可拓语义和形状文法下彝族太阳纹再设计研究

目的针对彝族太阳纹文化资源在设计转化中形意匹配不确定的问题,提出基于可拓语义和形状文法的产品设计方法。方法以彝族漆器中的太阳纹为研究对象,分析其文化因子并提取特征词汇,以构建可拓表征模型,从而量化纹样与文化语义之间的关系。计算语义的可拓空间,进行文化内涵与文化价值的评估,并将词汇语义进行图解,得到优度表征与核心语义。以最优图解语义集为制约因素,结合太阳纹的原始形状、色彩、图示等特征,对太阳纹进行形状文法推演,生成创新图案。通过图解语义,对新图案进行综合评估及形意适配度验证。结论可拓语义和形状文法在彝族太阳纹创新设计中具备有效性,为彝族太阳纹文化的传承发展提供参考路径。

荷载-环境耦合作用下钢筋混凝土柱退化过程分析

针对荷载与环境因素耦合作用下钢筋混凝土柱承载性能退化及柱截面应力重分布问题,以受轴压荷载和硫酸盐、氯盐侵蚀耦合作用的钢筋混凝土柱为研究对象,根据硫酸盐侵蚀混凝土损伤机理,建立了基于Kent-Park模型的混凝土腐蚀损伤本构模型。基于氯盐导致的钢筋锈蚀机理,给出了混凝土内锈蚀钢筋有效截面积的计算公式。最后,采用纤维网格法建立了荷载与硫酸盐、氯盐耦合作用下钢筋混凝土柱承载力和柱截面应力的计算方法,并进行了数值分析。结果表明,在荷载-环境耦合作用过程中,钢筋混凝土柱承载力逐渐减小,且柱截面应力发生了重分布现象,钢筋和未腐蚀混凝土的应力随腐蚀时间的增加而增大,而腐蚀后的混凝土应力由表及里逐渐增加。

加速溶蚀条件下铸铁管内衬水泥砂浆的孔结构演变规律

设计了一种用离心工艺制作的内衬水泥砂浆铸铁管试件,采用流动的6mol/L氯化铵溶液对水泥砂浆内衬进行加速溶蚀试验,并利用压汞(MIP)法和X射线断层扫描(X-CT)方法分析了水泥砂浆内衬孔结构的变化.结果表明:加速溶蚀过程中水泥砂浆内衬的孔结构变化明显,溶蚀150d时水泥砂浆内衬中的净浆层孔隙率(体积分数,下同)从溶蚀前的9.57%增加至35.49%,最可几孔径从17.11nm增加到26.30nm,并有少量危害孔(单孔体积大于4×10^(-6) mm^3)出现;溶蚀450d时水泥砂浆内衬中的净浆层孔隙率达到61.54%,并出现大量危害孔;水泥砂浆内衬中的砂浆层孔隙率和危害孔数量随溶蚀时间的增加而增加.

基于孔结构参数的混凝土气体扩散模型

提出了一种反映混凝土孔结构特征的毛细管束几何模型,并运用分形维数表征了孔数目、孔隙率和曲折度等参数.通过水饱和度与气体有效扩散空间的关系,建立了考虑水饱和度影响的混凝土气体扩散模型,并运用该模型分析了水饱和度、水灰比和环境温度等对气体扩散系数的影响.结果表明:水饱和度是影响混凝土中气体扩散性能的一个主要参数,当水饱和度达到85%(质量分数)时,对气体扩散系数的影响最为显著.

硫酸盐侵蚀下水泥基材料等效应力计算

针对硫酸盐侵蚀过程中水泥基材料的体积膨胀问题,运用盐结晶与微孔力学理论,建立了水泥基材料与其毛细孔隙内钙矾石晶体相互作用的代表性体积单元(RVE)及其力学分析模型,分析了一定钙矾石浓度下RVE内膨胀应力在微观尺度上的空间分布规律。通过均匀化方法,从宏观尺度上分析了RVE所在位置点的等效应力随钙矾石浓度的变化规律。分析结果表明,微观尺度上RVE内钙矾石组成的内球体各向受压,水泥基材料组成的外球壳径向受压、环向受拉;宏观尺度上RVE所在位置点的径向等效应力为压应力,且随钙矾石浓度的增加而增大,而环向等效应力为拉应力,也随钙矾石浓度的增加而增大。

硫酸盐侵蚀下混凝土抗压承载力退化过程的数值分析

针对硫酸盐侵蚀下混凝土结构的承载力退化问题,以混凝土柱为研究对象,利用Fick定律和化学反应动力学原理,给出了硫酸根离子在混凝土截面内的二维扩散反应模型;根据硫酸盐侵蚀混凝土的损伤机理及已有的硫酸盐侵蚀试验结果,获得了混凝土强度损伤程度与硫酸根离子浓度及侵蚀时间之间的关系;通过平截面假定,建立了考虑硫酸盐侵蚀影响的混凝土柱轴向抗压承载力时变模型及其数值计算方法,并将该模型的计算结果与已有硫酸盐侵蚀混凝土的试验结果进行对比分析,验证了该时变模型及数值计算方法的正确性;最后,利用所建立的模型,对一素混凝土柱中硫酸根离子传输、混凝土强度损伤和轴向抗压承载力退化过程进行了数值分析。

溶蚀与氯盐耦合作用下硬化水泥净浆性能的退化过程

为了获得溶蚀与氯盐耦合作用下水泥基材料性能退化规律,设计开展了硬化水泥净浆试件在1.0mol/L Na Cl、1.0mol/L NH_4Cl及1.0mol/L NaCl+3.0mol/L NH_4NO_3混合溶液中的浸泡腐蚀试验,并利用酚酞法、饱和干燥称重法、快速氯离子浓度测定仪和X射线衍射仪(XRD)对腐蚀进程中硬化水泥净浆溶蚀深度、孔隙率、自由氯离子含量及物相组成进行分析。结果表明,腐蚀过程中硬化水泥净浆溶蚀深度与时间平方根成线性关系;硬化水泥净浆孔隙率及氯离子传输速率均随着氢氧化钙的溶出而不断增加,一旦氢氧化钙完全溶出,其基本保持不变;钙离子的不断溶出,导致硬化水泥净浆内部化学环境发生改变,原有的结合氯离子变成自由氯离子。

输水环境下水泥砂浆-球墨铸铁管腐蚀过程电化学测试

该文针对输水条件下水泥砂浆-球墨铸铁管的腐蚀问题,设计制作了内衬水泥砂浆球墨铸铁管环试件,进行纯净水、6M硝酸铵溶液和6M氯化铵溶液扰动侵蚀下的管环试件线性极化电阻(LPR)和电化学阻抗谱(EIS)测试,分析了不同溶液中试件的线性极化电阻、腐蚀电流密度等电化学参数随腐蚀时间的变化规律,并评估了各试件在不同溶液中的腐蚀程度。结果表明,在120天的腐蚀时间内,纯净水中试件的砂浆层电阻、铸铁表面电荷转移电阻和腐蚀电流密度基本不变;硝酸铵溶液中,试件的砂浆层电阻下降明显,但铸铁表面电荷转移电阻和腐蚀电流密度基本不变;而在氯化铵溶液中,试件砂浆层电阻和铸铁表面电荷转移电阻均降低明显,且腐蚀电流密度远大于铸铁表面脱钝临界值;LPR与EIS所评估的试件腐蚀程度基本一致。

水泥净浆养护溶蚀全过程数值模拟

针对材料制备与环境服役过程中水泥基材料的性能演变问题,开展了水泥净浆薄片养护溶蚀全过程中主要物相及微结构演变的定量分析.首先,根据水泥的矿物组成及其水化机理,建立了水泥水化反应的简化模型及其主要水化产物浓度的计算方法;其次,利用Fick定律及质量守恒定律,建立了溶蚀条件下水泥净浆孔溶液中主要离子(K+、Na+、OH-及Ca2+)的传输模型;最后,与已有试验结果对比分析验证了模型的合理性,在此基础上,数值模拟了水泥净浆薄片试件养护溶蚀全过程.结果表明:所建立的模型可定量分析养护溶蚀全过程中水泥净浆孔溶液中主要离子浓度、孔隙率分布及氢氧化钙(CH)、水化硅酸钙(C-S-H)凝胶浓度的变化规律,且可用于软水环境下水泥基材料抗溶蚀性能的定量设计.

硫酸盐侵蚀下轴心受压钢筋混凝土柱应力时变过程的数值分析

针对荷载和硫酸盐耦合作用过程中钢筋混凝土柱的应力分析问题,在已有混凝土内硫酸根离子扩散反应模型的基础上,进一步给出了硫酸盐侵蚀引起的混凝土损伤程度与硫酸根离子浓度及腐蚀时间之间的关系,建立了与损伤程度相关的混凝土腐蚀本构模型及轴压混凝土柱截面应力的计算方法,并通过数值模拟分析了柱截面内硫酸根离子传输、腐蚀损伤程度变化、截面应变和应力分布规律。结果表明:硫酸根离子浓度和混凝土损伤程度在柱截面内呈梯度分布,且受二维交互效应的影响明显;随腐蚀时间的增加,截面损伤区逐渐向内移动且其宽度增加,而混凝土应力在损伤区呈先增加后逐渐降低、在未损伤区基本呈线性增加的趋势。硫酸盐侵蚀过程中,轴压混凝土柱截面应力发生了明显的重分布现象。

矿渣对粉煤灰–水泥复合浆体溶蚀性能的影响

为了在较短时间内获得矿渣对粉煤灰–水泥复合浆体溶蚀性能的影响规律,本文利用6M NH4Cl溶液,开展了不同矿渣掺量(10%和30%)下水泥净浆和20%粉煤灰–水泥复合浆体圆柱试件的加速溶蚀实验,通过酚酞滴定法、饱水–干燥称重法和扫描电镜(SEM/EDS)等测试,分析了加速溶蚀过程中矿渣掺量对各试件的溶蚀深度、孔隙率、微结构形貌及钙硅比等参数的影响。结果表明,各试件的溶蚀深度、孔隙率和钙硅比随矿渣掺量的增加而减小,且矿渣的掺入,可改善水泥或粉煤灰–水泥复合浆体的微结构,提高其微结构的密实性和C-S-H凝胶的稳定性,减缓粉煤灰–水泥复合浆体的钙溶蚀进程、减轻其钙溶蚀程度,提高了粉煤灰–水泥复合浆体的抗溶蚀性能。

硫酸盐影响下氯盐侵蚀钢筋的电化学及微观研究

针对氯盐与硫酸盐耦合环境下的钢筋混凝土腐蚀问题,以水泥净浆层代替混凝土保护层,设计制作了系列水泥净浆-钢筋试件,开展了单一氯盐及氯盐-硫酸盐复合溶液中各试件的Tafel极化、电化学阻抗谱(EIS)及微观形貌测试,分析了开路电位、腐蚀电流密度、双电层电容和弥散指数等电化学参数随腐蚀时间的变化规律,并评估了硫酸盐含量对氯盐环境下钢筋腐蚀进程及腐蚀程度的影响。结果表明,连续不间断的电化学测试及相应的参数拟合能准确表征钢筋的腐蚀动力学过程,且Tafel极化曲线法与EIS所得结论一致;硫酸根离子会造成混凝土保护层膨胀开裂,加快氯离子在混凝土中的传输速率,从而在加快钢筋混凝土腐蚀进程的同时也加剧了混凝土内钢筋的腐蚀程度。

氯化铵溶蚀下水泥基材料的固-液平衡方程

通过开展硬化水泥净浆与模拟孔溶液间的溶解平衡实验,获得了6 mol/L氯化铵溶液加速溶蚀条件下,硅酸盐水泥体系的固-液平衡曲线。实验得到的固-液平衡曲线与去离子水溶蚀条件下的平衡曲线相似,氯化铵溶液与去离子水溶液对水泥基材料具有相似的溶蚀机理。此外,氯化铵溶液溶蚀过程中还伴随着固相镁和固相硫的溶解流失,且其溶解流失规律与固相钙相似,也存在三个阶段,而固相Al和Fe基本不溶出。

腐蚀介质对硬化水泥浆体溶蚀特性的影响

为了获得腐蚀介质对水泥浆体溶蚀特性的影响规律,采用去离子水和6 M NH_4Cl溶液作为腐蚀介质,分别开展室温(25℃)环境下水灰比为0.45的硬化水泥净浆薄片试件的常规和加速溶蚀,并通过饱水干燥称重法、扫描电子显微镜(SEM/EDS)、X射线衍射法(XRD)等测试,分析了2种腐蚀介质中硬化水泥浆体的孔隙率、钙硅比及其物相组成和微结构的演变规律。结果表明,在25℃室温环境下,同去离子水相比,氯化铵溶液中水泥净浆试件孔隙率增加和钙硅比降低的速率均显著提高,而氯化铵溶液中溶蚀9 d后的试件微观形貌与去离子水浸泡360 d的微结构形貌基本一致,且溶蚀后的物相组成也基本相同;氯化铵溶液显著提高了硬化水泥浆体的溶蚀进程,并可较短的时间内获得其溶蚀特性,但并未改变溶蚀过程中硬化水泥浆体的物相组成和微结构特性,可作为混凝土等水泥基材料的加速溶蚀介质。

氯盐-硫酸盐环境下钢筋混凝土柱抗震性能退化过程的数值模拟

针对氯盐-硫酸盐环境中钢筋混凝土构件抗震性能的劣化问题,利用Fick定律、离子浓度与材料损伤的拟合关系,确定了硫酸盐侵蚀下混凝土的损伤本构模型,根据氯盐环境下钢筋锈蚀特征及法拉第定律建立了钢筋截面积损失时变模型,并通过OpenSees软件分析了柱构件在侵蚀环境中抗震性能的退化情况。结果表明:随着服役时间的增加,柱的受压、受弯承载力及刚度逐渐退化,构件的延性、滞回耗能能力先增大后减小;服役初期,增大轴向力能够提高构件受弯承载力,但服役超过一定时间后,该作用不明显;整个服役周期内,轴向力的增大都将造成构件弹塑性变形能力降低,故高轴向力作用下,构件的延性、滞回耗能能力均降低。

新工科背景下土木专业交叉学科与课程思政协同育人教学内容研究

新工科是全球科技革命驱动、国家重大战略需求及工程教育范式变革等多因素交叉汇聚下催生出的工程教育新形态;新工科背景下,土木专业的发展需与交叉学科知识紧密关联。在土木专业建设过程中,系统全面地开展交叉学科教学并不现实,故本文以“工程化学”课程为例,思考土木专业与工程化学的交叉关联,提出了教学内容的初步优化方案;同时,融入与化学知识相关的思政元素,实现新工科“树德立人”的核心教育理念。通过新工科的建设,对口输出人工智能、数字科技、元宇宙等新兴产业人才,实现土木、交通、机械、电信等传统工科专业的升级改造[3],从而在不远的将来培养出多元化、高精专的科研创新人才与工程技术人才,为我国走新型工业化发展道路、建设创新型国家、加强“一带一路”倡议中东欧国际合作、和实现人才强国战略注入新动力。

软水环境下粉煤灰对水泥净浆溶蚀特性的影响

为了研究软水环境下掺入粉煤灰对水泥净浆溶蚀特性的影响,该文制备了不同粉煤灰掺量的水泥净浆薄片,进行去离子水中薄片试件浸泡溶蚀实验。通过饱水-干燥称重法、乙二胺四乙酸(EDTA)滴定法、扫描电子显微镜(SEM/EDS)等测试,分析了各试件孔隙率、钙溶出量、钙硅比和微观形貌等随粉煤灰掺量和溶蚀时间的变化规律。结果表明,掺入粉煤灰可增加水泥净浆的初始孔隙率,且试件的溶蚀深度随着粉煤灰掺量的增加而增大,进而导致薄片试件溶蚀进程加快;但掺入粉煤灰可降低水泥浆体中氢氧化钙含量及钙溶出量和溶出速度,且其火山灰反应所生成的致密水化硅酸钙(C-S-H)凝胶可有效填充浆体孔隙,延缓溶蚀过程中试件的孔隙率增长和密实度下降,使薄片试件的溶蚀程度降低。

氯盐环境下矿渣对混凝土中钢筋腐蚀过程的影响

针对氯盐环境下钢筋混凝土的腐蚀问题,以不同矿渣掺量的水泥净浆层代替混凝土保护层,设计制作了系列钢筋混凝土试件,开展了氯盐溶液中各试件腐蚀过程的Tafel和EIS测试,分析了矿渣掺量对各试件中腐蚀电位、腐蚀电流密度、保护层电阻、钢筋表面电荷转移电阻等电化学参数的影响。结果表明,相比于未掺矿渣试件,掺矿渣试件在腐蚀初期的腐蚀电流密度较大,但随着腐蚀的进行,其钢筋表面电荷转移电阻的降低速率和腐蚀电流密度增大速率明显较小,这说明复合矿渣保护层削弱了早期的护筋能力,但能有效提高保护层对钢筋的整体抗腐蚀性能。

基于形状文法的明式家具纹样再设计方法研究

以明式家具二十四美为背景,对传统家具纹样进行提取和分析,运用形状文法理论,经演变重构组成新的装饰图案核心要素,实现传统家具纹样的形态演变与文化传承。选取典型的明式家具主体纹样,对其在构图规律、骨骼形式和图案寓意上进行研究分析,并对其造型、配色进行提取;以明式家具二十四美的美学法则为参考依据,对提取的纹样初始形态要素进行权重赋予、空间约束;通过以上手法进行形状文法的规则演绎,生成新图案;最后,得到符合现代审美的传统家具装饰纹样核心要素,并应用于现代产品设计上,展现了明式家具传统美学意蕴与我国传统文化的内涵与精髓。再设计的纹样元素既包含了传统文化的寓意和内涵又拥有现代审美的多元和时代感,为现代装饰设计应用传统纹样提供参考。

涂层对内衬水泥砂浆抗溶蚀性能的影响

利用称重法和X射线衍射方法对比分析了环氧涂覆水泥砂浆内衬球墨铸铁管与普通水泥砂浆内衬球墨铸铁管在遭受6M氯化铵溶液溶蚀后的孔隙结构、水化产物的变化,并利用EDTA法对比分析了加速溶蚀作用下两种球墨铸铁管钙离子溶出量的变化规律。结果表明经6M氯化铵溶液溶蚀后环氧涂覆水泥砂浆内衬浆体中的Ca(OH)2含量高于普通水泥砂浆内衬;环氧涂覆水泥砂浆内衬的孔隙率比普通水泥砂浆内衬的低,浆体微观结构致密;环氧涂层能较为显著的提高水泥砂浆内衬球墨铸铁管的抗溶蚀性能。