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采用灰色系统理论方法,对不同水灰比及粉煤灰掺量混凝土的碳化方程进行灰色建模.分别对不同灰色预测模型进行比较分析,依据预测模型精度变化规律,给出了建立混凝土碳化深度灰色预测模型的基本方法.经实例验证,灰色预测模型针对性好、模拟精度高,并可采纳新信息进行新陈代谢,是一种可行、实用、应用范围广泛的方法.
为了建立水泥化沥青砂浆(CA砂浆)28d抗压强度计算模型,通过正交试验校验了多种配合比参数对CA砂浆28d抗压强度影响的显著性,通过SEM观察了CA砂浆的微观形貌,分析了配合比参数影响砂浆强度的机理.借鉴混凝土微观力学的理论,建立了基于孔隙率与水化程度的CA砂浆28d抗压强度的理论模型.结果表明:在较大的范围内,该理论模型的计算结果与实测强度有良好的一致性.
为研究轻钢与聚苯颗粒(EPS)混凝土界面黏结滑移的作用机理,制作了20个轻钢EPS混凝土短柱试件进行拉拔试验,研究EPS混凝土强度、钢管埋置长度及保护层厚度对轻钢与EPS混凝土黏结性能的影响.结果表明:轻钢与EPS混凝土的黏结应力要比钢筋与普通混凝土的黏结应力小;峰值黏结应力随EPS混凝土强度和保护层厚度的增加有所提高;钢管埋置长度的变化对峰值黏结应力的影响不明显.基于试验结果,提出了轻钢与EPS混凝土的三段式黏结-滑移本构模型,计算值与试验值基本吻合.
通过双剪试验,研究了冻融循环和持续荷载共同作用下碳纤维增强复合材料(CFRP)-高强混凝土界面的黏结性能.结果表明:冻融循环和持载作用均对CFRP-高强混凝土的黏结性能产生了不利影响,冻融循环使其极限荷载和极限黏结滑移显著减小,持载则降低了其黏结刚度;冻融循环和持载的共同作用使界面黏结性能退化进一步加剧,而有效黏结长度增加.此外,界面的破坏形式由树脂与混凝土之间的黏结破坏转变为表层混凝土的剪切破坏,说明冻融循环和持载作用引起的混凝土劣化是导致界面黏结性能降低的主要原因.
为提高排水性沥青混合料的路用性能,从级配、胶结料类型和添加剂的角度分析排水性沥青混合料路用性能的影响因素,并推荐了改善其路用性能的相关措施.研究结果表明:随着空隙率的增加,排水性沥青混合料稳定性变差,表面功能特性增强;60℃动力黏度是排水性沥青混合料胶结料关键的指标;纤维添加剂可以明显提高排水性沥青混合料的耐久性;消石灰可以改善排水性沥青混合料的水稳定性.排水性沥青混合料材料组成应该以高黏沥青为胶结料,掺加聚酯纤维;水稳定性要求高的地区可以采用消石灰同比例替代矿粉.

采用电化学加速锈蚀和人工环境模拟方法制备侵蚀环境下混凝土构件中锈蚀钢筋样本,阐述了钢筋均匀锈蚀和不均匀锈蚀的发展机理,建立了更为合理的钢筋锈蚀程度分类方法和更为准确的评估指标.通过锈蚀钢筋力学性能测试,研究蚀坑参数对锈蚀钢筋力学性能的影响,建立了钢筋力学性能退化模型.考虑工程维护管理和结构性能评估实际情况,针对锈蚀率在5%~20%,蚀坑形状不规则的Ⅱ级钢筋,建立了蚀坑形状特征参数模型,为准确预测侵蚀环境下考虑锈蚀的钢筋混凝土结构长期承载力奠定了基础.
采用温差发电片作为电源,混凝土模拟孔隙液作为介质,研究温差发电应用于钢筋阴极保护的可行性.结合半电池电位、线性极化、Tafel曲线和电化学噪声,分析了温差发电单元对钢筋进行阴极保护的效果.结果表明:温差发电单元具有与直流电源相同的电学性能,内阻不会随着两端温差变化而明显变化;在阴极保护系统中温差发电单元具有很好的稳定性,实施阴极保护可以使钢筋电位负移至保护电位;阴极保护后钢筋的腐蚀速率大大减小,从腐蚀状态进入热力学稳定状态而得到有效保护.

通过对50根不同截面形式、不同尺寸的GFRP(玻璃钢)构件进行轴心受压试验,研究了构件的变形特征、破坏形态和稳定系数,并拟合出基于Perry公式的稳定系数计算式.结果表明:GFRP构件在其失稳后卸载完毕时,变形完全恢复,没有明显的残余变形;GFRP构件失稳前基本呈线性特征,破坏时呈脆性特征;GFRP构件失稳类型分为弯曲失稳和扭曲失稳;所拟合出的GFRP轴心受压构件稳定系数计算式的计算结果与试验值吻合较好,表明该计算式具有一定的有效性.
以磷酸镁水泥(magnesium phosphate cement,MPC)为胶凝材料制备出了表观密度为1800~750 kg/m3的可用于结构的磷酸镁水泥-聚苯泡沫(MPC-EPS)混凝土.试验研究了MPC-EPS混凝土的力学性能、干缩性能、水率及抗冻融和干湿循环能力.结果表明:MPC-EPS混凝土具有较高的早期强度,且EPS掺量越大,其早期强度发展越快;与普通水泥为胶凝材料的EPS混凝土相比,MPC-EPS混凝土具有较低的干缩变形和水率,是一种耐久性良好的保温隔热材料.

采用电化学测试方法结合表面分析,研究了再碱化条件下钢筋表面锈层发生还原的可能性,同时采用粉末微电极法研究了铁锈在碱性环境中的阴极过程.结果表明:钢筋及其氧化层在碱性环境中的电极过程都表现出良好的氧化还原性,铁锈的阳极过程表现出2个阶段,但无锈钢筋的阳极过程却表现出3个阶段,锈层氧化物经过电化学再碱化后能够发生不同程度的还原,同时其体积也会相应缩小,再碱化只使腐蚀电位有所正移,但并未使腐蚀电流密度明显降低.
提出了相变控温材料机敏控制大体积混凝土温度裂缝的技术途径,测试了石蜡相变控温混凝土的控温效果及石蜡相变控温砂浆的导热系数,利用差示扫描量热仪研究了石蜡相变控温砂浆的热性能.结果表明:石蜡相变控温混凝土控温效果明显,可降低大体积混凝土内部升温速率和降温速率;石蜡掺入砂浆后,相变控温砂浆与石蜡相比导热性能明显提高,与普通砂浆相比导热系数略有降低;石蜡掺入砂浆后对相变潜热和相变控温范围无明显影响.
开展了不同粒径骨料机制砂自密实混凝土构件的性能研究.结果表明:不同粒径骨料机制砂自密实混凝土工作性能良好,其抗压强度及密实度较大.相比普通粒径骨料机制砂自密实混凝土,超大粒径和大粒径骨料机制砂自密实混凝土内部温峰降低18~23℃,温峰出现时间延长4~9h,但是,其构件受弯极限载荷较低,且所受弯矩越大,超大粒径骨料的尺寸影响效应越明显.超大粒径及大粒径骨料的粒径、堆积程度、分布状态、界面黏结情况是影响机制砂自密实混凝土构件受力性能,尤其是抗弯拉性能的关键因素.
通过对水泥-石灰-粉煤灰干硬性体系进行单纯型-格子研究,探讨了石灰掺量对该体系早期与后期无侧限抗压强度的影响规律.结果显示:石灰掺量对水泥-石灰-粉煤灰干硬性体系早期强度的影响规律与其中的水泥掺量有关,当水泥掺量低于7%(质量分数,下同)时,掺入石灰有助于体系早期强度的提高;当水泥掺量高于7%后,掺入石灰对该体系早期强度反而存在负面作用;不论水泥掺量如何,掺入石灰均能提高该体系的后期强度.

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