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超材料混凝土减振性能研究现状与展望

超材料混凝土减振性能研究现状与展望

摘要：超材料混凝土作为一种具有振动衰减效应的新型材料，由包裹弹性软涂层的金属重芯取代天然粗骨料，与砂浆搅拌而形成。当受动力作用时，超材料混凝土能够利用人工骨料局部共振产生的带隙，衰减混凝土的振动响应。近年来，超材料混凝土因其在高频动力作用下显著的减振性能，在结构抗爆抗冲击领域受到了高度关注，通过改变人工骨料的结构，已经研发出多种形式的超材料混凝土，并针对其振动衰减性能开展了系统的理论分析、数值模拟和试验研究。为推动超材料混凝土在土木工程领域的研究和应用，该研究对超材料混凝土减振性能的研究工作进行了系统地归纳总结，探讨了超材料混凝土在工程性能方面存在的问题和瓶颈，并对超材料混凝土减振性能的研究方向和应用前景进行了展望。
建筑 2025年06月05日
碳纤维增强水泥基复合材料界面优化设计研究进展

碳纤维增强水泥基复合材料界面优化设计研究进展

摘要：碳纤维增强水泥基复合材料(Carbon fiber reinforced cement composite，CFRCC)以其高强度质量比、耐腐蚀性和耐久性而通常用于建筑、基础设施和土木工程等领域。对CFRCC而言，界面是联系基体与增强相的桥梁，界面性能、结构直接关系到复合材料粘结强度，从而直接影响到复合材料的各项宏观性能。然而，碳纤维的疏水性及其与水性悬浮液之间不充分的结合行为，限制了碳纤维在水泥和其他矿物建筑材料中的应用。为了解决这一问题，学者们研究了物理和化学改性方法，以加强从矿物基质到碳纤维的负载转移。本文介绍了碳纤维、CFRCC及CFRCC界面的性能及存在的问题。总结了近些年国内外学者对CFRCC及其界面改性方法，例如氧化、电泳沉积、等离子体和接枝处理等表面改性方法，并讨论了相关机制分析。还介绍了碳纤维本身的特性及其与水泥基质的结合行为的表征方法。
建筑 2025年06月03日
辐射冷却材料的结构调控及其在建筑领域应用的研究进展

辐射冷却材料的结构调控及其在建筑领域应用的研究进展

摘要：伴随着化石能源的大量消耗，人类生存环境受到严重威胁。其中，建筑能耗在能源总消耗中所占比例持续攀升，有效管理建筑物热量传递的被动式冷却技术成为备受关注的研究热点。辐射制冷技术可以反射太阳光并通过“大气窗口”将热量辐射到外太空使物体表面自发冷却，因其不消耗任何能源就可以实现辐射降温而受到了国内外研究者的广泛关注。近年来，辐射冷却技术在建筑领域的应用快速发展，面临的主要问题是制备工艺复杂、生产成本较高和易受外界环境影响等。本文从辐射冷却原理出发，对最近几年辐射冷却材料在建筑领域的相关研究进行了归纳和总结，重点介绍了辐射冷却材料的制备技术及影响辐射冷却性能的主要因素，并进一步按照主动式建筑节能和被动式建筑节能分类，详细阐述了辐射冷却材料在建筑领域的应用情况，最后对其存在的问题及未来的研究方向进行了总结和展望，指出未来的研究应着眼于探索工艺简单、可大批量制备的辐射冷却材料，开发低成本且多功能集成的应用产品，并建立具体的标准和法规。
建筑 2025年05月30日
3D打印混凝土的流变性能及其影响因素研究综述

3D打印混凝土的流变性能及其影响因素研究综述

摘要：3D打印混凝土具有绿色环保、生产高效智能、节约人力、无需模板等优势，是推动建筑行业工业化升级向智慧化和数字化发展的重要途径之一。对应混凝土3D打印的3个重要阶段：泵送、挤出和建造，决定其制备成功的可打印性主要包含可泵送性、可挤出性和可建造性，然而，这些特性之间存在着矛盾与平衡，且与流变性能密切相关。因此，混凝土流变性能是3D打印混凝土的重要影响因素，也是制约3D打印技术在土木工程中广泛应用的主要因素。目前，已有许多关于3D打印混凝土流变性能的研究，但对于3D打印混凝土流变性能的测试方案和影响因素等关键研究方向尚未形成全面的认识。基于此，本文首先汇总分析了3D打印混凝土流变参数(屈服应力、塑性黏度和触变性) 的测试方案、测量范围和表征模型。其次，对3D打印混凝土流变性能的影响因素(原材料性能与配合比、打印参数和温度) 进行了分析，提出了调控流变参数的方法。最后，展望了3D打印混凝土流变性能研究的未来发展方向。
建筑 2025年05月29日
高强高韧机敏混凝土的制备及其性能

高强高韧机敏混凝土的制备及其性能

摘要：研究通过混杂碳纤维(Carbon fiber，CF)和聚乙烯纤维(Polyethylene fiber，PE)制备出高强高韧性混凝土(High strength and high ductility concrete，HSHDC)，并对其力学性能及机敏性特性进行了分析。研究表明0.25vol%CF掺量HSHDC 的抗压强度较对照组提升7%、抗折强度增加13%、拉伸应变提高15.2%。HSHDC 的电阻率值随CF掺量增加而显著降低，1.0vol%CF掺量HSHDC 的电阻率值下降至10Ω·m，较对照组降低3 个数量级。在不同温度与相对含水率下，掺有CF的HSHDC 电阻率表现出较好的稳定性，循环荷载作用下0.25vol%CF掺量HSHDC电阻率变化率与应力之间表现出良好的对应关系，压应力和压应变灵敏系数分别达到0.75%/MPa 和136.5。0.25vol%CF掺量的HSHDC在加载幅度为15 MPa时的最大电阻率变化率为9.2%，加载速度为0.4 mm/min时峰值电阻率变化率达到7.9%。
建筑 2025年05月27日
混凝土表面防腐涂料研究进展

混凝土表面防腐涂料研究进展

摘要：混凝土是典型的非均质多孔材料，易受到环境中侵蚀离子介质的侵蚀，导致混凝土及其内部钢筋腐蚀，进而影响混凝土结构的性能并缩短其使用寿命。在众多防护措施中，采用表面防腐涂料是防止混凝土腐蚀、延长其结构服役寿命的最经济有效方法。基于此，本文系统总结了4 类混凝土表面防腐涂料：表面成膜型、孔隙封闭型、疏水浸渍型和多功能表面处理型。探讨了每种涂料防护机制、防腐性能及存在的问题与不足。其中，重点分析了不同改性方式对混凝土表面防腐涂料增强效果的影响：有机/无机复合涂料能实现优势互补，显著提升涂料整体性能；有机硅和有机氟的低极性使改性后聚合物的表面能降低，从而显著提升涂料疏水性和耐化学稳定性；添加纳米颗粒能改善涂料力学性能和耐久性；构建特殊纳米结构能改善纳米颗粒团聚性，提高涂料疏水性能。展望未来，高效、安全、低成本、适用性强的混凝土表面防腐涂料是研究的重点，尤其是水性防护涂料与可再生材料的结合、纳米复合改性新型涂料及自修复涂料等。
建筑 2025年05月26日
微生物-碳化改性钢渣及其对水泥水化特性影响研究进展

微生物-碳化改性钢渣及其对水泥水化特性影响研究进展

摘要：微生物诱导碳酸盐沉淀(MICP) 是一种新型环保处理技术，其独特的矿化及生物酶催化机制在固废处理及利用方面展现出广阔前景。基于钢渣水化特性，本文探讨了碳化条件及生物酶特性对碳酸盐成核影响，分析并总结了MICP与碳化反应机制、生物-碳化改性中钢渣的物相演变规律、碳酸钙成核及晶体生长等研究进展，从力学性能、水化热及体积稳定性角度进一步综述了改性钢渣对水泥基胶凝材料水化特性影响机制，指出了现阶段微生物-碳化技术在钢渣改性研究中存在的不足，为实现钢渣低污染、高质化利用提供有益参考。
建筑 2025年05月19日
拟声子晶体超材料混凝土的低频带隙特性与工程应用

拟声子晶体超材料混凝土的低频带隙特性与工程应用

摘要：超材料混凝土是具有弹性波带隙特性的新型复合材料, 但因较高的带隙频率和较窄的带隙宽度使其在以低频振动控制为主的工程应用上受到很大限制. 首先, 本文基于局域共振理论, 提出了一种新型三组元水泥基拟声子晶体模型, 据此研发出拟声子晶体超材料混凝土. 其次, 计算和分析了拟声子晶体超材料混凝土的能带结构、带隙机理和频率响应函数, 并开展了拟声子晶体超材料混凝土的室内试验. 最后, 用研发出的拟声子晶体超材料混凝土制备了拟声子晶体超材料混凝土地铁道床, 并应用到实际地铁工程中以解决地铁运营过程中产生的低频振动问题. 结果表明, 拟声子晶体超材料混凝土在200 Hz频段内打开了6个低频带隙, 在带隙频率范围内, 衰减值大多都在10 dB以上, 衰减效果较好; 拟声子晶体超材料混凝土地铁道床在200 Hz频段内具有显著的低频减振效果, 隧道壁三分之一倍频程插入损失的最大值为13.22 dB, 隧道壁铅垂向最大Z振级差值为5.052 dB, 隧道壁铅垂向最大分频振级差值为5.926 dB,4~200 Hz频段内铅垂向分频振级差值平均值为5.74 dB, 低频减振效果明显.本文的相关研究成果为地铁工程和其他工程建设中解决低频振动难题提供了新的技术途径, 突破了土木工程结构的传统减振控制技术.
建筑 2025年05月15日
复合盐冻环境下玄武岩纤维增强磷酸镁水泥基材料孔隙特征分析

复合盐冻环境下玄武岩纤维增强磷酸镁水泥基材料孔隙特征分析

摘要: 磷酸镁水泥(MPC)因其高性能和良好的耐腐蚀性被应用于盐渍土地区,但由于其脆性高,在工程长期使用过程中会出现大量的微裂缝,从而影响MPC结构的耐久性和使用寿命。玄武岩纤维(BF)作为新型纤维被添加到MPC 中,以进一步提高MPC 在盐碱土地区的应用效果和耐久性能。因此,通过掺加不同体积掺量的BFRMPC在复合盐溶液(5%Na2SO4+3.5%NaCl)中进行冻融加速试验,借助XRD、SEM-EDS能谱分析、低场核磁共振技术(NMR)微细观孔隙结构来揭示BFRMPC的腐蚀劣化机理。试验结果表明:在复合盐冻融耦合环境下,BF的掺入可以显著加强MPC的耐腐蚀性能,而掺入0.09%体积掺量的BF使得MPC强度提升最为明显且腐蚀程度最低,同时BF的添加减弱了水泥侵蚀后孔隙的劣化,较普通MPC凝胶孔占比增大了5.74%,大孔占比降低了26.38%。
建筑 2025年05月08日
含水率对镀铜钢纤维超高性能混凝土自感知性能的影响

含水率对镀铜钢纤维超高性能混凝土自感知性能的影响

摘要: 镀铜钢纤维增强废弃陶瓷超高性能混凝土(CSF-UHPC)具有导电性好、灵敏度高等优势,在混凝土结构健康监测领域具有广阔的应用前景。但混凝土结构在服役过程中往往会暴露在不同的湿度环境下,含水率变化会影响其导电性能,进而影响其自感知性能。因此,研究了CSF-UHPC在不同加载条件下含水率对其自感知性能的影响规律,并比较了不同因素对其自感知性能的影响程度。研究结果表明,在各种加载条件下,CSF-UHPC的自感知性能均随含水率的降低而降低。含水率降低引起的电阻率变化率、应力灵敏度和应变灵敏度降低率均随着加载幅值和加载速率的增大而增大。CSF-UHPC在完全干燥后的电阻率变化率、应力灵敏度和应变灵敏度降低率最大分别可达75.44%、76.32%和70.96%。由雷达图分析结果可知,不同环境因素对CSF-UHPC自感知性能的影响程度从大到小依次为:加载幅值、含水率和加载速率。
建筑 2025年05月07日