中国古建筑木结构修复加固技术分析与展望

以古建筑穿斗式和抬梁式等主流木结构为研究对象,针对裂缝、糟朽、弯垂、拔榫滚动等典型的损伤形式,分类综述了中国古建筑传统木结构修复加固技术及现代相关技术.基于建筑遗产保护的原则,对几类木结构修复加固技术利弊进行评价.分析发现,传统木构修缮技术并不能完全符合现代建筑遗产保护的需求,而现代技术尚不能较好地弥补传统技术体系不足.对此,借鉴国内外古建筑木结构修复加固最新的实践探索,从理念、工作流程、技术内容等方面,进行了探讨和展望.在理念上,应满足建筑遗产价值保护需求,并考虑中国建筑文化、审美特点;在流程体系上,应综合多学科的现代技术手段,建立系统严谨的流程体系;技术上,应在传承和探索传统技术基础上积极引入新材料、新技术,以弥补传统的不足.

基于多元分析的北京市通州区主要河流水质时空变化

为评估北京市通州区域河流水质时空变化状况,选取该区域主要河流的8个监测断面于2012—2020年间的水质监测数据进行分析.水质监测指标包括溶解氧(DO)、化学需氧量(COD_(Cr))、氨氮(NH_(4)^(+)-N)、总磷(TP)、生化需氧量(BOD_(5))、高锰酸盐指数(COD_(Mn))、粪大肠菌群、硫化物和挥发酚等9项.借助单因子水质标识指数法、箱线图法及主成分分析法,研究了通州区河水水质时空特征和污染来源.结果表明,通州河流枯水期的水质比丰水期差,下游的水质比上游差,主要污染物有高锰酸盐指数、粪大肠菌群、氨氮、总磷等.这些污染物的类型主要与这些河流所承担的城市排污任务有关.同时从时间上分析,自2016年起通州河流总体水质得到大幅度改善,并持续好转,由此可见近几年通州河流治理效果较好.建议相关管理部门加大对河流、河道、渠道等水系周边环境的修复和建设力度,加强智慧河湖管理平台建设,实现精细化治水、智能化管河.最后,还应拓展宣传渠道,提高市民保护意识,自觉巩固和维护水环境的治理成果.

北京延庆和怀柔明代长城灰浆微结构剖析对比研究

长城是世界文化遗产,长城灰浆是其保护修缮中的关键材料。本研究通过X射线荧光光谱分析、X射线衍射分析、热重分析、场发射扫描电镜、傅里叶红外光谱分析等对延庆及怀柔地区长城砌筑灰浆以及延庆长城不同部位灰浆的成分组成、晶体结构、微观形貌等进行系统剖析。结果表明,延庆和怀柔地区长城砌筑灰浆成分差异较大,怀柔灰浆中Mg、Si和有机物含量远高于延庆灰浆,这是由于怀柔灰浆石材原料中可能含有较多的菱镁矿,而且怀柔灰浆中含有少量的砂子。两地砌筑灰浆中均含有糯米,糯米使CaCO_(3)晶粒尺寸变小,结构更致密。同一地区不同部位和用途的灰浆组成也存在差异:灌浆灰浆与其他种类的灰浆差异较大,含有较多的砂子和石子,石缝灰浆中含有少量的细砂;路面砌筑灰浆碳化不充分,含有少量的Mg(OH)_(2)和Ca(OH)_(2);砖砌筑、勾缝、路面砌筑灰浆中检测到糯米的存在,灌浆和石缝灰浆中未检测到糯米。本研究将为长城修复灰浆的配制提供理论依据。

城市片区级遗产廊道构建研究——以北京大兴区凤河为例

遗产廊道可整合、利用特殊文化资源形成线性景观,为开展遗产综合保护利用提供了新途径。北京大兴区凤河流域沿线文化景观赋存丰富,是一处典型的城市片区级复合型文化遗产,在北京大力建设水城共融的背景下,为对其进行系统性保护,开展了遗产廊道建设适宜性评价,发现其综合价值较高。在此基础上,确定了遗产廊道主题、构成要素等,形成了完整的遗产廊道构建途径,有助于地域特色文脉传承以及凤河文化带建设。同时,为突出线性空间与其所在区域互动过程中所产生的文化特殊性,提出以下构建建议:恢复地标,增加遗产可读性;传承地志,延续地脉;通过增设现代设施与载体化展示移民文化以提高生活关联度。

无熟料胶凝材料胶砂与混凝土性能的试验研究

以矿渣、粉煤灰、钢渣、铁尾矿微粉、熟石灰、脱硫石膏等为原材料研究无熟料胶凝材料的制备及其胶砂、混凝土性能。结果表明:无熟料胶凝材料标准稠度用水量在28.5%~30.5%之间,初凝时间均大于150 min,终凝时间在200~460 min之间;不掺加水泥的无熟料胶凝材料,早期钢渣含量较高的通用胶砂抗压强度较高,其专用胶砂抗压强度也较高且56 d时可达50 MPa;掺入不超过胶凝材料5%的P·Ⅰ型硅酸盐水泥的无熟料胶凝材料,钢渣含量较低、石膏含量较高的通用和专用胶砂抗压强度都相对较高,较优组别专用胶砂抗压强度28 d可达35 MPa,56 d达到45 MPa;选用胶砂强度较优的胶凝材料配比进行混凝土试验,无熟料胶凝材料混凝土工作性能良好,28 d抗压强度满足C20~C25混凝土强度要求,56 d满足C25~C30混凝土强度要求。

金属有机框架材料用于海水提铀的研究进展

随着核能需求的增加,从海水中提取铀作为传统铀资源的补充或替代具有重要意义。金属有机框架材料(MOFs)具有高的比表面积和可调控的孔结构,作为一种新兴的除铀吸附剂,在学术界已引起了广泛关注。针对MOFs在海水中吸附铀时存在的水稳定差、选择吸附性差和分离困难等关键问题,研究发现可以通过定向官能化改性和与异相材料复合来提高海水提铀性能。本文简要介绍了MOFs材料在水中提取铀的结构优势,分析了水稳定性的影响因素,列举了具有代表性的三类高水稳定性MOFs材料特性,重点总结了该三类MOFs应用于海水中提取铀的性能以及机制研究,同时比较了原始MOFs、表面官能化MOFs和MOFs复合材料的提铀性能。基于MOFs的结构特征与对铀酰离子的吸附作用机制,得出除铀MOFs吸附剂的未来发展方向是提高水体稳定性、进行MOFs表面功能化以及拓展多种材料复合方式。

基于响应面法的混杂纤维-复合胶凝材料体系优化设计

为克服大掺量复合胶凝材料体系力学性能差的缺点,采用响应面法对混杂纤维复合胶凝材料体系进行优化,以钢纤维掺量、聚丙烯纤维掺量和脱硫石膏掺量为变量因素,以胶砂28 d抗折强度和抗压强度为评价指标,建立预测模型,并进行胶砂及混凝土试验验证。结果表明:当钢纤维体积掺量为0.4%、聚丙烯纤维体积掺量为0.116%和脱硫石膏质量掺量为8%时,复合材料的工作性能和力学性能均达到最优,28 d抗折强度和抗压强度预测值分别可达7.0和37.4 MPa;抗折强度和抗压强度的预测值和试验值相对误差仅为2.86%和1.32%,抗折强度和抗压强度试验值的标准差分别为0.1488和1.3459,该响应面法预测模型预测精度高,具有准确性和科学性。本研究印证了复合胶凝材料体系的优化效果,为复合材料多目标优化问题提供新的解决思路和试验依据。

MIL-53(Al)基功能材料的制备及在水处理中的应用

本文综述了MIL-53(Al)、NH_(2)-MIL-53(Al)及其复合物的合成方法、形貌调控及作为荧光传感器、吸附剂和催化剂等在水体污染物传感检测、吸附和催化降解领域的应用的研究进展,系统介绍了利用水/溶剂热法、微波辅助法及室温搅拌法制备MIL-53(Al)、NH_(2)-MIL-53(Al)及其复合物的反应条件、形貌调控及相关方法。MIL-53(Al)和NH_(2)-MIL-53(Al)因在荧光传感检测过程中响应时间快、灵敏度高等特点,被广泛应用于各种污染物的传感检测。MIL-53(Al)和NH_(2)-MIL-53(Al)因具有独特的“呼吸效应”,且具有较大的表面积、丰富的活性位点等特点而在吸附去除污染物方面具有良好的发展潜力。为进一步扩展其应用范围,引入第二组分与MIL-53(Al)、NH_(2)-MIL-53(Al)复合,可加强MIL-53(Al)基功能材料对水体污染物传感检测、吸附和催化的性能。总之,MIL-53(Al)和NH_(2)-MIL-53(Al)作为环境友好型环境功能材料将在水污染控制和修复领域展现出巨大的应用潜力。

HKUST-1(Cu)及其复合材料吸附去除水体污染物的研究进展

金属有机框架及其复合材料因具有独特的结构和卓越的性能,在水处理研究领域得到广泛关注。HKUST-1(Cu)作为一种具有突出吸附性能的金属有机框架材料,近年已经成为吸附水体中有毒物质的研究热点。详细探讨HKUST-1(Cu)和相关复合材料的一般合成方法及其去除各类水体污染物的研究进展,目的是为HKUST-1(Cu)和相关复合材料去除水体污染物的研究方向提供一个方便于理解的概述。根据HKUST-1(Cu)和相关复合材料的研究现状和进展,对其去除环境污染物方面的发展趋势做出展望。

超高性能混凝土收缩研究进展

收缩是超高性能混凝土(UHPC)早期开裂的主要诱因,主要综述了UHPC收缩的发展规律、测试方法、调控手段及其收缩机理。结果表明:UHPC的收缩主要由自收缩和干燥收缩组成,而自收缩通常占总收缩的78.6%~90.0%,且主要集中在早期,后期收缩基本趋于稳定;热养护和组合养护可促进水泥水化以及掺合料的火山灰反应,改善孔结构,有利于消除后期UHPC收缩应变;毛细管张力理论可以很好地从相对湿度、孔隙结构、自应力、界面结构、水合程度来解释UHPC自收缩机理;当前UHPC收缩的测试方法主要侧重于实验室内,需要开发出一种实际工程应用中UHPC的收缩变形测量技术,实现可长期监测、数据实时传输、开裂的预报预警,对于大型工程UHPC结构的实时养护和工程防裂指导十分重要。

古建筑木构件开裂修复加固技术分析及展望

传统与现代修复加固技术的材料种类多、修复工艺特征不一,单一修复技术难以适配复杂开裂机理下木构件修复加固的多样性需求。同时,古建筑是有尊严的,它们蕴含着深厚的历史文化和突出的建筑、艺术、科技及美学价值,古建筑中木构件开裂损伤的修复加固应以“整旧如旧”为前提。首先分析了木构件开裂影响因素及其对应的材性退化机理。其次,在古建筑木构件常见开裂形式、宽度深度和结构位置分析基础上,分类研究了传统和现代的古建筑木构件开裂修复加固技术,并进一步总结了木构件开裂修复加固技术的现状及问题。最后,从状态评估、技术协调、修复模式等方面对木构件开裂修复加固技术的未来发展方向进行了展望探索。

尼龙织物夹层橡胶支座竖向力学性能研究

为了提高村镇建筑的减隔震水平,设计制作了一种低成本、低刚度、高阻尼比的尼龙织物夹层橡胶支座,对其原材料进行了力学性能试验,并对这种新型支座开展了竖向循环压缩试验。试验结果表明,橡胶的断裂伸长率在600%左右,在橡胶中加入尼龙织物可大幅增加橡胶的初始拉伸刚度;尼龙织物夹层橡胶支座的竖向刚度相对于叠层钢板橡胶支座明显较小,其竖向刚度与压应力呈正相关,等效阻尼比与压应力呈负相关,且等效阻尼比均在6%以上,具有较强的耗能能力;竖向刚度与支座中尼龙织物层数和橡胶层总厚度均呈负相关,但两者对等效阻尼比的影响不大,且采用尼龙织物1680D的支座具有更出色的力学性能。最后,在传统橡胶支座刚度计算公式中引入修正系数对其进行了修正,并基于试验结果验证了预测值的准确性。

直接Z型MIL-100(Fe)/BiOBr异质结的构建及光芬顿降解磺胺甲恶唑的性能

通过原位共沉淀法可控制备了系列直接Z型MIL-100(Fe)/Bi OBr异质结。使用粉末X射线衍射(PXRD)、傅里叶红外变换(FTIR)光谱、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、扫描电镜(SEM)、高倍透射电镜(HRTEM)以及X射线光电子能谱(XPS)对MIL-100(Fe)/Bi OBr异质结晶体结构、微观形貌、光学性能、化学组成进行表征。以低功率发光二级管可见光为光源,探究了MIL-100(Fe)/Bi OBr异质结光芬顿降解磺胺甲恶唑(SMX)性能。最佳反应体系MB-7/Vis/H_(2)O_(2)(MB-7是MIL-100(Fe)质量为Bi OBr质量的70%时制备的样品)在光源照射70 min后可降解99.8%SMX(5 mg·L^(-1))。同时,还考察了H_(2)O_(2)浓度、催化剂投加量、p H值以及无机阴离子对MB-7/Vis/H_(2)O_(2)降解SMX影响。MB-7/Vis/H_(2)O_(2)能够在经过5轮循环降解实验后保持95%以上的SMX降解效率,表明其具有较好的循环稳定性。通过光致发光(PL)光谱、光电化学测试、活性物质捕获实验以及电子自旋共振(ESR)技术对光芬顿降解SMX机理进行了揭示。增强的光芬顿活性的机制主要来自于异质结的构建加速了光生载流子的分离,进而促进了活性物质产生以及Fe^(3+)/Fe^(2+)的循环。

非活性掺合料对大体积混凝土性能的影响

大体积混凝土结构体量大,水化温升较高,在温度应力作用下极易形成裂缝对结构产生严重的危害。研究大掺量非活性掺合料对于降低混凝土水化热、推迟水化热温度峰值的出现时间和减少裂缝危害的技术效果。测试了3种非活性掺合料(白云石粉、石灰石粉和尾矿微粉)的相关技术指标,与50%掺量的粉煤灰混凝土对比,研究和分析了同掺量下3种非活性掺合料对大体积混凝土的绝热温升、力学性能和耐久性能的影响,同时通过超景深显微镜对其混凝土细观结构进行了观测。研究结果表明:大掺量非活性掺合料降低胶凝体系水化热的程度与粉煤灰相当,其配制的混凝土工作性能和耐久性能良好,各龄期混凝土强度稳定发展,可以有效控制大体积混凝土结构的裂缝产生,具有替代粉煤灰的应用前景。

低熟料胶凝材料混凝土耐久性研究

低熟料胶凝材料混凝土通过组分优化设计和高效减水剂可以实现良好工作性,并满足混凝土工程对强度等级的要求,缓解生态环境和资源压力。但利用低碳胶凝材料制备的混凝土耐久性如何是学术界和工程界关注的焦点问题。针对低熟料胶凝材料混凝土的抗碳性能、电通量、抗冻性能进行了研究与分析。自然碳化和强制碳化结果显示,低熟料混凝土比基准组的碳化深度小。随着养护龄期的增加,其抗碳化性能提高。低熟料胶凝材料混凝土的电通量显著降低,致密性良好。抗冻性研究表明,低熟料胶凝材料混凝土比基准组好。初步研究表明,低熟料胶凝材料混凝土耐久性能整体上优于目前混凝土搅拌站生产的混凝土。

基于TiO_(2)的光阳极材料应用于光催化燃料电池的研究进展

光催化燃料电池利用太阳能在高效去除水中污染物的同时将其中的化学能转化为电能,达到回收能源的目的且不会产生二次污染。目前,光催化燃料电池在水环境处理及绿色能源开发中的应用十分广泛,但光阳极材料的选择与制备仍是制约其大规模应用的关键难题。TiO_(2)作为目前最热门的n型半导体材料,因其光催化活性高、成本低、热稳定性好等优点受到了广泛关注。TiO_(2)纳米管阵列、TiO_(2)薄膜材料比表面积大,活性位点多,容易与其他单质和化合物复合,在光催化燃料电池中有广阔的应用前景。国内外学者已经研究了许多有效的策略来提高TiO_(2)的光催化性能,如贵金属沉积、金属与非金属元素掺杂等。本文介绍了TiO_(2)纳米管阵列、TiO_(2)薄膜光阳极材料的制备及改性,简述了其降解污染物的效率和产电性能,总结了结构、组成等因素对光催化燃料电池性能的影响,以期为制备性能良好的光催化燃料电池提供参考。

复合胶凝材料水胶比对胶砂性能的影响研究

本文采用基准水泥、粉煤灰、矿渣粉、石灰石粉制备胶砂,研究了在不同水胶比及不同复合胶凝材料组成在掺加减水剂条件下胶砂的抗压强度、抗裂性。结果表明:石灰石粉掺量为20%以下时胶砂抗压强度无明显下降;复合胶凝材料体系参照GB/T 17671—1999:胶凝材料总量与标准砂质量之比固定为1∶3,胶砂强度并不是水胶比越小,抗压强度越高,而是在0.40水胶比时强度最高,水胶比0.38、0.36时强度有所降低。石粉和矿渣粉双掺或粉煤灰+石粉+矿渣粉三掺效果好。建议0.40作为含石粉的复合胶凝材料在掺加减水剂条件下评价其胶砂强度的水胶比。

预应力厚层橡胶三维隔震装置的力学性能分析

基于厚层橡胶支座,通过增设预应力螺杆,设计了一种用于工程结构的新型三维隔震装置,构建力学模型,分析其在竖向荷载作用下的受力特点与刚度变化规律.采用ANSYS软件建立其有限元模型,对竖向压缩时装置的竖向刚度和螺杆内部应力分布进行定量研究,并观察装置在压剪时的变形形态.结果表明,该装置在竖直方向上具有两阶段刚度,第1阶段刚度大小可调,可达到第2阶段刚度的4倍以上.在发挥厚层橡胶支座自身三维隔震性能的同时,能够有效控制支座竖向变形.同时,该装置的特殊构造不会影响支座的水平隔震性能,可完全发挥出预期效果.

尼龙织物增强橡胶支座力学性能试验研究

为了探讨影响尼龙织物增强板式橡胶支座力学性能的主要因素,设计加工了三种橡胶总厚度相同、尼龙织物加强层层数不同的板式橡胶支座,对其进行了竖向压缩试验与水平剪切试验。试验结果表明:该类支座力学性能稳定,在10MPa压应力下未出现肉眼可见的损伤。各支座随设计压应力从5MPa增加至10MPa,竖向压缩刚度上升近80%,随尼龙织物加强层层数增加小幅降低;竖向等效阻尼比随设计压应力增大而减小约17%,受尼龙织物加强层层数影响不大。5MPa压应力作用下,支座剪切滞回曲线平滑且饱满,最大剪应变达到300%时支座工作性能仍保持良好。随着剪应变增加,支座先后出现卷曲、翻滚等变形形态,支座水平剪切刚度也因此表现出先减小后增大的趋势。因为尼龙织物受剪变形,尼龙织物层数越多支座的水平剪切刚度减小。各支座的水平等效阻尼比均在9%~13%之间,织物层数对其略有影响。

超高效液相色谱-串联质谱法测定调味品中去甲乌药碱和曲托喹酚

建立了超高效液相色谱-串联质谱法测定调味品中去甲乌药碱和曲托喹酚的分析方法,并对市售的44种调味品中去甲乌药碱和曲托喹酚的含量进行了调研。样品用含5%甲酸的乙醇溶液提取,经C 18、GCB以及EMR填料净化后,运用ACQUITY UPLC HSS T3色谱柱分离,电喷雾电离源正离子模式电离,多反应监测模式检测,内标法定量。结果表明,去甲乌药碱、曲托喹酚在0.05~5.00 ng/mL质量浓度范围内线性关系良好,相关系数(R)均大于0.995,去甲乌药碱在辣椒、辣酱、火锅底料、八角基质中的检出限和定量限分别为0.10,0.50μg/kg,在花椒和胡椒基质中的检出限和定量限分别为5.0,25.0μg/kg,而曲托喹酚的检出限和定量限在6类基质中一致,分别为0.03,0.10μg/kg,两种物质的平均回收率介于83.7%~118%之间,相对标准偏差小于16%,所调研的市售调味品中,均未检出曲托喹酚,70.4%样品中检出去甲乌药碱,含量介于0.56~1962μg/kg之间。