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[硕士论文] 周旭
建筑与土木工程 扬州大学 2018(学位年度)
摘要:聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料(PVA-ECC)是在水泥砂浆中掺入一定量的聚乙烯醇纤维而制成的一种复合材料,它具有比较高的抗弯和抗拉强度、极限延伸率,较大的抗裂性能、抗变形性能、抗冲击性、耐磨性、抗渗性和较高的疲劳强度等优点。在工程中应用PVA-ECC这种材料可以有效地提高工程的耐久性。
  借鉴已有的ECC研究成果以及课题组相关的研究成果,本论文进一步探索采用国产PVA纤维制备PVA-ECC的最优配合比,并在普通混凝土材料的基础上,引入功能梯度材料的设计原理,将ECC布置在混凝土构件的受拉区以替代该区域的部分混凝土,形成一种由普通混凝土和ECC结合而成的复合材料。在ECC和混凝土材料的界面结合区,两种材料相互渗透,在一定厚度范围内形成了ECC-混凝土控裂功能梯度材料。为了更好地分析采用这种由ECC-混凝土复合材料制成的构件(或结构)的受力性能,有必要研究ECC和混凝土界面结合区域的ECC-混凝土控裂功能材料的力学性能。本文通过试验研究确定了国产PVA-ECC材料的最佳配合比,并针对ECC-混凝土控裂功能材料的力学性能开展了试验和理论研究。本文所做研究工作如下:
  (1)通过立方体抗压和四点弯曲试验研究PVA-ECC的力学性能,两种试验各制备了27组试件。分析试验结果,确定国产PVA-ECC材料的最佳配合比。针对PVA-ECC最佳配合比的材料,由该材料的跨中挠度推导得到它的拉伸应变计算值,采用已有的拉伸应变试验值验证了PVA-ECC材料的跨中挠度与拉伸应变之间的关系式。
  (2)通过立方体抗压试验和劈裂抗拉试验分别研究ECC-混凝土控裂功能材料在受压和受拉时的力学性能。两种试验各自制备了36组试件,其中30组试件采用国产PVA纤维,6组试件作为对照组采用日本PVA纤维。通过试验数据线性拟合,确定了ECC-混凝土控裂功能材料立方体抗压强度与单轴抗压强度的比值随ECC厚度变化的关系。根据试验数据建议不同混凝土强度、不同ECC厚度以及不同界面处理方式情况下,ECC-混凝土控裂功能材料的抗压强度与劈裂抗拉强度的值。
  (3)通过四点弯曲试验研究ECC-混凝土控裂功能材料的弯曲韧性。本次试验共制备了36组试件,其中30组试件采用国产PVA纤维,6组试件作为对照组采用日本PVA纤维。分析了混凝土强度、ECC厚度以及界面处理方式的因素,对该材料弯曲韧性的影响规律。
[硕士论文] 曹富荣
采矿工程 山东科技大学 2018(学位年度)
摘要:煤矿充填开采技术受充填成本过高和采煤充填效率较低的影响,其发展受到了严重的制约,而近年来大量的煤矸石废弃物的堆积,已造成严重的环境污染问题,同时使得煤矸石处理成本费用不断增加,促使有关煤矸石的相关研究进一步增多,由于泡沫混凝土有密度小质量轻成本低等优点,因此研制充填用煤矸石泡沫混凝土对矿井充填生产具有重要的经济价值,同时有效减少矿区煤矸石对环境的污染,满足国家关于煤矿绿色开采的要求。目前有关煤矸石泡沫混凝土的研究主要以研究掺加物对其力学特性、吸水率、导热导电等相关性能的影响为主,而有关煤矸石的颗粒粒径及级配对泡沫混凝土性能影响的研究还没有,由于骨料级配对混凝土的性能影响显而易见,所以有必要对煤矸石的粒径及级配进行基础研究,对于试配充填用煤矸石泡沫混凝土具有重要的参考价值,有利于煤矸石泡沫混凝土在矿井的充填应用和发展。
  本论文的研究内容主要分三阶段完成,初始阶段主要研究分析实验材料煤矸石、发泡剂十二烷基硫酸钠以及稳泡剂改性硅树脂聚醚乳液;中期阶段主要进行煤矸石颗粒的筛选分级以及粒径级配理论研究并进行级配分级计算;后期进行煤矸石泡沫混凝土的试配以及性能研究和成本优势分析。实验研究发现发泡剂K-12溶液的浓度在0.46%时起泡效果最好,采用电动搅拌器的发泡方式可以使发泡倍数达到29倍,加入的稳泡剂改性硅树脂聚醚微乳液浓度为0.067%制成的泡沫沉降距最小,且对泡沫的泌水量基本无影响;试验发现试配的煤矸石泡沫混凝土压缩特性曲线塑性区偏长,在达到屈服强度后,煤矸石泡沫混凝土对载荷有明显的阻滞效果,与泡沫混凝土的内部多孔结构有关,当泡沫掺量为二分之一水泥质量时,煤矸石最佳掺量为60%,最佳水灰比为0.2,最佳级配为n=0.3,此时试配的煤矸石泡沫混凝土的密度为1.44g/cm3,坍落度为10.6cm,弹性模量为530MPa,抗压强度达到最大,其抗压强度为6Mpa,此时的煤矸石颗粒级配效果最好,与普通混凝土相比用煤矸石置换沙子配置泡沫混凝土每方能够节省成本约为47.3元,能够有效节约充填成本,间接提高工作效率,为矿井充填开采带来经济效益,改善矿区环境。
[硕士论文] 黄加圣
建筑与土木工程 扬州大学 2018(学位年度)
摘要:随着纤维改性混凝土技术的不断提高,钢纤维、聚丙烯纤维得到人们的认可并在工程中获得了一定规模的应用。但目前对于聚乙烯醇纤维混凝土的研究还相对较少,研究这种高强高弹模、耐酸碱的新型合成纤维对混凝土性能的改善以及在不同环境下的增强效果,对聚乙烯醇纤维在混凝土中的运用和工程实践中的推广具有重要意义。为此,本文对五种水胶比下聚乙烯醇纤维混凝土和基准混凝土的长期力学性能进行对比分析,采用干湿循环试验法、渗水高度法以及快冻法探究聚乙烯醇纤维对混凝耐久性能的影响,并结合声发射检测系统对高温后混凝土单轴受压过程中的损伤进行表征,得出了以下主要结论:
  聚乙烯醇纤维提高了混凝土的拉压比与泊松比,改善了混凝土在受压时拉伸应变能与压缩应变能的分配关系。与基准混凝土破坏形态进行对比明显发现纤维在混凝土中起到了桥接粘连作用,纤维增强了混凝土的韧性。聚乙烯醇纤维的掺入一定程度上能够加强混凝土的抗压、抗折和劈拉强度,相较基准混凝土最高增长率分别:17.71%、16.04%、37.44%,同时研究发现聚乙烯醇纤维对低水胶比混凝土的增强作用更为显著。
  聚乙烯醇纤维抑制了混凝土裂缝的产生与发展,加强了胶凝材料与骨料之间的粘结力,对混凝土的变形有很好的约束作用。掺入纤维后,混凝土的耐腐蚀系数和相对动弹模量有所提高,渗水高度值低于基准混凝土,可见混凝土的抗冻性能、抗渗性能和抗硫酸盐干湿循环能力得到提升,尤其对高水胶比混凝土的抗渗和抗硫酸盐侵蚀干湿循环性能的增强效果更为明显,但对高水胶比混凝土的抗冻性能提高有限。
  聚乙烯醇纤维混凝土高温后的轴心抗压强度随温度的升高先升高,后逐渐下降,强度变化的拐点对应的温度临界点在200℃到400℃之间,聚乙烯醇纤维的掺入能使混凝土的耐高温性能得到增强。高温后混凝土声发射能量计数率变化大致分为压密、线弹性、塑性、破坏四个阶段。聚乙烯醇纤维混凝土的能量计数率分布较基准混凝土更广,峰值能量计数率相对较小,能量累计计数高于基准混凝土,聚乙烯醇纤维掺入提高了混凝土高温后的延性。
[硕士论文] 张育新
建筑与土木工程 扬州大学 2018(学位年度)
摘要:淤泥中含有大量有害物质,处置不当会对环境造成严重污染。由于淤泥含水率高、流动性大、强度低,往往不能直接用做建筑材料,淤泥资源化利用已成为国内外重要研究课题,具有重要的经济效益和社会效益。本课题致力于研究低成本的淤泥固化技术,及其在建筑材料中的应用技术。
  本文研究养护工艺主要参数对固化淤泥性能的影响规律,并结合自然养护的对比试验确定固化淤泥最佳养护制度;通过单因素及正交试验确定硅酸盐水泥基固化材料体系的最佳配合比;以最佳配合比的固化淤泥材料制备免烧砖,并开展对免烧砖成型工艺、力学性能、耐水性能等研究。
  通过单因素分析烘干温度、静养时间、烘干时间、烘后自然养护时间对淤泥试样力学性能的影响规律,结合正交试验确定固化淤泥材料最优养护制度为:静养时间6.0h,烘干温度70℃、烘干时间3.0h,烘后自然养护7d。
  以硅酸盐水泥、粉煤灰、硅灰、生石灰等胶凝材料及多种化学外加剂为固化材料,研究其对淤泥固化性能的影响。研究表明,胶凝材料的固化能力依次为水泥>硅灰>生石灰>粉煤灰,其中固化淤泥力学性能随水泥掺量呈线性提高;硅灰的掺入会影响淤泥试件的稠度;粉煤灰的掺入会降低淤泥试件的早期强度;增强剂的固化能力依次为ZYD>ZYC>ZYA>ZYB>ZYE;淤泥固化材料最佳配比:水泥25.0%、硅灰10.0%、生石灰3.0%、增强剂ZYD1.0%,增强剂ZYC5.0%。
  基于最佳养护制度和固化材料配比,设计淤泥免烧砖,研究淤泥免烧砖的实验室制备工艺,通过分析免烧砖的外观质量和尺寸偏差、抗压强度、密度、吸水率、耐水性、耐酸碱腐蚀性等性能确定淤泥制备免烧砖的可行性。研究表明,淤泥免烧砖主要物理性能符合相应的标准要求。免烧砖的耐酸腐蚀性较差,耐碱腐蚀性较好。
[硕士论文] 朱振东
建筑与土木工程 扬州大学 2018(学位年度)
摘要:火灾是严重威胁人类生命和财产安全的主要灾害之一,火灾发生后需要建筑物在足够的抢救时间内保持稳定性和安全性,来保证人员的撤离、财产的转移以及消防救援人员的安全。在进行消防灭火救援时,高温后混凝土建筑物由于受到消防水作用而带来的冲击力损伤、温度应力损伤以及冷水作用损伤,可能会导致结构整体失稳或失去安全性,产生致命性的次生灾害。而且消防救援的喷水压力和喷水时间、火灾的持续时间以及火灾后的静置时间等都会对混凝土建筑物产生一定的影响。因此,研究冷却制度对混凝土及纤维混凝土的性能劣化影响,显得尤为重要。
  本文以不同水胶比的PVA纤维混凝土、钢纤维混凝土、PVA-钢纤维混凝土以及基准混凝土作为研究对象,并进行200℃、400℃、600℃和800℃高温处理,研究了自然冷却、喷水冷却、喷水压力、喷水时间等不同冷却制度对高温后混凝土及纤维混凝土性能劣化的影响;模拟了火灾持续时间以及火灾后静置时间对高温后混凝土及纤维混凝土的性能影响试验。探索了高温后混凝土及纤维混凝土的力学性能、质量损失以及动弹性模量的变化规律。
  随着温度的升高,混凝土及纤维混凝土质量损失率逐渐上升,抗压强度呈现先上升后下降的趋势,但劈裂抗拉强度以及动弹性模量则呈现不断下降的趋势。加热温度在400℃以内,且恒温时间较短时混凝土内部产生部分微裂缝,改变了内部密实性导致动弹性模量下降。在进行力学试验时由于受力形式不同,劈裂抗拉试验对微裂缝较为敏感导致劈裂抗拉强度一直降低,而在进行抗压试验时微裂缝会被压实,在裂缝较少的情况下强度反而上升。
  PVA和钢纤维的加入能改善混凝土内部物理环境,提高动弹性模量。各温度段下,钢纤维混凝土及PVA-钢纤维混凝土的力学性能优于PVA纤维混凝土和基准混凝土。
  在喷水冷却作用下高温后混凝土及纤维混凝土会受到冲击力、温度应力以及冷水作用等复合损伤,使混凝土性能劣化较自然冷却严重。高温后各类别混凝土性能随着喷水压力、喷水时间以及恒温时间(火灾持续时间)的增加而劣化严重,且温度越高劣化影响越明显。对高温后各类别混凝土喷水灭火后进行静置处理,发现随着静置时间的增加混凝土力学性能呈现先下降后上升的趋势,400℃之后在28d达到最低点。
[硕士论文] 刘鑫
建筑与土木工程 扬州大学 2018(学位年度)
摘要:近年来建筑工程火灾频繁发生,给人的生命财产安全造成极大的威胁。目前关于混凝土及纤维混凝土材料的耐高温性能研究主要集中于高温后的研究,而工程起火时,温度对受力变形有影响,同时受力变形对温度变化也有影响,即实际建筑工程发生火灾时作为结构承重主体的混凝土材料是处于热-力耦合作用下。
  本文以基准混凝土、PVA纤维混凝土、钢纤维混凝土、PVA-钢纤维混凝土为研究对象,进行了高温下和热-力耦合作用下的试验,并采用声发射技术对试件的升温过程及加载破坏过程进行了全程跟踪、在线监测,同时通过扫描电子显微镜探寻了纤维混凝土的高温增强机理。
  研究表明高温下,与基准混凝土相比,整体上来看,力学性能方面,PVA纤维混凝土的耐高温性能更强;PVA纤维混凝土的应力-应变曲线大致经历了压密、线弹性、塑性、破坏四个阶段。声发射响应方面,声发射振铃计数在试件对应的峰值应力附近产生突变,PVA纤维的掺入可以提高高温下混凝土抵抗破坏的能力;PVA纤维混凝土的损伤D值演化速度慢于基准混凝土、数值低于基准混凝土,其耐高温性能更强。建立了高温下PVA纤维混凝土的损伤本构模型。
  热-力耦合作用下,宏观性能方面,钢纤维掺入后试件表观完整性较好;钢纤维混凝土的抗压强度最高,PVA-钢纤维混凝土次之,PVA纤维的增强效果不明显;在多数温度段纤维混凝土的抗压强度残余率都比基准混凝土高,PVA纤维和钢纤维的掺入增强了混凝土的耐高温性能。混合掺入PVA纤维和钢纤维对抑制混凝土纵向膨胀变形的效果最优。声发射方面,升温过程中,试件在400℃~500℃出现了振铃计数曲线密集的现象,PVA-钢纤维混凝土的耐高温性能更强,混凝土及纤维混凝土的力学性能及其声发射响应具有较好的对应性。通过建立的损伤演化方程验证了纤维对混凝土的抑制损伤效果。
  微观机理方面,PVA纤维水泥基试件都比对应温度段基准水泥试件的抗拉强度要高;在20℃和100℃两个温度段,PVA纤维的桥接和断裂耗能增强了水泥基材料的抗拉强度。
[硕士论文] 马韩丹
土木工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:砖作为一种传统建筑材料,在历史向度和地域维度上都有着卓越的成就。砖质材料应用于建筑外装饰由来已久,远从千年以前的城墙、塔楼、宫殿,明清时期的私家园林、民居建筑,近至当前的文化建筑如博物馆、图书馆等,都大量使用了青砖、红砖等材质作为基础结构。而砖质材料结构建筑物使用年限一长,由于砖质材料内部存在着大量微小的连通孔隙,具有较强的吸水性,当其吸水饱和并处于冬季负温状况时,完整的孔隙边壁表面将产生微细裂纹,容易出现粉化、开裂、剥落等病症。因此,如何对砖质结构材料进行防护和加固是工程上所面临的一项重要课题。
  本文以烧结黏土砖为基础,通过不同浓度的氯化钙(calcium chloride,CaC12)和磷酸氢二氨(Diammonium Phosphate,DAP,(NH4)2HPO4)溶液一次循环处理28天后的烧结黏土砖,和0.5mol/L的氯化钙和磷酸氢二氨溶液以不同循环方式处理30天后的烧结黏土砖实验,得出各组试样的吸水率以及抗压强度变化情况。并使用扫描电镜和能谱分析(SEM/EDX)以及X射线衍射图谱(XRD)对试样进行微观形貌、元素分布和晶体组成分析,研究不同浓度DAP和不同循环次数对烧结砖的加固效果的差异及DAP加固烧结砖机理。本文的主要工作及主要结论如下:
  1)以0.5mol/L、1mol/L、2mol/L的氯化钙和DAP溶液浸泡28天之后的烧结黏土砖与普通烧结黏土砖相比,吸水率分别降低了23%、41%、58%。抗压强度分别提高了27%、36%、43%。
  2)用0.5mol/L的氯化钙和DAP溶液以3天循环浸泡的方法循环十次即浸泡30天之后,试样的吸水率降低了65.7%,强度提高了55.9%。用0.5mol/L的氯化钙和DAP溶液以6天循环浸泡的方法循环五次即浸泡30天之后,试样的吸水率降低了22.7%,强度提高了25%。
  3)微观表征试验表明,氯化钙和DAP溶液浸泡过的烧结砖微观形貌发生明显变化,SEM和XRD证实了烧结砖通过浸泡在氯化钙溶液中,使得表面和内部孔隙裂缝处吸附有游离钙离子,这些钙离子会溶解在水中与DAP发生络合反应,生成含磷的羟基磷灰石(hydroxyapatite,缩写为HA或HAP)沉淀,HAP的生成量和结晶程度随着掺入DAP溶液浓度的增加而不断增加。
  4)通过微观分析得出DAP加固烧结砖的微观机理:烧结砖通过浸泡在氯化钙溶液中,使得表面和内部孔隙裂缝处吸附有游离钙离子,当烘干后附有游离钙离子的砖块在DAP溶液中浸泡时,这些钙离子会溶解在水中与DAP溶液中的磷酸根在碱性条件下发生络合反应,在砖块的表面和内部孔隙裂缝中生成HAP沉淀,填充孔隙,增强缝隙处粘结。并且由于其独特的纳米网络结构,产生互相交错,形成稳定的加固结构,从而增强烧结砖的抗压强度。
  综上所述,使用DAP作为加固剂、氯化钙作为补充钙源,处理烧结黏土砖可以使烧结黏土砖表面生成HAP,从而填充孔隙,增强缝隙处粘结。使吸水率减小,增强抗压强度,从而提高耐久性,对黏土砖的加固和保护起到有利的作用。
[硕士论文] 王馨伟
交通运输工程;道路与铁道工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:我国的废旧混凝土再生技术水平发展速度缓慢,为紧跟国家“十三五计划”的建设蓝图,废旧水泥混凝土再生利用研究迫在眉睫。本文主要研究再生混凝土中再生骨料取代天然骨料的取代方式,将再生骨料粒径设定为5~10mm取代等粒径天然骨料,研究此种取代方式所配制的再生混凝土路用性能。
  本文将粗骨料粒径范围定为5~20mm来配制水泥混凝土,将废旧水泥混凝土破碎成粒径为5~10mm再生粗骨料,用粒径为5~10mm的再生粗骨料取代等粒径天然骨料,分别以0%、40%、70%、100%的再生骨料取代率,配制强度等级为C30的再生混凝土。基于试验,得出如下研究成果:
  第一,通过5~l0mm再生粗骨料取代等粒径天然骨料获得的再生混凝土试件,平行试验数据表明:当再生粗骨料取代率处于40%时,试件28天抗压强度均值为48.60Mpa,较普通混凝抗压强度值44.27Mpa高出9.8%,试件28天的劈裂强度均值为3.69MPa,较普通混凝土劈裂强度值3.33MPa高出9%,试件28天的抗折强度均值为6.1Mpa,较普通混凝抗折强度6.01Mpa高出1.5%。主要原因是:本文再生混凝土中再生骨料只是5~10mm天然骨料中的40%被替代,此种替代方式下,这部分5~10mm再生骨料更像一种不影响l0mm以上天然骨料以及余下60%的5~10mm天然骨料在混凝土中抗压、抗拉、抗折等作用的外掺剂,这部分5~10mm的再生骨料不仅在砼内部起到一定的支撑作用,还因其自身较高的表面粗糙度,增加了砼内骨料与骨料间和骨料与水泥石间的摩擦力和嵌合力,提高了骨料与水泥石间的粘结强度。同时,鉴于再生骨料生产工艺的特殊性,废旧混凝土需多次破碎才能产出再生骨料,本文选用的是粗骨料中粒径最小的再生粗骨料,这部分经多次破碎产出的再生粗骨料中能依旧保留在骨料表面的水泥石,其与骨料的粘结强度反而不低。进而粘附在再生骨料表面的水泥石与新水泥石的粘结较骨料与水泥石的粘结更为牢固,从而也能起到提高再生混凝土抗压、抗拉、抗折等力学性能的作用。
  第二,试验研究了再生粗骨料的物理力学指标。试验表明:再生骨料的吸水率、压碎值、针片状颗粒含量等指标虽然都能满足公路对骨料要求,但较天然骨料仍有明显差距。在再生骨料生产过程中发现,预先剔除大体积片状废旧混凝土块可降低针片状再生骨料含量。经试验测试,大体积片状废旧混凝土块破碎获得再生骨料会有大量的针片状颗,占所产再生骨料总质量的50%。因此,剔除大体积片状废旧混凝土后配制的5~10mm再生骨料的针片状颗粒含量仅为6.5%,较未剔除前再生骨料针片状颗粒含量的10.3%,降低了36%。
  第三,试验测试了再生骨料混凝土的工作性能。试验表明,再生粗骨料混凝土的工作性能较普通混凝土稍差,其中除了粘聚性性能相近以外,再生骨料混凝土拌合物的坍落度、含沙率、保水性等性能均较普通混凝土差。此外,粉煤灰对改善再生混凝土工作性能效果显著。同时,再生骨料额外用水的掺入时机对再生混凝土拌合物的和易性影响明显,经试验测试,用再生骨料额外用水预处理的方式,可以有效提高再生混凝土的拌合和易性。
  第四,再生骨料混凝土耐久性试验表明,用5~10mm再生粗骨料取代等粒径天然骨料获得的再生骨料混凝土试件,试件在抗冲击试验、耐磨试验、抗渗试验有如下结果。抗冲击试验表明:试件抗冲击能量为705.7Nm,较普通混凝土616.3Nm高出14.5%。耐磨试验表明:再生骨料混凝土的耐磨性能与普通混凝土几近相似,同样受再生骨料取代率影响较小。抗渗试验表明:不同取代率下的再生骨料混凝土试件的综合抗渗等级为S10,较普通混凝土抗渗等级Sll差一级,且随骨料取代率增高而降低,但当再生骨料取代率为40%时,再生骨料混凝土的抗渗等级S12,较普通混凝土高一级。
  第五,基于再生骨料高吸水率、高孔隙率和较高的表面粗糙度等自身因素,建议再生骨料因该与粉煤灰搭配使用,原因是粉煤灰的“活性效应”和“形貌效应”能弥补再生骨料自身缺陷,例如,粉煤灰对再生骨料混凝土的工作性能改善作用较普通混凝土也更为明显。此外,粉煤灰的掺入虽然降低了再生骨料混凝土前期力学性能,但对后期力学强度影响很小。粉煤灰对提高再生混凝土的耐久性能也有显著效果,粉煤灰的掺入提高了试件耐磨性和抗渗性。因此,综合粉煤灰对于再生混凝土工作性能、力学性能、耐久性能的综合性能提升较普通混凝土更有效,建议推广粉煤灰与再生骨料搭配使用。
[硕士论文] 易铸
交通运输工程Ⅰ 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:论文基于梯度材料的概念,提出局部高掺量微钢丝钢纤维混凝土(Micro SteelFiber Reinforced Concrete,简称MSFRC)梯度复合材料,并开展材料设计与性能试验研究。结合材料结构化设计思想,提出局部高掺量微钢丝钢纤维混凝土控裂梯度复合梁的概念,开展梯度梁裂纹特性研究,形成基于裂纹控制的梯度梁设计方法。通过数值分析对梯度梁抗弯性能及其裂纹特性进行较好模拟和验证。论文主要工作如下:
  ①开展了微钢丝钢纤维混凝土材料基本力学性能试验,对比分析了在普通混凝土和微钢丝钢纤维混凝土中分别掺入Ⅰ级灰与超细灰对混凝土基本力学性能的改善效果。
  ②根据梯度复合材料的概念与局部增强设计,试验研究了不同MSFRC梯度层厚度的微钢丝钢纤维混凝土梯度复合材料的力学性能。结果表明:在梁的1/5截面高度范围内布置高掺量的钢纤维混凝土梯度复合材料能达到与全截面钢纤维混凝土相当的增强效果。采用局部梯度设计在提高力学性能的同时进一步优化了梯度复合结构形式,解决了高体积率所带来的经济性问题。
  ③试验研究了钢纤维混凝土与高强钢筋之间的粘结性能,并进行了有限元分析。与普通混凝土相比,钢纤维混凝土与高强钢筋之间的粘结性能显著提高,极限粘结强度提高125.5%以上。
  ④根据强度理论和断裂力学原理,分析了钢纤维混凝土梯度复合结构抗裂设计方法,并提出对应的控裂梯度弯曲梁结构形式:基于强度理论设计了MSFRC梯度层厚度为1/3截面高度的梯度复合梁(MSFRC85),基于断裂力学原理设计了MSFRC梯度层厚度为50mm的梯度复合梁(MSFRC50)。
  ⑤对比普通混凝土梁,设计两种钢纤维混凝土梯度复合梁,并进行抗弯性能试验,对不同试验梁的承载能力和钢筋受力状况进行分析。研究了不同试验梁在荷载作用下的裂纹特性,包括各加载区间的裂纹分布、裂纹发展阶段分析以及裂纹发展高度、宽度和间距的对比分析。采用有限元分析方法,对试验梁的受力特性和裂纹分布进行验证。
  论文通过理论分析、试验研究及有限元验证,对基于梯度复合设计思想的钢纤维混凝土梯度复合结构的裂纹特性进行了详细分析,为高体积率钢纤维混凝土梯度复合结构的研究与应用提供了参考。
[硕士论文] 栾玥琪
工程力学 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:本文依托不同冲击荷载下钢管混凝土压裂实验,通过查阅相关资料分析了数字图像相关法的优势与适用范围,采用DIC-3D软件对实验中拍摄下来的高速图像进行位移与应变分析,得出钢管混凝土裂纹演化规律,并在此基础上展望了数字图像相关法在工程实践中的扩展与运用。论文的主要工作与结论如下所示:
  (1)从数字图像相关法的工作原理、优点、适用范围等方面分析它在脆性材料受冲击荷载实验中的适用性,结合型钢与混凝土的共同作用,得出可选用二维数字图像相关法系统采集实验信息并分析实验结果的结论并设计相关实验。
  (2)针对冲击荷载的高应变率和准脆性材料的内部缺陷,选取适当的加载系统与散斑制作方法,介绍动态应变场测量系统,并在此基础上设计整套实验方案,本次实验的目的是研究实心钢管混凝土的裂纹演化规律,其要点为扩展起始点、扩展方式和扩展规律,以及随着速度的提高其扩展方式有何变化。
  (3)将分析数据汇总,从局部变形、变形前期位移场和应变场的不均匀性、变形后期的均匀性等几个方面对试件表面的变形信息进行讨论,得出初始位移场的不均匀影响之后应变和位移、屈服极限前后的应变场变量大体上呈现出先增大后减小再增大的规律、裂纹起始点的位置总与加载速度有关且与混凝土破坏形式有直接关系等结论。
  (4)观察高速图像并比较不同参数条件下的破坏形式差异,得出同种钢管混凝土试件在加载速度不同的情况下裂纹扩展规律,并观测两种壁厚的钢管混凝土试件在同一冲击速度下的裂纹演化,初步分析结果表明,钢管壁厚与冲击速率的增大均会加剧试件的变形,且影响效果十分显著。
  (5)实验结果表明,数字图像相关法满足冲击荷载下脆性材料的力学性质研究条件,对测量材料表面的应变场与位移场有着其他方法不能比拟的优势,本次实验的方案与成果可为进一步研究钢管混凝土断裂形式与工作机理提供合理的思路,并为将数字图像相关法引入工程实际中以便及时监测施工现场、指导施工方法、改进施工工艺奠定基础。
[硕士论文] 周学翔
交通运输工程;道路与铁道工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:如何减少混凝土的收缩与开裂一直是困扰工程界的难题,具有良好体积稳定性与耐久性的混凝土将在建筑与桥梁工程等领域有巨大的应用价值。混合骨料的组成特征使其具有与普通混凝土接近的强度和轻骨料混凝土内养护的双重特性,而玄武岩纤维因其高性价比用于增强混凝土发挥阻裂功能的案例也越来越广泛。本文通过研究玄武岩纤维与轻骨料为复合材料的混凝土来探讨两种材料的复合对混凝土的力学及收缩性能的影响,并通过耐久性试验验证其组成设计的合理性。本文的主要研究成果有:
  ①以玄武岩纤维掺量,轻骨料体积替代率和粉煤灰体积替代率为主要影响因素,通过正交试验设计,测定混凝土的坍落度、抗压强度和劈裂抗拉强度,结果表明:玄武岩纤维掺量在坍落度和抗拉试验中显著性均为最大,掺加玄武岩纤维使混凝土的坍落度减小,抗拉强度增大,而抗压强度提升幅度有限;轻骨料体积替代率在抗压试验中的显著性最大,轻骨料的掺加降低了混凝土坍落度、抗压和抗拉强度,但轻骨料掺量为50%时,混合骨料混凝土抗压、抗拉强度降低最小;粉煤灰的掺入使流动性变好,但是掺量超过20%时,坍落度增大幅度减小。利用多元线性回归得出了三因素掺量与抗压强度和劈拉强度之间的关系,建立了混合骨料混凝土抗压与抗拉强度之间的关系模型。基于多指标加权计算,改进功效系数法对正交试验结果优选,根据总功效系数推荐优选配合比。
  ②通过研究轻骨料预湿时间,轻骨料体积替代率和玄武岩纤维掺量对混合骨料混凝土的干燥收缩影响,结果表明:轻骨料的预湿时间越长对混凝土的减缩效果越显著,预湿24h后的轻骨料的内养护效果明显好于未经预湿的轻骨料;轻骨料的内养护作用并不能阻挡混凝土后期的收缩率增大的趋势,前期的减缩效果优于后期。早期轻骨料掺量越多内养护作用越好,减缩效果明显;一定龄期后,适当替代率的轻骨料有利于降低混凝土的收缩率,轻骨料掺量过多反而对混凝土的收缩起到负面效应,当混凝土收缩率最低时最佳混凝土轻骨料替代率在40%左右;玄武岩纤维和轻骨料的复掺后期一定程度上能减少混凝土的收缩,但玄武岩纤维的对混合骨料混凝土减缩效果的改善并不理想。
  ③借助平板抗裂试验研究轻骨料体积替代率、玄武岩纤维掺量和纤维长度对混合骨料混凝土的塑性收缩影响,结果表明:轻骨料掺加增加显著延长了混凝土开裂的时间,早期开裂面积和裂缝数目都有明显的减少,细密裂缝增多。随着玄武岩纤维掺量的增加,混合骨料混凝土的初裂时间延长,总开裂面积、开裂裂缝数目和裂缝的平均开裂面积都呈显著下降趋势。玄武岩纤维的加入减小了混合骨料混凝土的最大裂缝宽度和裂缝数量,纤维掺量为0.1%时效果最佳,掺量增加后性能优化幅度减小;玄武岩纤维体积掺量为0.1%时,随着长度增加,阻裂效果先增后减,长度为20mm的玄武岩纤维阻裂效果最佳。
  ④采用设置与塑性收缩相同的试验条件,并基于RCM抗氯离子渗透系数方法对玄武岩纤维-混合骨料混凝土进行耐久性检验,结果表明:混合骨料混凝土的抗氯离子渗透性规律与抗裂性能有较好的一致性。轻骨料替代率越大氯离子扩散系数越小,玄武岩纤维的最佳为0.1%,长度为20mm。
[硕士论文] 刘大昌
交通运输工程;道路与铁道工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:混凝土以抗拉强度低、韧性和耐久性能差等缺点严重限制了其在工程领域中的应用范围。复合化是改进与提高材料性能的有效方法,将纤维掺入到混凝土基体后两者构成一个整体协同作用,可以使混凝土表现出更多优异的性能。同时与单掺纤维混凝土相比,混杂纤维混凝土中不同的纤维能够发挥出各自的优势,可以更好的改善混凝土的性能。玄武岩纤维是混凝土增强领域的新兴材料,研究其对混凝土性能影响的规律性,以期更好的改善混凝土的性能。
  本研究选取了两种纤维类型:玄武岩纤维12mm,聚丙烯纤维6mm、12mm、18mm;四种不同纤维体积掺量:0.05%、0.1%、0.15%、0.2%。在保持混凝土配合比不变的条件下,研究了随纤维掺量的改变,单掺纤维和混杂纤维对混凝土的工作性能及力学性和抗渗性能的影响;并将两者对混凝土的作用效果进行了对比分析,同时研究了聚丙烯纤维长度的不同对混杂效果所产生影响。通过微观试验和力学理论分析探讨了纤维增强混凝土的作用机理,利用核磁共振孔隙分析仪分析了混凝土的孔隙结构,探讨分析了纤维影响混凝土抗渗性能的作用机理。结果表明:
  ①单掺玄武岩纤维与各系列混杂纤维都降低了混凝土的坍落度。同体积纤维掺量下,各系列混杂纤维对混凝土坍落度的影响小于单掺玄武岩纤维。纤维掺入混凝土后使混凝土的保水性能和黏聚性增加,离析、泌水率减少。纤维对混凝土早期抗压、劈拉强度的增强效果高于后期,单掺和混掺方式下混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度都随纤维掺量的增加先增加后减少;6mm、12mm长的聚丙烯纤维与玄武岩纤维混杂效果最优。纤维能够极大的增强混凝土的抗折强度。单掺和混杂方式下,混凝土的抗折强度随纤维掺量的增加,先增大后减少。与单掺玄武纤维相比,混杂纤维呈现出正的混杂效应,混凝土的韧性也得到了极大的改善。
  ②纤维掺入混凝土后呈三维乱向分布,对混凝土的初始缺陷有良好的改善作用。混凝土受弯破坏时,高弹性模量的玄武岩纤维承担着基体开裂后的桥联作用,而低弹性模量的聚丙烯纤维可以细化混凝土内部的微裂缝,减少裂缝尖端的应力集中,使其内部的应力更加均匀。两者之间通过协调作用、取长补短,从而增强了混凝土的性能。
  ③利用渗水高度法和孔隙分析仪从宏观和微观上分析了纤维对混凝土抗渗性能的影响,并探讨了纤维增强混凝土抗渗性能的作用机理。结果表明:当纤维的掺量从0.05%增加到0.1%时,单掺玄武岩纤维可以增强混凝土的抗渗性能,混杂纤维对混凝土的抗渗效果优于单掺玄武岩纤维。0.05%~0.2%纤维掺量范围内,混杂纤维中,BF12PP6组纤维增强混凝土的抗渗效果最好。当纤维掺量从0.15%增大到0.2%时,各组纤维使混凝土的抗渗性能降低。适量纤维掺入到混凝土后可以优化混凝土内部的孔结构,使抗渗性能得到改善,当纤维掺量过多时结果相反。
[硕士论文] 吴华
土木工程;桥梁与隧道工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:裂缝是混凝土箱梁常见病害,亦是长期未完全解决的技术难题。柔性纤维性能卓越,但尚未广泛用于解决混凝土箱梁开裂问题。柔性纤维混凝土相关研究和应用集中在混凝土建筑、道路工程、桥面铺装等方面。同时,现有研究在抗裂机理研究对象、细观应力应变环境差异、箱梁试验模型截面型式和尺寸等方面仍需开展大量工作。因此,有必要研究柔性纤维对混凝土箱梁的阻裂增强机理。
  本文研究目的是揭示柔性纤维混凝土全过程阻裂机理,进一步完善并丰富柔性纤维对混凝土阻裂的理论研究;多尺度分析柔性纤维混凝土的构造与阻裂机理,将柔性纤维混凝土微、纳观构造与宏、细观力学性能联系起来,更好地理解柔性纤维混凝土的宏观抗裂性能表现;研究柔性纤维对钢筋混凝土箱梁抗裂性能的影响,并为柔性纤维混凝土的工程应用提供帮助。
  本文主要研究内容及成果分别为:
  (1)基于断裂力学能量理论,从混凝土裂纹孕育、发生、发展、临界、恶化、破坏等整个发展阶段,分析能量传递演变,构建柔性纤维混凝土的全过程阻裂模型,揭示柔性纤维耗能阻裂的本质。主要结论:柔性纤维对混凝土的阻裂作用,其本质是能量传递的过程。在裂纹发展的整个过程中,裂纹发展所需能量会逐步转变为纤维拔断能。
  (2)通过聚丙烯纤维混凝土早龄期抗裂试验,研究不同掺量纤维对其抗裂性能的影响以及纤维合理掺量。通过聚丙烯纤维混凝土三维CT微观试验,研究微观尺度下不同纤维掺量的聚丙烯纤维混凝土内部构造特征。进行柔性纤维混凝土阻裂增强机理的多尺度构造分析。主要结论:纤维掺量与抗裂性能的提升正相关,纤维体积掺量0%~0.3%为宜。聚丙烯纤维整体呈三维网络空间结构,单根聚丙烯纤维的形态受水泥砂浆影响。微孔隙平均体积与纤维掺量负相关,形态主要为球形和不规则空间体。柔性纤维混凝土材料在宏观、细观、微观、纳观尺度上均有不同的结构特征,柔性纤维阻裂作用体现在宏观传导,细观受力,微观改善,纳观耗能。
  (3)以典型铁路简支箱梁为研究对象,运用相似理论设计方案,开展完成多试验工况的柔性纤维钢筋混凝土箱梁缩尺模型试验。主要结论:柔性纤维在弹性试验工况、弹塑性试验工况以及全过程试验工况均发挥出增强结构抗裂性能的作用,降低了裂缝数量、最大宽度与总面积,并且柔性纤维阻裂作用与掺量正相关。但各试验工况柔性纤维阻裂能力不同,弹性试验工况最优,弹塑性试验工况下降,全过程试验工况再次下降。并且在全过程试验工况,低掺量纤维阻裂能力趋于一致,高掺量纤维阻裂能力更强。
  (4)采用有限元软件,建立具有柔性纤维混凝土非线性力学特性的三维实体模型,开展柔性纤维钢筋混凝土箱梁缩尺模型数值模拟,研究柔性纤维混凝土箱梁开裂行为。主要结论:柔性纤维阻裂能力在结构弹性阶段最优,且柔性纤维掺量越高,对混凝土抗裂性能的提升越强。裂缝首先发生在底板支座处,然后发生在底板纯弯段内,并逐渐往纯弯段内腹板发展,最后发展到纯弯段以外部位。
  研究成果对于开展复合材料改善混凝土桥梁耐久性的机理研究具有理论意义,有利于将高性能柔性纤维科学地应用于混凝土箱梁,更好地解决混凝土箱粱开裂难题。
[硕士论文] 张琛琪
交通运输工程;道路与铁道工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:随着市场经济体制的不断深化改革,中国正在全面推进建设环境友好型社会。传统现场拌制砂浆已不能适应现代建筑业的发展要求,推动高质量机制砂干混砂浆的应用不仅解决了大量废弃物的排放问题,还能减少由于河砂过度开采带来的资源枯竭等生态问题,保护环境的同时提高了经济效益,符合中国建设文明和谐美丽的社会主义国家新目标。因此,本文选择了湖南省永州市生产的石炭系灰岩机制砂,通过试验确定机制砂的最佳粒径级配,在此级配下配制出不同胶砂比和胶凝材料组成的机制砂干混砂浆,并对其工作性能、力学性能以及耐久性进行了研究,得出相关结论如下:
  1、试验研究了不同机制砂粒径级配对干混砂浆性能的影响,将筛分后的机制砂按1.18~0.6、0.6~0.15、0.15~0.075、≦0.075粒径分为六个粒组(J1~J6),对不同粒组配制的干混砂浆分别进行了稠度、保水性、抗压强度、抗折强度及粘结强度试验。根据试验结果分析得出:当机制砂的四种粒径区间所占质量比依次为25%、50%、10%、15%时即J3组粒径级配下的干混砂浆综合性能最佳。
  2、试验研究胶砂比以及胶凝材料中粉煤灰取代率对机制砂干混砂浆物理性能、力学性能和耐久性能的影响,研究结果表明:
  ①随着胶砂比的减小,机制砂干混砂浆的拌和用水量先减小后增加,在胶砂比为1∶4时,用水量最少,分层度和含气量和凝结时间不断增大,表观密度减小;胶砂比一定时,随着胶凝材料中粉煤灰取代水泥量的增加,机制砂干混砂浆拌和用水先减少后增加,在取代率为10%时,拌和用水最少;分层度先减小后增加,含气量和表观密度减小,凝结时间增加。
  ②机制砂干混砂浆的抗折、抗压强度随龄期的增长不断增大。胶砂比为1∶3时,粉煤灰对干混砂浆强度有较大的贡献作用,胶砂比为1∶4、1∶5、1∶6时,随着胶凝材料中粉煤灰取代水泥量的增加,28d抗压强度总体呈降低趋势,后期由于粉煤灰火山效应强度涨幅明显。
  ③随着胶砂比的减小,机制砂干混砂浆抗冻性能降低,收缩率减小,胶砂比1∶6时,抗冻性不满足要求;胶砂比一定时,随着粉煤灰取代水泥量的增加,抗冻性、收缩率降低,取代率10%时,抗冻性能最佳,取代率为20%时收缩率仅为空白试件的1/3~1/2。
[硕士论文] 梅熙
交通运输工程;道路与铁道工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:水泥混凝土路面一直在我国的道路交通领域中起着中流砥柱的作用,其优点是刚度大、使用寿命长同时拥有良好的平整度,且所需要的石灰岩在我国的资源较为丰富,值得推广和研究。目前水泥混凝土路面的实际使用寿命往往很难达到设计年限,因此对其疲劳性能的研究显得十分重要。尤其是考虑水,环境温度变化对水泥混凝土路面长期使用性能的影响更为重要。因此本论文针对水及温度两种环境因素对水泥混凝土路面的疲劳性能影响进行了研究。
  本文主要采用室内试验,理论分析,工程分析等方法开展研究。主要研究内容为:水泥混凝土原材料性能分析及配合比设计;水泥混凝土物理力学性能试验分析;不同环境条件下水泥混凝土疲劳性能研究;水泥混凝土路面的疲劳寿命预估。通过研究得出了以下主要结论:
  ①通过配合比设计得出了满足重交通荷载等级的路面强度要求的水泥混凝土配合比为水泥∶砂∶碎石∶水=1∶1.62∶344∶0.41。通过试验测出标准养护28d后的水泥混凝土28d抗压强度为394MPa,28d抗弯拉强度为5.312MPa,28d吸水率为206%。
  ②设置了标准养护,冻融循环,温度交替,水的交替四类不同的环境条件,通过小梁弯曲疲劳试验得出了不同环境条件下应力大小为4.250MPa,3.984MPa,3718MPa,3.453MPa下的疲劳寿命。通过各级应力下的疲劳寿命均值拟合了相应的应力-疲劳方程,对比分析了对应的疲劳方程曲线,得出冻融循环使水泥混凝土的疲劳寿命有非常明显的降低,温度交替作用后疲劳寿命也有明显的降低。通过验证得出了四类环境条件下小梁疲劳试验数据都较好的服从两参数的威布尔分布。
  ③分析了水泥混凝土材料疲劳机理,结合疲劳方程及疲劳曲线分析了不同环境条件作用对水泥混凝土材料疲劳性能的影响机理。
  ④采用了Palmgren-Miner准则分析路面的疲劳累积损伤:通过ANSYS建立水泥混凝土路面的受力模型分析其最大弯拉应力值,根据应力值对应的疲劳寿命进而得出其相应的损伤累积量。得出了水泥混凝土路面不考虑环境条件影响,以及考虑冻融损伤影响,温度交替影响,水的交替影响下的预估使用寿命分别为22.89,1.73,6.11,25.19年。
  本论文的研究能够对已有的水泥混凝土路面疲劳性能预测方法作出补充,丰富冻融循环,温度交替等环境条件作用下水泥混凝土疲劳性能的实验研究资料,进而提升对水泥混凝土疲劳寿命预估的精度,具有一定的实用价值和科研前景。
[硕士论文] 赵渊
交通运输工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:透水混凝土具有良好的透水性能以及生态环保优势,可有效推动“海绵城市”的发展。再生骨料作为建筑垃圾的衍生物,在透水混凝土领域的推广运用,对于节约资源、保护环境和城市的可持续发展具有重要意义。再生骨料透水混凝土自身多孔隙,强度偏低成为制约其发展的瓶颈,本文在国内外相关理论研究的基础上,基于研制强度和透水性能均满足工程应用条件的再生骨料透水混凝土为目的,通过正交试验对其配合比设计、强度和透水性能进行了相关试验研究和分析,主要研究内容和成果如下:
  (1)结合再生骨料透水混凝土的特点,选择与之相适应的搅拌、成型、以及养护工艺,选择自制的透水仪进行透水系数测试。比较分析透水混凝土的配合比设计方法,通过对比相关优缺点,本文采用质量法进行试验配合比计算。
  (2)通过正交试验法进行再生骨料透水混凝土的配合比设计,选用骨料粒径、水灰比、集灰比三个因素,每个因素设三个水平,研究各因素对再生骨料透水混凝土抗压强度、抗折强度、孔隙率以及透水性能的影响规律。
  (3)试验结果极差分析,得出各因素对透水混凝土强度和透水系数影响的主次顺序,试验数据的拟合得到孔隙率与强度,孔隙率与透水系数,透水系数与强度,抗压强度与抗折强度之间的拟合关系式,综合考虑强度和透水性能满足要求,确定了三因素组合条件下再生骨料透水混凝土的最佳试验组合。
  (4)通过再生骨料的掺量变化,成型及养护工艺改善,配合比调整,掺加硅灰或增强剂等方式进行透水混凝土性能优化研究。硅灰及增强剂的掺入,对再生骨料透水混凝土的强度都有较大提升,但需要严格控制掺量水平,保证透水性能在可控范围之内。硅灰掺量6%最佳,28d抗压强度31.17MPa,28d抗折强度3.60MPa,透水系数4.18mm/s;增强剂掺量2.8%最佳,28d抗压强度23.90MPa,28d抗折强度3.05MPa,透水系数4.52mm/s。
  (5)再生骨料透水混凝土实际应用的探索,通过实体工程案例表述了透水混凝土的施工工艺流程以及质量控制指标,与普通混凝土路面的成本进行相应对比,再生骨料透水混凝土综合效益较高,具有较好的应用价值,随着相应政策的制定,对其进一步的发展具有一定的推动作用。
[硕士论文] 刘槟豪
建筑与土木工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:本文依托实际工程郑州到阜阳客运专线,以试验为基础详细探究了CRTSⅢ型轨道板用高性能混凝土,对轨道板用高性能混凝土的原材料进行试验探究,以选出适合实际工程需要的原材料。根据选择的原材料进行高性能混凝土配合比设计。因龄期为16h的混凝土抗压强度直接影响轨道板产量,龄期为28d的混凝土抗压强度影响轨道板验收,所以试验选取16h和28d两个龄期进行高性能混凝土抗压强度试验探究,根据试验数据详细分析了影响高性能混凝土抗压强度的因素。同时在最优配比下探究了影响高性能混凝土耐久性的一些因素。
  (1)根据实际工程需要选择原材料,并进行试验,参考铁路混凝土标准和技术条件选出适合轨道板生产需要的高性能混凝土原材料。以试验数据为基础分析了优质原材料对高性能混凝土的重要性。详细分析了水胶比、砂率、矿物掺合料对高性能混凝土的影响及其原因,并提供了大量试验数据对其他高性能混凝土工程原材料的选择提供参考。
  (2)根据选择的原材料进行基准配合比设计,并进行重要参数的验算,以验证其是否符合工程要求。设计正交试验,选取水胶比、砂率、矿物掺合料三个因素来探究最优配合比,通过方差分析研究在不同龄期下三个因素对高性能混凝土抗压强度影响的显著性,并得出最优配合比为水泥∶粉煤灰∶细骨料∶粗骨料∶减水剂∶水为403∶45∶705∶1151∶5.82∶139。
  (3)在最优配合比下利用试验探究了新型轨道板所用高性能混凝土的弹性模量、电通量、抗氯离子扩散系数、抗裂性、抗冻性等对耐久性有重大影响的特性,分析它们对耐久性影响的原因。通过具体的试验数据来验证最优配合比是否符合实际工程需要。
  所配置的高性能混凝土已经用于郑阜客专7000余块轨道板的生产,效果良好,有效的保证了本标段轨道板的质量,各项试验数据也为后续轨道板用高性能混凝土的优化提供了指导意义。
[硕士论文] 汪正国
建筑与土木工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:城市化和大面积的硬化铺装改变着水的自然平衡,造成城市旱涝、热效应等诸多问题,降低人的生活质量,如何处理这些问题,已成为社会关注的焦点。透水铺装是其中的一种解决方法,它从制作方式上可分为透水砖和透水混凝土,传统的透水混凝土主要采用单一级配或非连续级配的粗骨料,较少或不使用细骨料,并通过胶凝材料粘结,使用特殊工艺制备而成。铺筑后具有下渗雨水和通气吸声功能,能达到降水回补、减小地表径流、吸热降噪的目的。本文旨在以一种新的制孔工艺制备透水混凝土,主要工作如下:
  1.在传统透水混凝土的基础特点上,提出了使用降解材料成孔制备透水混凝土的思路,以简化透水混凝土制备工艺,无需太多特殊的要求,操作方便。
  2.根据混凝土的组成及制作工艺特征,提出了制备透水混凝土的降解材料应满足的基本要求,包括足够的耐磨性、抗拉和抗剪等力学强度,耐混凝土碱性环境、密度相容性好,易塑形、不易溶吸水、绿色环保,混凝土成型后一定时间内,能在混凝土较密实封闭的环境下降解且降解物无害,造价适宜等。
  3.在满足基本要求的情况下,进行了天然降解高分子和类胶囊结构研究,开展了部分天然高分子材料和类胶囊状结构制备透水混凝土的试验,并分析总结其不成功原因,调整了研究思路。
  4.提出并采用PAG降解材料作制孔剂,并根据试验情况,利用N-N'亚甲基双丙烯酰胺对其进行了改性,得到了性能优异、能满足条件的改性PAG降解材料,并制备出一种新型透水混凝土。
  5.对该种透水混凝土试件开展了透水性能试验,测得试件的孔隙率在29.29%~41.65%之间,透水系数介于2mm/s~13mm/s范围,透水状况良好,并可通过改变PAG降解材料掺量等因素予以调节。
  6.开展了该种新型透水混凝土的实验室力学性能试验,试件的7d抗压强度值约为10MPa,28d抗压强度值在20MPa左右,劈裂抗拉强度值在0.86~2.01MPa间,三者均能达到现有透水混凝土的强度水平,并且还具有极大的提升空间。
  7.采用正交试验设计法对水灰比、骨料粒径、PAG降解材料长度、降解材料掺量等因素进行研究,得出影响透水性能和力学性能的显著作用因素是降解材料掺量。
  本文提出一种制备透水混凝土的新思路,并开展一些试验初探,得出的结论对工程运用与研究有一定的参考意义。
[硕士论文] 陈鑫
桥梁与隧道工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:钢绞线是预应力混凝土结构及缆索支承体系桥梁的主要承重构件,其健康状况直接影响到结构的耐久性和安全性。在服役过程中,钢绞线极易受水、空气及腐蚀性介质侵蚀而产生腐蚀,造成其静力性能和疲劳性能急剧退化,进而导致单根钢丝断裂甚至整根钢绞线破坏,造成重大安全事故。因此,及时、有效进行钢绞线健康状况的检测与评估,是保证预应力结构安全性及耐久性的关键问题之一。
  本文从时频域研究了超声导波在钢绞线中的传播规律,并基于导波传播特征进行了钢绞线张拉力识别,为复杂波导结构中导波传播特性研究提供一种有效方法,也为超声导波在钢绞线无损检测中的应用提供理论支撑。首先采用小波变换提取导波时频分布,提出了基于单点波动信号的导波模态分析方法,并分析了腐蚀、张拉力等因素对导波传播模态及时频能量特征的影响;然后,将信息熵与导波时频能量结合,提出了抗噪能力强的导波能量熵谱;最后,将导波能量熵谱作为特征向量,构建以特征向量距离为指标的钢绞线张拉力识别模型,考虑了传播距离和传感器布置策略的影响,得到以下结论:
  (1)基于单点波动信号的时频能量分布可以有效进行导波多模态识别。通过提取高强钢丝单节点波动时程信号进行小波时频变换分析,可以识别导波多模态分布,有限元仿真计算及实验结果均与理论模态曲线吻合良好,高频段的模态识别需要更高的网格划分。
  (2)导波时频能量分布特征随钢丝腐蚀程度增加而改变。高强钢丝经腐蚀之后,其L(0,1)阶能量占比逐渐上升,L(0,2)阶能量占比逐渐下降,截面损失10.84%之后,L(0,1)阶能量占比提高了52.1%,总体能量逐渐向低频转移。
  (3)导波能量熵谱可以有效反映钢绞线张拉力变化。基于小波时频变换结果的导波能量熵谱随钢绞线张拉力而变化,且在特定尺度范围内谱值变化明显,而即使在信噪比为0dB的强噪环境下,能量熵谱仍呈现良好的规律性。
  (4)基于能量熵谱建立的钢绞线张拉力识别指标与钢绞线张拉力之间符合线性变化关系,确定系数大于095,有限元模拟与试验结果一致性良好。随导波传播距离增加,张拉力识别指标的敏感性更好。
  (5)采用无耦合布置策略进行钢绞线张拉力识别效果更优。较耦合布置策略相比,采用无耦合布置策略进行钢绞线拉力识别,有限元和实测结果K值分别上升了24%和602%。推荐采用无耦合布置策略进行现场测试。
[硕士论文] 胡雷
土木工程;桥梁与隧道工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:随着中国基础设施建设的日益发展,道路拆旧建新过程中将产生大量的废弃混凝土,若不对其加以合理利用,将严重影响生态环境。目前采取露天堆放或就地填埋的方式进行,不仅对混凝土道路的整治带来消极影响。建设和发展“海绵城市”是为了解决城市洪涝灾害和城市热岛效应问题。透水混凝土作为大孔隙透水材料可以广泛应用于城市街道,停车场,人行道路和植被铺设等领域,是实现“海绵城市”规划的重要技术手段之一。汽车尾气中的主要污染物包括一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)、氮氧化合物(NOx)、硫化物、醛及微粒物等,给人们的健康带来极大的负面影响。而传统路面材料不仅不具备分解尾气的功能,而且产生城市热地效应,因此亟须发展一种具有净化大气污染物功能的路面材料。
  本文针对以上三个问题,本文提出负载光催化材料(TiO2)的再生集料透水混凝土制备技术研究。将废弃混凝土制备为再生集料,并负载光催化材料,将负载得到的光催化再生集料制备为透水混凝土,得到负载光催化材料的再生集料透水混凝土。
  本文从混凝土制备实验和水泥水化产物微观观测两个方面对负载光催化材料的再生集料透水混凝土的力学性能、透水性能和光催化降解率进行探索与研究,主要研究内容和成果如下:
  对负载光催化材料的再生粗集料进行光催化降解率测试,并采用SEM测试方法对不同粒径、不同光催化材料负载浓度的再生集料进行探究。
  采用正交设计进行负载光催化材料的再生集料透水混凝土的配合比设计,选用四因素三水平的正交设计表,分别考虑水胶比、集胶比、再生集料替换率和粉煤灰掺量四个因素的三种水平变化。将各组实验结果进行力学性能、透水性能和光催化降解率进行测试和分析,讨论不同水平不同因素对以上三种性能的影响,对结果进行方差分析,得到三种性能组合最优的配合比。采用模拟雨水冲击,测试得到单一环境因素作用下制备得到的负载光催化材料的再生集料透水混凝土的光催化降解率耐久性。
  利用SEM测试、水化热放热量测试手段对负载光催化材料的再生集料透水混凝土不同养护龄期的水泥水化产物生长情况进行探究。
  根据TiO2试验分析结果,采用Material Studio材料分析软件对TiO2电子结构和能带进行模拟计算。根据光催化反应方程式,模拟锐钛矿型TiO2对水分子的吸附,得到不同晶面对水分子的吸附能。
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