粉煤灰地聚物混凝土性能与环境影响的综合评价

目前对粉煤灰地聚物混凝土环境影响评价大多数只考虑环境效益单方面的因素,而力学性能和耐久性能是材料在工程应用中的重要评价指标,材料选取需要同时考虑其力学性能、耐久性能与环境影响。因此,本工作采用生命周期评价(LCA)方法,选取抗压强度、抗硫酸盐侵蚀性能和环境影响为评价指标,设计九组配合比的粉煤灰地聚物混凝土进行环境影响和抗硫酸盐侵蚀的量化分析,利用灰色聚类评价方法建立综合评价模型。结果表明:(1)粉煤灰地聚物混凝土的环境影响主要来自原材料生产阶段,占比高达73%以上;(2)粉煤灰地聚物混凝土的环境效益随碱激发剂用量、粉煤灰用量和硅酸钠与氢氧化钠比值的增大而降低,碱激发剂用量对环境效益影响最大;抗压耐蚀系数越大其抗硫酸盐侵蚀性能越好;(3)在本试验中,配合比1的环境效益最优,配合比5抗硫酸盐侵蚀性能最优,配合比3综合性能最优。

考虑工业高位储仓设备与主体结构相互作用的地震响应分析

工业重型储仓因其存储量大、密封性好等特点在工业建筑结构中有广泛的应用。由于工业储仓相比结构总重占比较大,依托在地震作用下重型储仓与主结构发生相互作用。本文选取一高架式燃煤储仓作为研究对象,将储仓按简化荷载方式与精细化建模方式分别建立简化荷载模型与设备-结构一体化模型,研究了储仓与主结构相互作用对主体结构地震效应的影响。选取7条与设计反应谱匹配的地震波以开展动力时程分析,分析中考虑了单向输入与双向输入两种情况,对比了两类模型中主结构最大基底剪力、层间位移角分布,以及支承层局部构件内力的结果。分析结果表明简化荷载模型与设备-结构一体化模型在基底剪力与层间位移角等整体响应指标上的差异较小,最大相对差异不超过10%;在局部支承层结构构件及储仓支座反力的地震效应上差异较大,最大相对差异超过60%。受储仓晃动的影响,在单向与双向地震动输入下,一体化模型支座反力分别是简化模型的1.34倍和1.46倍。相比荷载简化模型,忽略重型储仓的空间晃动会低估主体结构梁、柱、支撑构件的地震效应,导致设计不安全。

不同再生骨料取代率的再生混凝土性能试验研究(英文)

再生混凝土是一种循环再利用建筑拆毁废弃物的实用而经济的材料,现已受到广泛地关注和讨论。为了更有效地应用再生混凝土材料,有必要对其基本性能进行研究,特别是为了指导在灾后重建中的应用,应该对来自灾区的再生骨料及其加工成的再生混凝土的性能进行研究。文中,试验测试了来自灾区再生骨料的物理和力学性能。通过不同再生混凝土的配合比设计,对比研究了具有不同再生骨料取代率的再生混凝土的力学性能以及不同龄期的再生混凝土强度。研究结果表明,再生骨料与天然骨料确实存在着一定的差别,比如表现在,再生骨料具有较高的孔隙率,其吸水率比天然骨料高出3.5倍,其密度比天然骨料降低10%,但具备可以接受的强度和表观形状。具有不同再生骨料取代率的再生混凝土表现出比天然混凝土具有更小的密度,抗压强度和抗拉强度。并且再生骨料取代率越高,其值降低越大。通过对不同龄期的再生混凝土的强度变化的研究,发现由于再生混凝土中再生骨料吸收的水分会随水泥水化作用缓慢地释放出来,从而促进了再生混凝土强度的发展,最后甚至可能超过天然混凝土的强度。另外,通过对试块受压破坏截面情况的观察,分析得到了再生混凝土和天然混凝土的失效模式。试验结果为进一步研究再生混凝土填充的中空钢管结构提供了参考。

从灾后重建探讨再生混凝土的研究现状及其应用发展

再生混凝土是再生利用废弃混凝土的一种新材料,具有显著的环境保护和经济利益优势,是实现建筑、资源、环境可持续发展的主要措施之一。特别是汶川大地震后,产生的建筑垃圾远远超过了我国年产建筑垃圾总量,给地震灾区的重建工作带来了巨大的挑战。结合国内外再生混凝土研究发展现状,介绍了再生混凝土的基本性能和其在结构应用中的表现;同时,结合组合结构的优势,探讨了钢管再生混凝土构件的力学性能和再生混凝土在钢管组合结构中的应用前景。提出在灾后重建工作中,我国发展再生混凝土研究和应用的必要性和可行性。

超前开挖距离对大跨度小净距隧道稳定性影响的有限元分析

小净距双孔隧道开挖过程中两孔之间的相互耦合作用是施工过程十分关心的问题,其相互影响与围岩类别、隧道跨度、隧道间距、开挖和支护方式有关。利用ANSYS有限元软件对重庆花土岗隧道开挖过程进行了数值模拟,计算了在两孔开挖方向上相距分别为10 m,30 m,50 m时,开挖对地表沉降、围岩变形和围岩应力的影响。研究表明,先行洞超前开挖距离的增大有利于隧道围岩的稳定,对本隧道采用超前开挖30 m的施工方案是可行的;基于ANSYS有限元对开挖过程的数值分析结果,指出小净距双孔隧道施工过程中重点监控与关注的位置。本文的分析方法和计算结果对小净距隧道设计、施工具有一定的参考价值。

小净距公路隧道小导管注浆工艺对围岩稳定性影响的有限元分析

利用Ansys有限元软件,对大跨度小净距隧道浅埋段施工过程中的小导管注浆措施的加固效果进行了数值模拟分析,揭示了施工过程中加固措施对隧道周边变形和初期支护结构的影响。研究结果表明:地表的沉降值和地层特征点的位移都有不同程度的减小,初期支护结构的弯矩最大值减小约20%~25%,加固措施对于围岩的稳定,特别是对中岩柱的稳定有及其重要的影响,加固效果主要体现在隧道下台阶的开挖过程中。分析方法和计算结果对小净距隧道设计、施工具有一定的参考价值。

粉煤灰基地聚物再生混凝土的力学性能和微观结构

试验利用再生粗骨料替代天然粗骨料,设计6组不同再生骨料取代率(0%、50%和100%)的碱激发粉煤灰基地聚物再生混凝土和普通再生混凝土的配比方案,测试了其密度、弹性模量、泊松比和抗压强度,对比分析了地聚物再生混凝土与普通再生混凝土的基本力学性能差异以及不同取代率对其力学性能的影响。并进一步通过扫描电镜对微观结构的观察,解释分析了试验中不同混凝土力学性能和破坏机制。试验结果表明,在不同的龄期,地聚物再生混凝土比再生混凝土具有更高的强度。随着再生骨料含量的增高,抗压强度、弹性模量和泊松比都逐渐降低。反应原理和生成产物的不同使得地聚物混凝土的基体和界面过渡区更加密实,是其获得较高强度的主要原因。

PBL剪力连接件的疲劳试验与分析

为了研究PBL(Perfobond Leiste)这种新型剪力连接件的抗疲劳性能,基于深圳南山大桥剪力连接件的尺寸和要求,设计并制作了6个PBL剪力连接件的推出试件进行疲劳试验.试验在MTS815机器上进行,采用常幅正弦波荷载,加载频率为3Hz,试验应力比为0.1.通过对试件进行常幅荷载的循环加载,观察试件中钢与混凝土块的相对滑移、连接件的破坏模式、疲劳寿命以及应变的特征等.试验结果表明:主要开裂方向为连接件底部斜向下呈45°,裂缝的宽度同裂缝与竖向的夹角成反比;疲劳荷载作用时,PBL连接件的抗疲劳性能良好,孔径越大试件的疲劳寿命越长;试验从一定程度上说明腹板越厚和疲劳荷载幅值越小,滑移量的增长速度越慢,同时孔径越大和疲劳幅值越小,滑移量的增长速度也越慢.

同一硫酸盐环境下地聚物混凝土与普通混凝土的耐蚀性能及机理分析

实验采用国家标准GB/T 50082-2009中推荐的混凝土抗硫酸盐侵蚀试验方法,将粉煤灰基地聚物混凝土(FGC)和普通混凝土(PCC)试样置于质量分数为5%的硫酸钠溶液中进行干湿循环侵蚀实验。以试样侵蚀后的结构形态变化、抗压强度损失、质量体积变化、动弹性模量变化为评价指标,并借助扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱(EDS)、电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)等分析手段对FGC与PCC在同一硫酸盐侵蚀环境中的耐蚀性能、损伤机理以及两者间的相互影响进行了研究与分析。结果显示,随着侵蚀周期的增长两种混凝土的抗压强度和体积均表现出先降低后上升的趋势;二者的最大质量变化率均较小,FGC为0.3%,PCC为0.6%;二者的动弹性模量变化均较为复杂。微观观测发现影响FGC和PCC结构形态的关键物质分别是粉煤灰颗粒与膨胀性产物。化学分析表明FGC与PCC间产生相互影响的原因是材料各组分在侵蚀液中的溶解与渗透。

再生粗骨料对粉煤灰基地聚物混凝土碳化性能的影响

本研究分别利用0%、50%以及100%的再生粗骨料取代天然粗骨料,制备了碱激发粉煤灰基地聚物再生混凝土和普通再生混凝土。测试和分析了试件在碳化3 d、7 d、14 d和28 d时的碳化深度、抗压强度的变化。采用研磨法,进一步测试分析了试件表面p H值的变化,同时使用扫描电子显微镜(SEM)观察了碳化反应前后微观结构的改变。研究结果表明,相比于普通混凝土,尽管粉煤灰基地聚物混凝土的微观结构更均匀密实,但是其抗压强度受碳化影响更明显,整体呈现下降趋势;再生粗骨料对两种混凝土的抗碳化性能都将产生不利影响,但对地聚物混凝土的抗压强度影响较小。

硫酸盐环境下粉煤灰基地聚物混凝土的性能发展与微观结构

试验将粉煤灰基地聚物混凝土试样分成G1、G2、G3三组,其中G1和G2分别置于清水中和质量分数为5%硫酸钠溶液中进行浸泡试验,同时采用5%硫酸钠溶液对G3组试样进行干湿循环试验。通过监测试样试验过程中的表观形貌变化、质量变化、动弹性模量变化、抗压强度变化,并借助扫描电子显微镜(SEM)对其细微观结构形态上的差异进行了对比分析。结果显示,测试周期内三组试样外观未见任何破损;试样质量最大变化率均较小,G1为1.7%,G2为1.5%,G3为1.2%;G1组动弹性模量下降,G2和G3却呈升高趋势;各组试样的抗压强度均有不同程度的增长,且G1、G2、G3三组的耐蚀系数均大于100%。微观分析发现暴露于硫酸盐环境中的FGC不会产生对结构有害的膨胀性产物。

粉煤灰基地质聚合物再生混凝土的抗硫酸盐性能研究

利用再生粗骨料替代天然粗骨料,设计了6组不同再生骨料取代率(0%、50%和100%)的碱激发粉煤灰基地聚物再生混凝土和普通再生混凝土的配比方案。依据国家标准GB/T 50082—2009中抗硫酸盐侵蚀实验方法,结合地聚物特性通过测定各组试件在不同循环次数下的抗压强度、质量和动弹性模量并结合微观结构变化进行对比分析。结果表明:侵蚀过程中RAC与GRC的质量变化率均较小,RAC最大为1.8%,GRC则为0.7%;3种不同RAC的强度发展趋势相同,但抗蚀系数表明RAC50的抗蚀性能最好;3种GRC试样侵蚀前后强度增长趋势相同,但强度值随再生骨料掺量的增大而减小,抗蚀系数显示侵蚀过程加速了GRC试样强度发展;RAC与GRC侵蚀试样的动弹性模量变化差异也反映了各自强度发展的不同机制;微观分析说明影响RAC试样抗硫酸盐性能的关键因素是孔隙结构,而决定GRC性能发展的主要因素是再生骨料自身的结构缺陷。

第三方载荷作用下埋地输气管道动力响应的数值模拟

强夯是导致埋地输气管道第三方破坏的主要载荷形式之一。强夯下埋地输气管道动力响应问题的本质是夯锤—土—埋地管道组成的体系在冲击荷载下的整体动力响应。利用LS-DYNA有限元商业软件,基于非线性动力学基本理论和动态算法,在半无限土介质中,通过对动力参数和接触参数的合理设置,在验证某工程实例的基础上,选取适当的本构关系,从夯击能量的大小、夯锤和管道之间的间距和管道表面复土深度三个方面对强夯冲击荷载作用下埋地输气管道的动力响应问题进行了数值模拟研究,得出了埋地输气管道在夯击荷载下的动力响应规律。结果表明,采用数值模拟方法对研究强夯冲击荷载作用下埋地输气管道的动力响应是可行的,其计算结果对埋地输气管道的风险评估、设计和施工具有一定的参考价值。

粉煤灰基地聚物混凝土的碳化性能研究

试验分别设计了碱激发粉煤灰基地聚物混凝土和普通混凝土的配合比方案。依据《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》(GB/T 50082-2009)中的碳化试验方法,使用浓度为1%酚酞酒精溶液分别测试了试件在碳化3d、7d、14d和28d时的碳化深度。测试和对比了两种混凝土在不同碳化时间的抗压强度的变化。同时,通过对试件的研磨处理,进一步测试了试件表面pH值的变化。并通过扫描电子显微镜(SEM)观察了混凝土碳化反应前后微观结构的变化,利用能量色散X射线光谱仪(EDX)分析测定了碳化前后元素的相对含量。研究结果表明,相比普通混凝土,粉煤灰基地聚物混凝土受碳化影响后期抗压强度变化不大,pH值变化较缓和,碳化前后元素相对含量差别不大,微观结构更均匀密实,因此其抗碳化性能更佳。

玻璃及玄武岩纤维对混凝土在碳化环境下抗氯离子渗透性能的影响

对普通混凝土、玻璃纤维增强混凝土、玄武岩纤维增强混凝土在碳化环境下进行了氯离子渗透试验。对比分析了不同碳化周期,3组混凝土碳化深度以及孔隙度的变化,进一步研究了碳化周期与纤维的掺入对混凝土抗氯离子侵蚀性能的影响,并通过扫描电镜观察了其微观结构。结果分析表明:掺入玻璃纤维和玄武岩纤维提高了混凝土的抗碳化性能,并且玄武岩纤维增强混凝土的抗碳化性能不受碳化周期的影响;碳化反应提高了混凝土抗氯离子渗透性能;碳化过程中纤维的掺入改善了混凝土的孔径分布,玻璃纤维与玄武岩纤维都能够提高混凝土的抗氯离子渗透性能;纤维使得混凝土微观结构更加致密。

聚甲醛纤维增强地聚物再生混凝土的力学性能研究

通过坍落度试验、立方体抗压试验及四点弯曲试验研究了聚甲醛(POM)纤维增强地聚物再生混凝土(PRGRC)的坍落度、抗压强度、抗折强度和弯曲韧性,并通过扫描电镜对微观结构进行了观测分析。结果表明:PRGRC的坍落度随POM纤维长度和体积掺量的增加而减小;POM纤维对PRGRC力学性能的增强效果显著,长度为6 mm的POM纤维增强效果更优,最佳体积掺量为0.5%,此时PRGRC的抗压、抗折强度较对照组分别提高了16.27%、51.19%,弯曲韧性指标为对照组的2.21~4.79倍。

一种基于面向对象模拟刃型位错运动图象及应力场的方法

位错是晶体中的一种线型缺陷,它在晶体中普遍存在,不仅影响着晶体的力学强度,而且对固体的许多物理性质均有重要影响.为了能形象地理解位错的基本性质,本文以刃型位错作为研究算例,通过编写Visual C++程序,成功地实现了对刃型位错原子动态图象及其应力场分量的计算机模拟,并详细阐述了程序设计原理和实现方法.本文的编程思想和通过定性及定量分析得出的结论对深入研究位错的特性提供了很好的参考思路.

粉煤灰基地质聚合物力学性能影响因素的研究进展

对地质聚合物技术做了一个简要的介绍,分别从原材料、激发剂、添加剂和养护条件四个方面对近年来国内外学者在粉煤灰基地质聚合物力学性能的影响因素方面所做的工作和研究成果进行了介绍。粉煤灰的物化特性对粉煤灰基地质聚合物的力学性能有决定性的影响;激发剂中的碱形式、碱浓度和硅含量对粉煤灰基地质聚合物的抗压强度影响较大;适当的添加剂能提高粉煤灰地质聚合物的抗压强度;相对较高的养护温度有利于粉煤灰基地质聚合物力学性能的发展。在所有的影响因素中,原材料的成分和性质是最难控制的因素。最后,对研究原材料对地质聚合物力学性能影响的研究给出了建议。

考虑多种强化机制土的内时弹塑性本构模型

为建立更符合实际情况的岩土的弹塑性应力应变模型,在考虑变形历史、围压、应变率、偏斜塑性变形对体积塑性变形影响引起的多种强化机制的基础上,合理地定义了广义时间标度,建立了考虑多种强化机制土和体量与偏量相互耦合的内时弹塑性本构关系。结合土的静水压缩载荷对偏斜响应影响小,而偏斜压缩载荷对体积响应影响大的实验事实,给出了模型参数分别用静水压缩实验数据和常规三轴实验数据确定的方法。用所建立的考虑多种强化机制的内时弹塑性本构模型对中密永定河砂的三轴响应进行了预测。由模型预测的砂土应力应变曲线与实验相吻合,并且能够较好的描述永定河砂的剪胀和剪缩现象。

粉煤灰地聚物混凝土的抗压性能研究

目前工业废料粉煤灰大量产生,而用粉煤灰制作地质聚合物混凝土可以大量处理粉煤灰,同时又低碳环保,节约能源。而粉煤灰地质聚合物混凝土能很好的用在建筑建设上,需要大量研究。故而本文针对地质聚合物混凝土的抗压性能进行了研究,主要是在3d、7d、28d测得地质聚合物混凝土与普通混凝土的抗压强度,研究地质聚合物混凝土随时间变化抗压强度的变化;通过与普通混凝土抗压强度比较,进一步研究地质聚合物混凝土的抗压性能。