养护制度对超高性能混凝土强度的影响机理

超高性能混凝土(UHPC)具有优异的力学性能和耐久性,被广泛应用于各种工程,其中养护是保证其高性能的重要条件。本工作从养护制度角度出发,通过微观表征的方法,研究了不同养护制度(标准养护、蒸汽养护、干热养护和组合养护)对UHPC微观结构的影响规律,进而说明养护对UHPC强度的提升机理。结果表明:与标准养护相比,三种热养护均显著改善了C-S-H凝胶的形貌特征和空间分布规律,其中组合养护的改善效果最佳。此外,养护条件的改变也显著影响了内部纤维与基体粘结性能以及界面过渡区稳定性,这是由于高温高湿环境促进了水泥的二次水化,生成大量C-S-H凝胶,并消耗了氢氧化钙(CH)等弱胶凝性物质,进一步优化了混凝土内部孔隙,使其微观结构更为致密。这说明,必要的温湿度环境可有效改善UHPC的微观结构,这也是UHPC强度提升的重要原因。

非饱和砂浆氯离子传输与pH分布相关性研究

研究了非饱和砂浆在氯盐溶液中持续浸泡、干湿循环作用下的氯离子传输和pH分布,并考虑了碳化作用对氯离子传输的影响,重点分析了氯离子传输与pH分布的相关性。研究结果表明:干燥砂浆在NaCl溶液中持续浸泡不同时间后,氯离子浓度分布与pH分布没有表现出明显的相关性;然而,在干湿循环作用下,非饱和砂浆的氯离子传输与pH分布密切相关,砂浆近表层氯离子浓度的减小与pH下降具有一致性;非饱和预碳化砂浆经干湿循环之后的氯离子浓度分布与pH分布具有相同的特征,均呈"S"型,碳化作用使砂浆的pH分布发生改变,进而影响了氯离子传输行为。

破片头部系数对TNT冲击起爆临界速度影响规律研究

为研究破片头部形状在炸药冲击起爆中的影响,基于破片冲击起爆炸药的临界能量判据准则,结合LS-DYNA有限元软件,分别计算了正四棱柱破片、正六棱柱破片、圆柱破片、模拟弹丸破片(fragment-simulating projectiles,FSP)和球头形破片等5种破片冲击起爆TNT装药的理论和仿真速度阈值,并拟合出FSP冲击起爆炸药的理论头部形状系数。结果表明,在相同质量和撞击横截面积下,不同头部形状的破片撞击TNT装药的起爆阈值不等;起爆时间与破片的动能大小有关,动能越大,起爆时间越短。对于多边正棱柱类型的破片(如正四棱柱破片、正六棱柱破片、正八棱柱破片等),提出了以正棱柱的外接圆柱作为简化模型来计算多边形正棱柱破片冲击起爆TNT速度阈值,发现多边正棱柱破片横截面的边数越多,计算结果与数值模拟结果吻合越好。

基于模糊综合评判的油库毁伤评估方法

为了能够快速准确地预测典型油库工程在遭受武器打击后的毁伤情况,提出了一种基于模糊综合评判的快速评估方法.首先建立了包含油库毁伤等级划分、关键部件划分、关键部件毁伤准则的评估方法框架,然后运用区间层次分析法确定了各级关键部件的相对权重,最后运用模糊综合评判法实现了对油库工程系统的毁伤评估.将安全距离和压力-冲量曲线作为关键部件毁伤情况的判定准则,还考虑了武器爆炸效应及油罐爆炸的连锁反应.利用该方法对遭BLU-109/B战斗部打击后的半地下油库的毁伤情况进行计算,得到了该油库遭打击后所处的毁伤等级和预计所需的修复时间.结果表明,该方法规则清晰,计算高效,适合用于油库类目标在遭武器打击后的毁伤程度快速评价.

地下实验室与深地环境下的地球物理观测

地下实验室具有良好的低本底环境条件,为许多前沿学科研究提供了重要的实验场所,已经成为一个国家关键性的科学研究平台.目前国际上很多国家利用山体中的隧道空腔或地下矿井建立起众多的地下实验室,其中大多数进行天体物理和粒子物理实验与研究,部分同时进行着地球科学、岩体力学、地下生物等学科的相关实验.本文在介绍国际上一些重要地下实验室的基础上,着重对其在地球物理方面的观测与实验研究成果进行介绍;针对深部地下实验室所具有的“超静”与“超净”环境,阐述深部地下环境多种物理场观测所能达到的测量指标;针对深部地下实验室可实现的超高精度观测,讨论深地地球物理观测对目前仪器科学、装备与观测技术提出的挑战,及其将应对解决的诸多地球物理领域关键基础性科学问题.

基于X-CT的非饱和水泥基材料水分传输与渗透系数计算

利用X射线计算机断层扫描(X-CT)联合Cs离子增强技术连续监测水分在非饱和水泥基材料中的动态传输过程,建立水分传输距离与时间的关系,获得水分传输的毛细吸水系数,在此基础上提出了计算水泥基材料渗透系数的理论模型。系统研究了水灰比、粉煤灰掺量、矿渣掺量和砂体积掺量对水泥基材料毛细吸水系数和渗透系数的影响,结果表明:当水灰比从0.35增大到0.55时,硬化水泥浆体的毛细吸水系数从2.07×10^-4 m/s^1/2增大到3.22×10^-4 m/s^1/2,而固有渗透系数增大1个数量级;粉煤灰的掺入能有效降低浆体的水分传输性能,且粉煤灰的最佳掺量为30%(质量分数),当矿渣掺量为30%(质量分数)时,硬化浆体的固有渗透系数比掺同等质量粉煤灰的高1个数量级;当砂体积掺量从0%增加到40%时,砂浆的毛细吸水系数和固有渗透系数均下降,当砂体积掺量大于42.4%时,砂浆的界面过渡区(ITZ)连通,砂浆的毛细吸水系数增大。