AI赋能的混凝土材料基因数据库智能设计及应用
摘要：针对混凝土数据多源、异构、多尺度的特点，本工作面向材料数据管理、基因智能分析到材料智能研发的典型任务，建立一套AI 赋能的混凝土材料基因数据库智能设计框架，框架以标准化的混凝土材料基因关系型数据库与图数据库为数据存储基础，设计分层密度聚类算法提取对混凝土材料典型性能产生重要影响的基因组结构。利用机器学习正向设计混凝土材料典型性能预测方法，R2相较其他机器学习模型提升约4%，实现了从特征选择、模型预测到贡献量化的可解释性推理路径，设计融合ACO 与NSGA-Ⅱ的、以性能目标驱动的混凝土材料配比逆向优化算法，突破传统配比经验依赖与单目标优化局限，通过全局搜索避免陷入局部最优解。系统化智能化框架旨在突破传统数据库在材料计算与智能分析方面的瓶颈，可为材料基因智能化研究提供借鉴。
托贝莫来石的晶体结构、合成改性及吸附应用现状
摘要：托贝莫来石（TOB）是一种具有高比表面积的层状硅酸钙水合物，因其独特的晶体结构，研究与应用已从传统建材领域拓展至环境修复等功能领域。本文系统梳理了TOB国内外的最新研究成果，对比了传统水热法与微波水热法两种常用合成技术的差异，介绍了为提升其吸附性能采用的不同改性方式（如离子掺杂、热活化、酸洗、负载等），并总结了其对废水中氮磷、重金属和染料等污染物的吸附机理及应用现状。尽管TOB已表现出高效的吸附潜能，但其规模化应用仍面临一系列挑战。本文旨在为TOB的功能化拓展与可持续应用提供理论依据和技术参考，并对未来研究方向提出展望，包括开发高效制备工艺、优化改性技术及探索多领域协同应用等。
再生砖骨料负载微生物对水泥基材料裂缝自修复的影响
摘要：微生物诱导矿化沉淀（MICP）应用于水泥基材料中时，主要利用微生物与钙源发生反应生成碳酸钙，实现水泥基材料裂缝的自修复。然而，MICP实际应用受到微生物生存环境的限制。本文使用再生砖骨料（RBA）作为载体材料，探究了RBA负载Ca2+/Mg2+诱导下的微生物对水泥基材料裂缝的自修复效果，并采用电感耦合等离子体（ICP）、X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）等现代测试手段，对影响机理进行了探讨。结果表明：Mg2+的加入在一定范围内提高了微生物的矿化率；RBA掺量为60%（质量分数）时，水泥基材料强度受到的影响较小。裂缝初始宽度110.98μm的试件裂缝修复率达到97.7%，吸水率降低63.6%；裂缝初始宽度167.61μm的试件裂缝修复率可达96.4%，吸水率降低76. 4%。当水泥基材料产生裂缝时，微生物的诱导矿化作用产生的碳酸钙沉淀可有效填充试件裂缝，实现水泥基材料裂缝的自修复效果。
超高性能混凝土的脆性系数和抗压强度设计值
摘要:为探讨超高性能混凝土(UHPC)的脆性系数和抗压强度设计值,开展了2组试验研究(Ⅰ组和Ⅱ组)。Ⅰ组试验针对11种工程常用强度等级的UHPC进行缺口梁抗折试验,测试其断裂韧性,并以其作为脆性系数的对立指标间接推导各强度等级UHPC的脆性系数,Ⅱ组试验通过15批次UHPC棱柱体与立方体试件的抗压测试,研究抗压强度测试的形状效应,整合试验数据与国内外相关文献数据构建数据库,进行数值分析以确定UHPC标准棱柱体与标准立方体试件的抗压强度比值。试验结果表明:在相同抗压强度等级下,随着抗拉性能等级的提升,UHPC的韧性显著增强;随着试件尺寸增大,棱柱体与立方体之间的强度比值即形状效应逐渐加剧,但增长趋势趋于平缓;基于试验数据并综合参考现行相关标准中关于脆性系数的取值方法,提出了适用于各等级UHPC的脆性系数推荐值;数值分析得出UHPC标准棱柱体与标准立方体试件的抗压强度比值为0.89;参照普通混凝土抗压强度设值的确定方法,结合所确定的脆性数与形状效应系数,提出了11个用UHPC强度等级的抗压强度设计值推荐取值,为UHPC结构设计规范的完善提供了试验依据和系数支持。
长寿命耐候钢桥锈层稳定性原位测试与评价
摘要:基于耐候钢锈层形成和损伤机理,总结了耐候钢桥锈层检测及评价方法,并以中国首批3座免涂装耐候钢桥为工程依托,采用目测检查法和胶带黏附力测试法对典型构件的构造细节处锈层进行原位测试,通过对锈层稳定性的定性与定量分析,明确了结构型式、气候气象和环境条件等对耐候锈层形成的影响规律,分析了不同位置的表面锈层分布特点及稳定性差异,建立了长寿命耐候钢桥锈层稳定性技术状况评价模型,开展了全桥锈层稳定性技术状况评价,提出了锈层的针对性维护管养建议。研究结果表明:稳定锈层的形成受结构构造形式、水汽及光照等各种因素作用影响;耐候钢桥受日照充足的区域,其耐候锈层形成快、稳定性好;通风好且不易积水积尘区域的耐候锈层状况优于积水积尘区域和潮湿通风不畅区域;高湿热环境中的耐候钢桥,通风、日照条件好的区域,其耐候锈层形成快且稳定;耐候锈层稳定性技术状况可根据承重结构锈层稳定性状况、桥梁附属结构技术状况和桥位环境状况3类评价指标分为1~4级,综合评价眉县常兴二号桥、黄延高速隆坊跨线桥和西藏扎墨公路达国大桥锈层稳定性技术状况等级分别为2级、2级和3级;稳定可靠的耐候锈层是实现耐候钢桥长寿命设计和使用的技术保证之一。长寿命耐候钢桥锈层检测方法与评价指标可为桥梁构造设计及锈层维护管养提供依据,将推动长寿命耐候钢桥的工程应用。
环境作用下钢管混凝土桥梁温度研究综述
摘要:为提高钢管混凝土桥梁应对温度响应的能力,梳理了钢管混凝土桥梁在水化热和环境因素影响下面临的关键温度问题,总结了钢管混凝土桥梁施工和运营阶段温度作用与效应、界面热脱黏以及温度效应计算方法等的研究进展,探讨了未来的研究方向。研究结果表明:施工阶段,空钢管拼装受日照温度场影响显著,需对拼装线形进行精准调控,管内混凝土水化热导致大管径(大于1.2m)截面的温升和里表温差均超过30℃,开裂风险较高,钢管混凝土拱的合龙温度取值存在争议,需结合累积内力反算;在运营阶段,气温变化和太阳辐射分别引起均匀温度和截面非线性温度梯度(温差大于10℃)作用,温度效应对钢管混凝土桥梁的应力、内力、变形和稳定性均有较显著的影响,并通过加速混凝土徐变改变结构的长期响应;钢管与核心混凝土间温差易诱发钢-混界面拉应力超限和热脱黏,脱黏高度为0.03~0.72mm,通过红外热成像和分布式光纤等热感知技术可有效检测界面脱黏。现有规范对温度作用模式和线膨胀系数等的界定尚存不足,热弹性力学分析和能量法等解析法以及精细化热-力耦合模拟为温度效应计算提供支撑,未来需进一步研发低水化热和辐射吸收率材料,推广界面连接件应用,开展长期热损伤演化评估以及优化超大跨钢管混凝土桥梁温度控制策略,并完善相关设计规范。研究结果为钢管混凝土桥梁的高品质建造与长寿命运维提供理论参考。
钢基体表面磷酸钾镁水泥基防腐涂层的研究进展
摘要：磷酸钾镁水泥（Ｍａｇｎｅｓｉｕｍ Ｐｏｔａｓｓｉｕｍ Ｐｈｏｓｐｈａｔｅ Ｃｅｍｅｎｔ， ＭＫＰＣ）作为一种新型无机胶凝材料，具有凝结速度快、早期强度高、结构致密、耐磨性能好等特点。以磷酸钾镁水泥为黏结剂，通过添加剂、矿物掺合料及复合改性等方法对其进行改性，可制备出具有优异防腐性能的金属防护涂层，其主要用于钢材表面的防腐蚀保护。本文总结了磷酸钾镁水泥基涂层的水化与防腐机理，及其材料组分和配合比对涂层防腐性能的影响，重点概述了磷酸钾镁水泥基防腐涂层的改性研究，介绍了该类涂层的施工工艺与性能评价方法，并对磷酸钾镁水泥基涂层在防腐领域中的发展前景进行了展望。
基于数据挖掘的输电杆塔典型材料大气环境腐蚀预测研究
摘要：为了提升输电杆塔材料在复杂大气环境下腐蚀预测的准确性,构建科学高效的建模方法以支撑材料寿命评估与防护策略制定,本研究基于历史积累的电网杆塔材料腐蚀数据,构建了遗传算法(GA) -随机森林(RF)-神经网络(BP)的多算法集成模型,用于碳钢与镀锌钢材料的大气环境腐蚀预测。通过优化模型参数与特征选择策略,碳钢与镀锌钢的预测平均相对误差分别降至7.65%和8.83%,较单一BP模型和GA-RF模型显著提升了预测精度。实验结果表明,GA-RF-BP模型能够有效融合多算法优势,增强对复杂非线性腐蚀规律的拟合能力,为输电杆塔材料的腐蚀防护与寿命评估提供了可靠的技术支撑。
大掺量矿物掺合料混凝土钢筋腐蚀防治技术研究进展
摘要：活性矿物掺合料作为辅助性胶凝材料取代部分水泥,符合土木建筑行业绿色低碳发展理念,同时也是优化混凝土组成结构、提升混凝土综合性能的重要路径。然而,大量矿物掺合料的掺入导致混凝土液相碱度明显降低,引起钢筋难钝化、易腐蚀问题。本文从钢筋(碳素钢筋)外围添加保护屏障及开发利用新型筋材替代碳素钢筋两个角度展开,分析了大掺量矿物掺合料混凝土钢筋腐蚀防治正在研究和应用的各种技术方法的特点、效果及存在问题。通过总结归纳,提议使用合金耐蚀钢筋取代普通碳素钢筋以消除大掺量矿物掺合料混凝土低碱度环境对于钢筋保护的不利影响,可为大掺量矿物掺合料混凝土钢筋腐蚀防治提供一种技术思路。
