内蒙古地区装配式地下管廊工程费用分析

装配式地下管廊的经济性一直是影响其推广的关键问题。为研究内蒙古地区装配式地下管廊的经济性,分析了在8种不同装配率条件下装配式管廊的土建工程费用,并与现浇管廊进行人工、材料、施工机具使用等比较,得出装配式管廊随着装配率的提升总人工工日消耗量的变化情况;得出装配式管廊叠合楼/墙板的价格和现浇整体式管廊工程费用相等时的价格平衡点;最终得到装配式管廊与现浇管廊相比,在模板使用量、脚手架使用量、环保节能等方面优势明显,具有良好的经济和环保效益的结论。

内蒙古中部隆盛庄古建筑青砖墙体冻害损伤研究

经分析,冻融是造成隆盛庄古建筑墙体产生病害的主要原因。为了进一步研究严寒环境对古建筑墙体损伤劣化的影响,通过对青砖试样进行冻融试验,分析冻融前后质量、抗压强度和表面硬度的变化规律;基于Weibull分布,分别建立了质量、抗压强度和硬度3个指标下的冻融损伤模型,并通过统一3个损伤模型的形状参数(m)值对模型进行了修正。结果表明:青砖材料的抗压强度、质量损失量和表面维氏硬度随冻融次数的增加呈指数型下降;相同冻融循环次数下,表面硬度的损伤程度远比质量和抗压强度的损伤程度大;建立的Weibull损伤模型与试验曲线具有较高的吻合度,修正后的冻融损伤模型可以较好地反映青砖在严寒环境下的损伤规律。

低温作用下钢纤维地聚合物混凝土力学性能研究

为研究低温作用下钢纤维地聚合物混凝土(SFGPC)力学性能的变化规律,利用自制低温环境试验装置研究不同温度(-30、-20、-10、0、20℃)、不同钢纤维体积掺量(0%、0.5%、1.0%、1.5%)对地聚合物混凝土破坏特征及抗压、抗折强度的响应规律,并借助扫描电子显微镜(SEM)对SFGPC进行微观结构分析,同时应用响应面法(RSM)构建SFGPC力学性能关系模型,提供一种可行的抗压、抗折强度预测方法。结果表明:-30℃下,当钢纤维掺量为1.5%时,SFGPC抗压、抗折强度分别为59.8、6.6 MPa,与-30℃下钢纤维掺量为0%时相比分别提升75%、65%,与20℃下钢纤维掺量为1.5%时相比分别提升41%、144%;随着钢纤维掺量增加,SFGPC内部黏结性与吸附能力增强,力学性能提高;利用RSM得到SFGPC抗压、抗折强度的预测模型,预测值与试验值的相对误差分别小于5.7%、8.0%。

冻融循环作用下天然浮石混凝土孔隙结构演变特征

采用核磁共振技术,对冻融循环后的LC20和LC30强度等级的天然浮石混凝土进行孔隙结构损伤特性研究,得到两种强度等级的天然浮石混凝土不同冻融循环次数的孔隙度、横向弛豫时间T_(2)谱分布及孔径分布。结果表明:随着冻融循环次数的增加,天然浮石混凝土的孔隙度先经历一段比较平缓的阶段,出现“拐点”后便呈现上升趋势,LC20和LC30天然浮石混凝土在0~25次冻融过程中没有发生损伤,在冻融循环次数100次和150次时,出现大尺寸孔隙中填充了部分小颗粒现象;两种强度等级天然浮石混凝土在冻融环境下,孔隙占比规律均为多害孔>少害孔>无害孔>有害孔,变化范围最大的是多害孔。

钢结构聚氨酯涂层力学性能及抗冲击性能的有限元分析

利用有限元分析软件ABAQUS建立聚氨酯涂层微米压痕试验过程的二维平面模型,获得聚氨酯涂层材料荷载-位移曲线;同样采用该软件建立球体冲击钢结构聚氨酯涂层的三维模型,研究冲击荷载作用下聚氨酯涂层厚度对能量转化系数、接触冲击力时间历程及靶材残余应力的影响规律。结果表明:随着涂层厚度增大,能量转化系数先增加后减小,涂层厚度0.2mm时,能量转化系数达到最大,为0.943;涂层对冲击有明显的减缓作用,且减缓作用随着涂层厚度增加而增大;无涂层钢板和涂层厚度0.2mm钢板的残余应力较大,涂层厚度超过0.4mm后,残余应力相对较小;涂层最佳厚度为0.8mm,其屈服强度为1.86MPa。

区域特殊环境对钢结构涂层基本力学性能影响

采用模拟自然环境下工程材料耐久性损伤试验系统和人工加速紫外老化试验箱,对钢结构涂层进行高低温循环试验和紫外老化试验,分析内蒙古中西部地区区域特殊环境对钢结构涂层基本力学性能的影响.结果表明:高低温循环作用使钢结构涂层的氢键化程度增加,分子间作用力增大,经历50个高低温循环后钢结构涂层的硬度提高了24.74%,涂层/基材附着力先增大后减小,最终减小了18.3%;紫外老化作用使钢结构涂层中C—N和C—O键断裂,紫外老化3 a后钢结构涂层的硬度降低了44.37%,涂层/基材附着力减小了22.7%.

不同敷设位置的毛细管网席对蒙古包内热环境的影响

在分析传统蒙古包室内热环境的基础上,为提高传统蒙古包室内热环境的舒适度,利用计算流体动力学模拟软件建立以毛细管网为散热末端的热水采暖系统,模拟不同敷设位置的毛细管网席对蒙古包室内热环境的影响。结果表明:在35/30℃的供/回水温度下,毛细管网席分别敷设在地面、竖向敷设高度0、0.3、0.5 m时,室内人员活动区域的平均温度均在16℃以上;室内风速小于0.1 m/s无吹风感;地面敷设时室内水平方向温度分布均匀,竖向敷设只有在0.3 m时均匀;四种敷设方式垂直方向0.1~1.1 m处的垂直温差在3℃以内,但竖向维护结构敷设时0.1 m处的温度在15℃左右,不满足规范要求。因此四种工况下蒙古包内敷设毛细管网席位置以地面敷设最优,竖向维护结构敷设时,0.3 m>0 m=0.5 m。

温度和炭黑对天然橡胶影响的分子动力学模拟

天然橡胶(natural rubber,NR)是常用的耗能减震材料,但温度及填料对其有明显影响。为了更好地发挥天然橡胶的力学性能,采用分子动力学(molecular dynamics,MD)方法,研究了温度与炭黑含量对天然橡胶静动态性能的影响。结果表明,随着温度的升高,定伸应力逐渐降低,储能模量下降,损耗模量上升,体系特征由玻璃态转变为黏流态,这表明温度极大影响了链段的运动,从而影响力学性能。此外,炭黑与分子链存在吸附作用,能有效增强材料的定伸应力、储能模量和损耗模量,对玻璃化温度也有提升效果。但填充比例达到40%后补强效果减弱,这可能与炭黑比表面积下降有关。

脱硫石膏强度及耐水性改善方法研究综述

针对脱硫石膏强度及耐水性改善方法和改性机理做了系统的归纳与分析。详细阐述了水泥、各种矿物掺合料、有机硅防水剂以及其他有机乳液等对脱硫石膏及其复合胶凝材料的强度和耐水性的影响,对各种改性方法的作用机理、优点以及不足之处进行了讨论。结果表明:掺入适量的水泥和矿物掺合料时会生成水硬性产物,脱硫石膏的强度和耐水性得到一定的改善,但是掺入过量时会造成不利的影响;水泥、粉煤灰和脱硫石膏之间的比例变化会对胶凝体系的强度和耐水性产生较大的影响;有机硅防水剂可以在脱硫石膏表面形成一层疏水性薄膜,显著提升脱硫石膏的耐水性,当与矿物掺合料复合作用于脱硫石膏时可以得到更好的力学性能和耐水性能;其他类型的有机防水剂均能改善脱硫石膏的耐水性,但是大部分会改变脱硫石膏的晶体形貌,对脱硫石膏的强度和耐水性产生不利影响;目前脱硫石膏的改性材料都比较复杂,单独作用时综合性能不佳,需要进一步研究与探讨更加简单、有效的改性材料和方法。

基于分形理论的古建筑青砖冻融损伤研究

研究了冻融循环作用下青砖的表观形貌、质量损失率、相对动弹性模量、抗压强度及孔结构的变化规律,并结合分形理论建立了分形维数与抗压强度、孔隙率及抗冻性能的关系.结果表明:随着经历冻融循环次数的增加,青砖表面的小孔劣化为大孔,然后逐渐延伸形成裂缝,导致质量损失率不断增加,相对动弹性模量和抗压强度均呈下降趋势;经历冻融循环后青砖内部孔具有明显的分形特征,其分形维数在2.9642~2.9827之间;经历冻融循环后青砖的分形维数与抗压强度呈正相关,与孔隙率呈负相关,与抗冻性能具有高度的相关性;分形维数可用于评价青砖微观孔结构的变化,也可以反映经历冻融循环后孔结构对青砖宏观性能的影响;研究结果可以为寒冷地区古建筑青砖的保护及耐久性损伤研究提供理论依据.

基于DIC古建筑青砖受冻融循环作用的损伤演化

以内蒙古隆盛庄古建筑青砖砌体为研究对象,通过数字图像相关(DIC)技术,研究古建筑青砖在冻融循环作用下的损伤破坏规律,采用双因子——损伤程度因子和损伤局部化因子来表征古建筑青砖的单轴压缩损伤过程,并根据双因子损伤演化曲线建立了不同冻融循环次数下的损伤演化模型.结果表明:古建筑青砖在单轴压缩下的破坏过程可分为初始损伤闭合阶段、线弹性损伤阶段、弹塑性损伤阶段和塑性损伤阶段4个阶段;随着冻融循环次数的增加,青砖表面应变集中程度增大,使其承载能力降低;冻融循环会缩短双因子曲线的线弹性阶段,同时利用双因子建立的损伤演化模型能有效反映冻融循环作用下古建筑青砖材料的损伤演化过程.

温拌再生沥青砂浆二次老化前后抗反射开裂性能评价

为研究温拌再生沥青路面的抗反射开裂性能,结合Overlay Tester(OT)试验与数字图像相关(Digital Image Correlation,DIC)技术,研究了长期老化后废旧沥青混合料(Reclaimed Asphalt Pavement,RAP)掺量对温拌再生沥青砂浆抗反射开裂性能的影响。研究结果表明:经过二次老化后,RAP掺量对温拌再生沥青砂浆的抗反射开裂性能影响显著,二者成负相关关系;在相同的老化条件下,不同RAP掺量的再生沥青砂浆裂缝扩展规律基本一致,二次老化后再生沥青砂浆的反射裂缝在初期开裂速度加快。

钢结构镀锌涂层冲蚀磨损表面形貌及粗糙度

我国西北地区风沙特殊环境对该地区钢结构的耐久性和安全性影响严重。利用风沙环境侵蚀实验系统、扫描电子显微镜(SEM)和激光共聚焦显微镜(LSCM)研究钢结构镀锌涂层受风沙冲蚀磨损损伤行为和损伤形貌,并分析其表面粗糙度。结果表明:涂层材料的冲蚀损伤行为更加依赖于冲蚀角度,在不同冲蚀角度下风沙流对涂层材料的冲蚀磨损过程同时存在类似表面划伤和挤压变形剥落;涂层材料的冲蚀坑深度随着冲蚀速度的增大而增加,在90°时冲蚀坑深度大于45°时的冲蚀坑深度;在相同的冲蚀速度下,45°时表面平均粗糙度Sa和均方差Sq较90°时大,在相同的冲蚀角度下,Sa和Sq均随速度的增大而增大。在冲蚀中后期,粒子对凹凸不平的表面冲蚀磨损破坏严重,试件表面峰谷的形成和破坏导致冲蚀率增加。

基于分子动力学模拟的再生剂-老化沥青扩散机理

采用Materials Studio(MS)分子动力学模拟软件对再生剂-老化沥青扩散体系进行研究.以沥青四组分试验为基础,选取12种分子模型构建再生剂分子组、复合水老化沥青分子组和复合紫外老化沥青分子组.针对在不同模拟时间、模拟温度和沥青成分条件下的老化沥青扩散体系进行模拟,得到扩散体系的扩散系数.结果表明:随着模拟时间的延长,再生剂在老化沥青扩散体系中的扩散系数变小,同时在复合紫外老化沥青扩散体系中的扩散系数小于复合水老化沥青扩散体系;随着扩散温度的增加,扩散系数增速逐渐变缓;再生剂中油性成分(芳香分和饱和分)的扩散系数大于极性成分(胶质和沥青质),芳香分由于多为链状且相对分子质量较小,其扩散速率在4种组分中最快.

碱-矿渣-偏高岭土基地聚物干燥收缩研究

碱-矿渣-偏高岭土基(ASM)地聚物具有可常温固化、快凝早强、耐腐蚀等特点,但其收缩率较大,限制了工程领域中的广泛应用。研究了激发剂模数、激发剂浓度及液固比对ASM地聚物干缩性能的影响机制。结果表明:ASM地聚物的干缩率随着激发剂模数的增大而增大,随着激发剂浓度的增大而减小,随着液固比的增大而增大。在碱激发剂作用下,ASM地聚物发生了地质聚合反应和矿渣水化反应,当体系中以矿渣的水化反应为主导反应时,内部结构产生更多的孔隙及更大的孔径,且硬化浆体疏松开裂,干缩率较大。

碳化对混凝土孔结构的影响

通过对混凝土快速碳化试验和微观孔结构测试,研究了碳化龄期对碳化深度和碳化区试样密度的影响,分析了碳化区孔隙率和孔径大小随碳化龄期的变化规律,采用灰熵法探讨了4种孔隙对碳化区密度的影响程度,并基于热力学分型模型计算得到各个碳化龄期下碳化区孔结构分形维数。结果表明:混凝土碳化深度随碳化龄期的增加而增加,密度随碳化龄期先增加后减小,7 d时密度最大;碳化填充了多害孔和有害孔,提高了无害孔比例,并使多害孔更好的分散,连通和集聚了少害孔;对碳化区密度影响最大的是有害孔表面积,其分形维数随碳化龄期的增加出现了先降低后增加的趋势;碳化区密度与有害孔分形维数相关性良好,碳化区密度随有害孔分形维数的增加而减小。

压剪复合作用下镁基盐发泡混凝土墙体力学性能试验研究

对镁基盐发泡混凝土试验墙体进行了压剪复合作用下的力学性能试验,研究了镁基盐发泡混凝土墙体不同轴压比工况下的力学性能,对比分析了三种轴压比和水平荷载组合作用下墙体的变形位移、破坏过程、破坏机理等性能。结果表明:在压剪复合作用下随着轴压比的增大,试验墙体的开裂荷载、开裂位移、极限荷载、极限位移、破坏荷载都相应增大,但破坏位移相对减小,墙体的弹性工作阶段可以得到延长且墙体的局部变形能力更强;在压剪复合作用下试验墙体的裂缝扩展形式为自截面边缘向内部逐渐发展的近似水平裂缝,为典型的正截面弯曲破坏;在压剪复合作用下试验墙体的破坏机理是当墙体内一点处最大拉应力超过材料单向应力状态下的极限拉应力,材料就会发生破坏;在压剪复合作用下试验墙体的变形能力较差,是一种脆性构件且总体应力与其材料强度相比一直处于低应力状态。

热老化下沥青胶浆微观结构及自愈合性能评价

为研究热老化作用下沥青胶浆的自愈合特性,针对3种沥青胶浆,利用原子力显微镜(AFM)、动态剪切流变仪(DSR)、弯曲梁流变仪(BBR)进行微观结构、疲劳—愈合—再疲劳、蠕变—愈合—再蠕变测试,通过2个愈合指数(HI_(1)和HI_(2))研究了愈合温度、沥青种类、粉胶比、老化程度、破坏程度及愈合时间对沥青胶浆自愈合性能的影响.结果表明:老化后基质沥青胶浆中“蜂形结构”变化显著,而老化后SBS改性沥青胶浆和胶粉改性沥青胶浆的微观结构较为稳定,微观结构的改变潜在影响沥青胶浆的自愈合性能;基于累计耗散能建立的愈合指数HI1和基于时间轴与劲度模量主曲线在双对数坐标下所围面积SA而建立的愈合指数HI2能很好地反映沥青胶浆的自愈合性能;低粉胶比沥青胶浆的自愈合能力更好,老化程度的加深导致沥青胶浆的自愈合能力降低,经历低温后改性沥青胶浆的愈合能力较好.

生活垃圾焚烧灰渣代砂混凝土配合比及力学性能试验

对生活垃圾焚烧灰渣代砂作为混凝土细骨料进行了试验研究。从有毒物质浸出、筛分、压碎指标等分析了生活焚烧垃圾灰渣的骨料特性,并对5种水胶比、3种代砂率的生活垃圾焚烧灰渣细骨料混凝土进行了配合比试验及力学性能试验。试验结果表明,生活垃圾焚烧灰渣多孔、吸水率高、压碎指标低,具有一定的潜在水硬性;通过增加减水剂等合理配合比设计,可以配出工作性能满足工程要求的生活垃圾焚烧灰渣细骨料混凝土;生活垃圾焚烧灰渣细骨料混凝土强度要低于同配合比条件的普通天然砂混凝土,尤其是100%代砂率焚烧灰渣混凝土28 d抗压强度仅为普通天然砂混凝土的一半左右,50%代砂率焚烧灰渣混凝土抗压强度更接近普通天然砂混凝土。

钢结构涂层冲击损伤特性及弹塑性特征分析

采用自动球压冲击仪对钢结构聚氨酯涂层进行冲击试验,研究不同冲击高度下钢结构涂层冲击损伤区压痕的扩展规律,并通过计算动态硬度和恢复性系数来分析钢结构涂层的弹塑性特征.结果表明:随着冲击高度的增加,压痕尺寸不断增大;压痕应力随着压痕应变的增大先降低后再略有回增,此时涂层基本失去了防护效果;压痕内部及边缘产生环向裂纹、径向微裂纹及长裂纹,涂层在径向长裂纹末端2~3 mm范围内发生凸起;动态硬度和恢复性系数随着冲击高度的增加逐渐下降,涂层抗变形能力降低.