课程文献中心 更多>>

关键词： 重载地区   柔性基层   耐久性   沥青路面  

摘要： 随着交通网络的不断发展和道路使用期限的增长，大量的半刚性沥青路面出现开裂等病害，重载地区道路问题更为突出，严重影响道路的正常使用。为弥补半刚性沥青路面的不足，对柔性基层耐久性沥青路面投入研究和应用。文章选取热湿环境重载路段进行柔性基层耐久性沥青路面研究，从道路的柔性和耐久性要求出发，对级配碎石的制备、路面结构设计等进行研究，选取合理的材料配比和基层结构设计方案，最后对实验路段进行荷载实验，为重载地区柔性基层耐久性沥青路面设计提供参考。

关键词： 混凝土自修复   道路修复   桥梁维护   微生物修复   纳米材料  

摘要： 随着道路和桥梁建筑的持续增长，其维护和修复工作日益受到关注。由于环境因素、交通负载和材料老化等原因，混凝土结构的损伤是不可避免的。该文重点探讨了混凝土自修复技术在道路和桥梁修复工程中的应用。通过对不同的自修复机理、材料种类和主要方法进行深入分析，揭示了这种技术在提高道路和桥梁耐久性方面的潜在价值。研究结果表明，混凝土自修复技术在延长结构使用寿命、减少维护成本和提高可持续性方面具有巨大潜力。

关键词： 海洋混凝土   氯离子   扩散模型   耐久性设计   分项系数法   全概率法  

摘要： 由于腐蚀性氯离子的长期侵蚀作用,导致海洋混凝土结构往往未达到设计使用年限就出现耐久性失效问题。建立准确预测海洋混凝土中氯离子浓度分布的耐久性分析模型并提出切实可行的耐久性设计方法,是解决这一问题的关键。本文围绕上述问题开展研究工作,基于Fick第二定律并综合考虑混凝土材料性能和环境作用的双重时变性以及结构几何外形的影响,建立了氯离子双时变扩散解析模型和有限元数值模型;系统的研究了氯离子瞬时扩散与平均扩散的区别与联系,并建立了海洋混凝土结构耐久性控制区模型;利用基于Nataf变换的一次可靠度法(FORM)开展海洋混凝土结构耐久性的可靠度及其参数的敏感性分析,进一步提出了基于蒙特卡洛抽样技术的全概率耐久性设计方法和基于FORM的分项系数耐久性设计方法。主要研究内容如下: (1)针对传统的氯离子扩散解析模型无法合理考虑混凝土材料性能和环境作用时变性以及结构几何外形的影响,本文引入等效扩散时间和Heaviside阶跃函数将时变扩散系数和时变表面氯离子浓度进行等效常量化处理,建立了矩形截面混凝土中氯离子双时变扩散解析模型;进一步结合杜哈梅尔定理、贝塞尔函数的性质和Heaviside阶跃函数建立了圆形截面混凝土中氯离子双时变扩散的解析模型;利用试验数据和ANSYS热分析模块模拟氯离子扩散验证了模型的有效性和适用性,提出的扩散模型可适用于不同函数形式的时变表面氯离子浓度。 (2)由于解析模型仅适用于规则的结构几何外形,以及基于一致浓度矩阵的传统有限元数值模型存在预测的氯离子浓度出现负值和上下波动等与氯离子集聚规律不相符的问题,本文结合伽辽金加权余量法和近似插值函数分别构建了一维线性单元和二维三角形单元集中浓度矩阵,并利用精细积分技术求解有限元方程,建立了氯离子双时变扩散有限元数值模型;最后利用试验数据和解析模型验证了所提出的有限元模型的有效性和适用性。分析表明,本文模型能够准确计算不同几何外形混凝土中的氯离子浓度,且模型的数值稳定性好,计算过程对离散单元网格尺寸不敏感,模型计算效率高。 (3)针对大型复杂海洋混凝土结构耐久性分析存在计算工作量庞大的问题,本文建立了能够合理描述全尺寸混凝土结构中氯离子浓度分布规律的耐久性控制区模型,提高了耐久性分析的效率。首先,系统的研究了氯离子瞬时扩散和平均扩散的区别与联系,通过解析解和数值解两种途径证明了基于平均扩散模型与瞬时扩散模型的耐久性分析结果是一致的;在此基础上,结合氯离子扩散场长度计算公式和平均扩散模型建立了海洋混凝土结构耐久性控制区模型;通过与全尺寸分析模型对比,验证了本文耐久性控制区模型的有效性。 (4)综合考虑混凝土材料性能、环境作用的时变性以及结构几何外形的影响,并结合耐久性参数的随机性,利用基于Nataf变换的FORM开展海洋混凝土结构耐久性的可靠度以及参数敏感性分析。合理选取保护层厚度、氯离子扩散系数及其老化因子作为耐久性设计的待定参数,提出了基于蒙特卡洛抽样技术的全概率耐久性设计方法和基于FORM的分项系数耐久性设计方法,解决了传统概率耐久性设计方法无法综合反映材料性能和环境作用的时变性以及结构几何外形对海洋混凝土结构耐久性的影响;最后通过海港工程耐久性设计应用,对比分析了本文方法的优势。

关键词： 风电   灌浆料   矿物掺合料   外加剂   配合比设计   性能  

摘要： 风机基础的锚固对灌浆料提出了更高的要求,利用活性粉末混凝土的技术原理制备超高性能风电灌浆料,并对其性能进行研究。试验结果表明,减水剂掺量、一定比例的快硬水泥、水泥标号、胶砂比及骨料级配都会对灌浆料的性能产生影响;浆料的强度在3 d内增长速率较快,7 d可达28 d强度的70%左右,在龄期发展到14d后强度增长缓慢。掺入一定量的早强剂能够显著提高灌浆料的早期强度,但过大的掺量会对后期强度产生不利影响,灌浆料在水料比为0.15时的工艺性好,且1、3、7、28 d的强度及弹性模量均优于标准要求。

关键词： 混凝土   耐久性能   抗裂性能   原材料   配合比   施工技术   裂缝预测   裂缝监测  

摘要： 随着我国经济的快速发展,既有、新建建筑和基础设施的体量愈来愈大,受服役环境影响,考虑其在设计、施工、服役阶段的耐久性能对于保证人们的生命财产安全、实现可持续发展具有重要意义。尤其是在服役阶段,由于外力、环境等因素的影响,大量混凝土结构在未达到设计使用年限时便出现了或大或小的耐久性问题。同时,为助力我国“双碳”目标实现,近年来大量建筑垃圾、工业固废被广泛用作建筑材料,而目前有关此类混凝土结构的长期耐久性能尚缺乏实际工程案例评价。鉴于此,值此《混凝土与水泥制品》创刊50周年之际,我刊面向行业积极组稿,围绕“混凝土耐久性:裂缝控制与修补”这一主题进行系列报道,旨在介绍该领域的最新研究与应用进展,助力“双碳”目标实现,为混凝土行业的健康可持续发展锦上添花。本专刊包含22篇论文,涵盖材性研究、裂缝修补技术、施工技术、裂缝预测与监测及抗裂混凝土相关性能、应用等方面。衷心感谢为本专刊提供高水平论文的各位专家学者以及为本专刊辛勤付出的各位审稿专家和编辑,希望本专刊的内容可以为混凝土裂缝控制与修补的研究与应用提供借鉴,助力行业的低碳、高质量发展。

关键词： 机制砂   天然河砂   混凝土   耐久性  

摘要： 为规范使用机制砂，明确机制砂混凝土在工程应用中的可行性，通过使用机制砂及天然河砂为原材料制备了C35、C50混凝土并进行耐久性试验，参考混凝土氯离子迁移系数、抗碳化能力、抗硫酸盐侵蚀能力等，评估机制砂混凝土耐久性性能。研究表明：对于C35混凝土而言，机制砂混凝土耐久性能优于河砂混凝土；C50机制砂和河砂混凝土性能差异较小。

关键词： 环氧碎石封层   抗滑性能   表面纹理构造   预测模型  

摘要： 水泥混凝土路面具有强度高、稳定性好等优点,目前仍在很多桥隧路面、收费广场、机场跑道、重载公路等有特殊功能要求的道面使用。但由于水泥混凝土道面表面构造弱、水泥砂浆耐磨性能差,其抗滑性能衰变速度快。当路面抗滑性能衰减到一定程度时会严重影响道路的服务水平,交通安全风险大,因此有必要采取有效的措施对其抗滑性能进行修复养护。环氧碎石封层作为一种优异的路面抗滑能力提升措施,具有施工简便、能迅速提高抗滑性能等特点而被广泛应用,然而由于材料配比、抗滑及耐久性评价和结构设计等方面的研究还不够完善,因此对碎石封层材料优化以及抗滑性能评价体系的研究仍需进一步展开,为该养护措施的应用奠定基础。 本文在环氧树脂类封层材料分析的基础上,制备了具有环氧-聚氨酯双连续网络结构的改性环氧胶结料,增加材料柔韧性;对该胶结料的力学性能、固化动力学及黏度变化规律、微观特性进行全面研究。选用2～3 mm、3～5 mm两种粒径碎石,分别采取预混、分层两种铺装结构,通过耐久性及摆值测试,初步确定出相应的碎石、胶结料用量。同时开展不同类型环氧碎石封层在不同温度（10℃、25℃、40℃、60℃）下的黏结强度进行测试,评价其界面黏结性能。 选用集料/沥青混合料摩擦特性测试仪,对两种环氧碎石封层类型开展不同胶结料用量（1.11 kg/m2、1.22 kg/m2、1.33 kg/m2、1.44 kg/m2、1.55 kg/m2）及不同载荷水平（490 kgf、735 kgf、980 kgf、1470 kgf）条件下的加速磨耗试验,并以1h为周期进行动摩擦系数（Dμ）、构造深度（MTD）、摆值（BPN）等采集。根据测试结果,利用GM（1,1）模型对磨耗过程中环氧碎石封层的抗滑衰变规律进行拟合,采用Hilbert-Huang变换和频谱分析的组合方法计算得到环氧碎石封层的Density/Sharpness组合参数（DS）、宏观纹理分形维数（Dh）以及微观纹理分形维数（Dw）,运用逐步多元二次多项式方法对该纹理特征参数与动摩擦系数进行相关性分析。 最后,为了准确有效的预测环氧碎石封层的抗滑性能,建立基于GRU门控制循环单元的原理及CNN优化算法的抗滑性能预测模型。同时利用多步时间序列预测功能对未知数据进行预测,并提出了表面纹理参数的控制水平。 研究结果表明:制备的高韧性改性环氧树脂材料具有好的力学性能,该环氧树脂胶结料黏度随温度变化不明显,在常温下具有良好的工作性,且环氧碎石封层25℃黏结强度均大于3 Mpa。选取GM（1,1）模型对不同条件下环氧碎石封层抗滑性能随磨耗次数变化的拟合相关性大于0.9,能反映出环氧碎石封层“先快后慢”的抗滑衰变趋势,并且3～5 mm粒径分层结构的环氧碎石封层抗滑性能最优。选取的表面纹理特征参数与动摩擦系数的相关系数R2大于0.9,在此基础上利用该参数进行抗滑性能预测时,训练集预测R2为0.922,测试集预测R2为0.931,实现了对抗滑性能有效的评估。根据已知数据进行多步预测的相关性R2均大于90%,环氧树脂碎石封层磨耗2万次后,仍具有良好的抗滑性能。并且在环氧碎石封层优化设计时,Density/Sharpness组合参数（DS）≥175,宏观纹理分形维数（Dh）≥1.3,微观纹理分形维数（Dw）≥1.4,并且动摩擦系数≥1.3,能够实现长期抗滑耐久性。 通过对环氧碎石封层的材料及抗滑性能的研究分析,确定出性能优良的高韧性环氧胶结料及环氧碎石封层铺装结构,实现纹理特征不同尺度精确表征,这对环氧碎石封层设计及应用具有一定的指导意义。

关键词： 轻质漂珠水泥基复合材料   力学性能   耐久性   干湿循环-盐蚀耦合作用  

摘要： 粉煤灰漂珠作为粉煤灰的燃烧废料，具有优异的性能，能够作为辅助胶凝材料替代部分水泥，制备绿色环保的轻质漂珠水泥基复合材料（LightweightCenosphereCementitiousComposites,LCCC）。利用漂珠代替部分水泥制备LCCC,有助于拓展漂珠的应用渠道，降低因水泥生产而形成的碳排放，促进达成双碳目标。　　本文基于不同早期养护方式，研究漂珠粒径及掺量对LCCC性能的影响，并选择适宜的漂珠粒径和取代率，制备出用于干湿循环和盐蚀试验的LCCC。模拟汕头市滨海环境，对LCCC开展干湿-盐蚀试验，研究LCCC的力学性能与耐久性的变化，分析预制裂缝对LCCC性能的影响。本文的研究工作和成果如下:　　（1）分析漂珠掺量及粒径和早期养护制度与LCCC性能的相关性。增大LCCC中的漂珠掺量或粒径，试块密度会随之降低，流动度降低，干燥收缩略微增大，力学性能部分减弱，孔隙结构发生变化，孔隙率和吸水率有所提升。相比于常温养护的试块，早期高温养护的LCCC试块物理性质和力学性能都有一定程度的下降，干缩试块在养护后出现湿胀现象;最终选定漂珠取代率为15%,选择CsL和CsS，对LCCC开展进一步的试验研究。　　（2）研究LCCC在干湿-盐蚀耦合作用下的力学性能与耐久性的变化。LCCC的力学性能、孔隙性质、耐久性和微观结构，在干湿-盐蚀早期均得到了一定程度的优化;干湿-盐蚀中期，LCCC的宏观性能较为稳定，漂珠外壳与内壁出现了细小的腐蚀和微小裂缝;干湿盐蚀后期，LCCC的腐蚀程度加深，水化产物的搭接网不再致密，内部孔隙与微小裂缝的数量增多，漂珠出现了横穿型长裂缝，宏观性能也随之降低;早期高温养护的LCCC受干湿-盐蚀耦合影响的程度比常温标准养护的LCCC的严重，CsS试验组比CsL试验组更适宜在沿海环境服役。　　（3）研究预制裂缝对干湿-盐蚀耦合下的LCCC性能的影响。制备带有预制裂缝的LCCC,并采用不同的早期养护方式养护试块。养护阶段结束，有较多微小裂纹分布在预制裂缝周围;经干湿-盐蚀耦合作用，裂纹的刻蚀程度加深。对比无预制裂缝的LCCC，带有预制裂缝的LCCC腐蚀情况较严重，其力学性能与孔隙结构在干湿-盐蚀早期得不到有效的提升，并在中期出现部分弱化。在干湿-盐蚀后期，其强度与韧度显著降低，孔隙率与吸水率明显升高，耐久性发生明显弱化,微观结构中大孔隙数目较多，长裂缝的数目增多，漂珠的刻蚀情况加剧，水化产物较为松散。掺入CsL的试验组在干湿-盐蚀下的破坏情况远比掺入CsS的试验组严重。早期高温养护不利于干湿-盐蚀早期的强度优化，反而会加剧后期腐蚀、弱化宏观性能与降低微观结构的稳定性。

关键词： 高速公路   外加剂   水泥浆凝结时间  

摘要： 针对近年来我国高速公路施工过程中水泥凝结时间受到的各种因素制约，文章提出硫铝酸盐水泥浆液在水泥搅拌桩施工中的适用范围，拟选取0.8作为基本水胶比，通过实验研究不同比例的硼酸钠对水泥凝结时间、成石率和抗压强度的影响，探讨硫铝酸盐水泥浆液在旋喷式止水施工中的适用范围。研究发现，硼酸用量为0.45%～0.8%时，其凝固速度可调，能够达到高压旋喷灌浆的技术条件；硫铝酸盐水泥土在加入量为0.55%左右时，后期的强度衰减最为明显，严重降低其止水作用。