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。

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。

焊接孔对波纹钢腹板梁力学性能的影响

通过对设置焊接孔的Q345c高强钢波纹钢腹板梁进行疲劳试验、静力试验和3维有限元分析,主要目的是研究焊接孔对高强波纹钢腹板梁力学性能的影响,并且通过有限元模拟对设置有焊接孔的波纹钢腹板梁进行几何参数分析。试验梁通过岛津4890疲劳试验机采用3点弯曲加载方案,在加载至60×104次疲劳循环后,梁跨中部右侧的焊接孔处出现微裂纹,继续加载至128.84×104循环周次,最终在前期未发现裂缝的焊接孔处发生断裂破坏。通过试验现象和有限元分析表明:焊接孔对波形钢腹板钢梁的应力集中影响较大;波纹钢腹板梁几何尺寸的变化使焊接孔处波纹钢腹板梁的力学性能的改变有明显的影响。

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。

基于HSL颜色空间的自动白平衡算法

为解决自动白平衡算法对所有像素采用单一颜色修正系数存在的低照度色差过大的问题,提出根据HSL颜色空间亮度分量分段计算颜色修正系数的自动白平衡计算方法。计算图像的HSL颜色空间,将亮度分量分成若干段,同一段像素归为一组,通过同一组中饱和度在灰轴附近像素的各颜色分量平均值计算该组的颜色修正系数,根据本组颜色修正系数对该组像素进行颜色修正。应用作者设计的实验电路,采集标准色卡在多种色温下的图像数据,运用HSL灰轴算法、灰度世界算法和全反射理论算法分别对采集的数据进行自动白平衡计算。对比分析每种算法的计算结果与标准色卡的颜色误差。颜色误差分析表明,HSL灰轴算法具有更好的光环境适应能力和颜色还原能力。

盐岩的分数阶导数蠕变模型

盐岩蠕变特性是影响能源深部地下储存库长期运营的重要决定因素。利用基于分数阶导数定义得到的Abel粘壶以及带应变触发的Abel粘壶建立新的分数阶导数蠕变模型。通过4个月的盐岩蠕变试验,获得全过程蠕变曲线,基于盐岩蠕变试验数据,对分数阶导数蠕变模型的参数进行拟合分析,确定模型中的参数,并对建立的分数阶导数蠕变模型与西原正夫模型进行对比分析。结果表明:分数阶导数蠕变模型与试验数据吻合得更好,不仅克服了整数阶蠕变模型在初始阶段与试验数据不能很好吻合的弊端,又能反映盐岩全过程蠕变特征。

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。

纤维增强地聚物混凝土高温后抗折性能

以粉煤灰为原材料,并在其中掺入了玄武岩纤维短切丝,制备了玄武岩纤维增强地聚物混凝土,测试了其抗压和抗折强度,并研究了高温(400℃,600℃和800℃)作用对其抗折强度的影响,利用扫描电子显微镜对其微观结构进了观察和分析。试验结果表明,掺入玄武岩纤维切丝后,混凝土的抗压强度提高约25%,抗折强度提高超过10%;高温作用后,混凝土的抗折强度显著降低,纤维的增强效果也随着温度的升高明显减弱,在600℃后几乎失去增强效果。显微分析显示,纤维丝的存在能有效限制混凝土砂浆中裂缝的开展;高温后,混凝土内部的骨料强度降低,在加载时多被压碎,因而混凝土的强度具有较大幅度的降低,抵消了纤维的增强效果。

纤维金属层板受低速冲击响应的计算方法

通过参数分析研究纤维金属层板在低速冲击下的响应,得出试件尺寸、厚度,撞头尺寸、形状和冲击角度对载荷峰值和最大位移的影响规律。在此基础上,结合Timoshenko板壳理论,提出适合于圆形和方形纤维金属层板受低速冲击时的经验公式,据此经验公式可求得给定初边条件下纤维金属层板的载荷-位移关系。对比经验公式和模拟试验结果发现,经验公式在预测走势和载荷峰值上比Timoshenko理论更接近模拟试验值,计算得到的载荷峰值和相应最大位移与模拟试验结果相差均不超过10%,对纤维金属层板的结构设计具有指导意义。

波纹钢腹板组合箱梁拟平截面假定的试验验证及破坏分析

为研究波纹钢腹板组合箱梁的抗弯性能,以深圳南山大桥为原型,根据相似理论制作了缩比尺寸为1∶20的试验梁,研究了波纹钢腹板组合箱梁的开裂形式、裂缝开展、位移和应变受力响应情况。结果表明,波纹钢腹板组合箱梁首先在底板边缘及混凝土底板与波纹钢腹板连接处出现弯曲裂缝,破坏时最大裂缝宽度达5 mm。在循环荷载作用下,组合箱梁的位移响应曲线符合三折线模型。底板开裂前后组合箱梁顶板应变响应曲线呈直线发展且加卸载段基本重合,混凝土底板应变响应曲线斜率在开裂前有细微变化,开裂后再次呈直线发展,加卸载段曲线并不重合,波纹钢腹板组合箱梁在承受弯曲荷载作用时基本吻合拟平截面假定。

截断纹理影响下复合材料加固木柱的失效机理

针对木纤维纹理在木节处截断造成木柱受力性能差的问题,结合纤维增强复合材料(FRP)优越的物理和力学特性,研究了6根FRP加固圆木柱的轴压破坏失效机理,分析了不同纤维纹理对加固短柱的失效模式、位移和应变受力响应的影响,并观测了失效截面的形貌特征。试验结果表明:木节存在使短圆木柱的轴压极限承载力降低近23%,刚度降低超过60%。采用FRP对存在木节的短柱加固后,其极限承载力和刚度都得到明显提高,基本接近无木节的普通短柱。对比靠近木节和远离木节处的荷载-应变曲线表明,在相同荷载水平下,木节周围的横向应变远远大于远离木节处。短柱的失效截面上萌生多条径向的裂纹,且裂纹附近的纤维压屈呈疏松状。