⅠ型CA砂浆抗压强度和弹性模量的定量关系,分析龄期、浸水时间和干湿循环次数对CRTSⅠ型CA砂浆强度和弹性模量定量关系的影响。结果表明:单轴应力条件下CRTSⅠ型CA砂浆具有明显的速率效应,且随着加载速率的增大,CRTSⅠ型CA砂浆的弹性模量和抗压强度均增大,当加载速率从0.03 mm/min增加至30 mm/min时,CA砂浆的抗压强度和弹性模量分别增大1.96倍和1.47倍;CRTSⅠ型CA砂浆的力学性能受环境荷载影响较大,CRTSⅠ型CA砂浆的抗压强度和弹性模量随着浸水时间和干湿循环次数的增大而降低;CRTSⅠ型CA砂浆的弹性模量随抗压强度的增大而增大;不同工况下,CRTSⅠ型CA砂浆的弹性模量均随抗压强度的增大而增大,两者呈线性关系,拟合优度均在0.97以上;CRTSⅠ型CA砂浆的弹性模量与强度由其组成及微观特征决定,CRTSⅠ型CA砂浆的龄期、浸水时间和干湿循环次数对这种内在关系基本无影响。

高速铁路板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆粘弹性的研究进展

水泥乳化沥青砂浆(CA砂浆)是高速铁路CRTSⅠ型和CRTSⅡ型板式无砟轨道的关键工程材料之一,起着调整、支承、传载、减振和吸振的功能。由于CA砂浆中含有乳化沥青,其力学性能具有明显的粘弹性特征。本文综述了CA砂浆在粘弹性试验、粘弹性本构模型和粘弹性数值仿真等方面的研究现状,指出了CA砂浆在粘弹性研究方面的不足。结合CA砂浆的服役环境,从不同配合比及不同影响因素下CA砂浆的粘弹性试验、粘弹性损伤试验及机理、CA砂浆的粘弹性损伤模型及其仿真等方面探讨CA砂浆今后粘弹性研究的主要方向,以期为高速铁路板式无砟轨道CA砂浆的设计优化、服役寿命预测及养护维修提供支撑。

高速列车的关键力学问题

在过去10年时间,中国和谐号系列高速列车经历了一系列速度上的飞跃.在最初引进消化吸收基础上,研制了新一代高速列车并大规模投入运营,伴随这一过程的大量试验与工程实践,大大促进了对高速铁路这样一个车-线-网-气流强耦合的复杂大系统中的关键力学问题的深入理解和全面研究.该文将从6个方面对高速列车研制和运行过程中的典型力学问题的研究进展以及未来的研究方向做一个梳理.考虑到这样一个大系统的复杂性,同时也为了使对高速列车感兴趣的技术与科研人员对这些力学问题有一个比较全面的认识,文中将分别就高速列车的空气动力学、弓网关系、车体振动与车体模态设计、车体运行稳定性、高速轮轨关系、关键结构的运行可靠性和列车噪声等方面的研究进行总结和展望.同时也对中国及国际高速列车发展趋势及其中的力学问题做了一个简要介绍.

电阻率法研究水泥早期行为

测定了水泥水化电阻率变化,根据浆体电阻率和Ca(OH)2含量的变化规律可将水泥水化分为初始期、诱导期、加速期、减速期4个阶段。诱导期开始时,浆体电阻率突然增大,热重/差示扫描量热综合分析表明此时可能生成了中间反应物水化铝酸钙。水化物包裹在水泥颗粒表面,形成保护层,阻止水泥进一步水化,水化进入诱导期,这与诱导期的"保护层理论"相符。电阻率微分曲线在加速中期有极大值,X射线衍射分析表明该极大值的出现与钙矾石(AFt)转化为单硫型铝酸钙水化物(AFm)有关。研究发现电阻率微分曲线与放热速率曲线的对应性较好,诱导期结束后浆体电阻率与其Ca(OH)2质量分数成线性关系,电阻率变化可反映水化程度变化。

铁路无砟轨道水泥乳化沥青砂浆力学性能

研究了不同应变率下CRTSⅠ型板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆单轴抗压特性.结果表明:在一定应变率范围内,CRTSⅠ型板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆抗压强度、最大应力应变和弹性模量均与应变率变化有一定的关系;CRTSⅠ型板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆力学性能的应变率敏感性大于同准静态条件的混凝土,且具有冲击韧性,其弹性模量的应变率敏感性有利于列车运行的稳定性.

深水张力腿平台与系泊系统的耦合动力响应

把张力腿简化为非线性梁结构,运用Hamilton原理,推导出平面情况下平台本体与张力腿系泊系统的耦合运动方程及边界条件;分析了不同流场条件下,两种不同张力腿模型(非线性梁和无质量弹簧模型)对平台动力响应预测结果的影响;分析结果表明:随着流场条件的不同,采用不同的张力腿简化模型得到的平台动力响应预测结果具有明显的不同。阐明了两种模型所得结果产生差异的原因。

基于图像处理技术的石灰石机制砂形貌研究

为定量研究不同粒级石灰石机制砂形貌特征及规律,使用数码相机和体式显微镜采集了4.750~2.360、2.360~1.180、1.180~0.600、0.600~0.300、0.300~0.150 mm和0.150~0.075 mm共6个粒级石灰石机制砂的数字图像(每一粒级以500粒为样本容量);基于数字图像处理(digital image processing,DIP)技术,使用软件Image-Pro Plus定量测定了样本的圆度、轴向系数和球度,通过分形理论计算了石灰石机制砂的分形维数;对不同形貌特征进行统计分析,并和天然河砂的形貌参数作了对比.研究结果表明:不同粒级石灰石机制砂的圆度、轴向系数和球度分布基本符合正态分布;不同粒级机制砂或河砂的圆度、轴向系数、球度和分形维数变化具有良好的一致性,砂粒形貌特征可采用任意一种参数表征;石灰石机制砂的圆度、轴向系数和球度分别为0.834~0.857、0.693~0.705和0.793~0.799,分别低于河砂5.0%、7.2%和3.3%,分形维数为1.046~1.056,高于河砂3.2%;提出了机制砂整形过程中圆度、轴向系数、球度和分形维数的建议取值范围,分别为0.880~1.000、0.740~1.000、0.820~1.000和1.010~1.025.

不同浸水历时水泥乳化沥青砂浆动态受压试验

水泥沥青（CA）砂浆试件历经0,7,14,30,60d水浸泡后,在电子万能试验机上进行了应变速率1×10-5-1×10-2s-1的动态压缩试验,研究了水浸泡历时与应变速率对CA砂浆抗压强度、弹性模量、峰值应变以及应力-应变全曲线等动态特性的影响.结果表明：水浸泡历时和加载应变速率对CA砂浆的力学性能影响明显;CA砂浆的抗压强度和弹性模量随应变速率的增大而增大;相同应变速率下,CA砂浆的抗压强度和弹性模量均随水浸泡历时的增加先减小后增大;CA砂浆的平均抗压强度最大降低幅度为46.31%,平均弹性模量最大降低幅度为44.91%;CA砂浆的峰值应变随应变速率与水浸泡历时的增加呈增大的趋势,且水浸泡对峰值应变的影响大于应变速率对峰值应变的影响.

电阻率法研究减水剂与水泥的作用

测定了掺β-萘磺酸甲醛聚合物减水剂(β-naphthalene sulfonate-formaldehyde condensate superplasticizer,FDN)和木质素磺酸钙减水剂(lignosulphonate superplasticizer,LS)水泥浆体的电阻率和流动度,以其第5min的电阻率为初始电阻率,并测定了其凝结时间。研究发现:FDN和LS对浆体电阻率影响不同,可用减水剂的吸附、溶解机理来解释浆体初始电阻率随FDN和LS掺量的变化。掺FDN水泥浆体的初始电阻率–掺量曲线可分为4个区:选择吸附区、有效吸附区、溶解电离区、电离饱和区,各区很好地反映了FDN的吸附与溶解特性。研究还发现掺LS浆体的最大初始电阻率与最大流动度对应的LS掺量相同,因此,电阻率法有望用于测定LS的最佳掺量。

铁路无砟轨道水泥乳化沥青砂浆吸振与隔振特性

采用加速度计测定了冲击荷载作用下普通混凝土与水泥乳化沥青砂浆(CA砂浆)试件以及试件下部钢板的振动加速度随时间的变化,并用落锤法对比了普通混凝土与CA砂浆的抗冲击破坏特性.研究表明:普通混凝土受到冲击后,其振动加速度随时间衰减不明显,且振动时间较长,其下部钢板也有类似规律;CA砂浆受到冲击后,其振动加速度表现为3个明显的衰减阶段,振动时间也要短于普通混凝土,同样CA砂浆下部钢板也有类似规律;与普通混凝土相比,CA砂浆表现出较好的吸振与隔振功能.抗冲击破坏的结果表明,CA砂浆的抗冲击性能优于普通混凝土.