建筑用生物质基纤维素保温气凝胶研究进展

摘要:建筑保温可以有效降低建筑材料的热损失,对于保持建筑内部的舒适度起着重要的作用。提高建筑材料的保温性能至关重要,特别是通过减少加热-冷却的热量损失来实现节能。因此,研究具有优良保温性能的建筑材料已成为当前保温领域研究的重点之一。与传统的保温建筑材料相比,生物质基纤维素保温气凝胶具有低导热系数、高比表面积、可再生性、成本效益和环境友好型等优越的物理和化学特性,是未来建筑节能技术的理想新型建筑材料。本文综述了近年来生物质基纤维素保温气凝胶的制备技术、研究现状、存在的问题及在建筑材料(屋顶、内外墙和玻璃等) 中的应用。最后,简要讨论了生物质基纤维素气凝胶在保温材料应用中面临的挑战,并对其未来的发展方向进行了展望。

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。

水泥及地聚物疏水复合材料的研究现状及分析

摘要:混凝土的长期耐久性问题是其面临的主要问题之一,造成耐久性破坏的主要原因是水在混凝土多孔结构中的迁移,使有害离子更容易进入基材内部。采用超疏水材料对水泥及地聚物进行改性复合处理,赋予其超疏水特性,避免水分在其孔隙中的传输,从而防止有害离子的迁移及侵蚀,增强混凝土的耐久性。本文总结了目前研究当中对于水泥及地聚物胶凝材料超疏水改性方法,包括整体改性和表面改性两种;归纳了整体改性方式中超疏水改性剂加入到水泥及地聚物混凝土中的改性机制及与无机物基体中的连接键合方式;概括了目前研究当中表面改性常用的改性方法,包括喷涂法、浸渍法、模板法等,并分析了表面改性机制。与表面改性所得到的超疏水复合涂层相比,整体改性的水泥及地聚物基复合材料在实际应用场景当中具有更大的优势。此外,分析了疏水改性后对复合材料润湿性、防水性、抗压性能及防腐性能的影响规律,发现其抗压强度降低了约20%~60%。最后,阐述了水泥及地聚物复合材料疏水改性研究中存在的一些问题并对未来的研究方向进行了展望,建议从体积型超疏水、提高抗压强度、成本控制及疏水外加剂在材料内部实现均匀化分散等方面进行研究。

水泥基结构电池:机制、影响因素及应用

摘要:结构储能一体化复合材料为结构与储能的融合发展提供了创新途径。将水泥基材料用作结构电解质,并与电极材料相结合,即可得到水泥基结构电池。本文系统总结了水泥基结构电池的研究进展,阐明了其导电机制和放电机制,并从电极和电解质两个主要方面厘清了影响其电化学性能的关键因素。研究表明,该电池的电压可达1.5 V以上,体积比容量可达8.45×105 mA·h·m−3,并具备充放电的能力。凭借其结构储能一体化特性,水泥基结构电池在绿色储能建筑、智能化混凝土和能量收集混凝土等领域具有应用潜力。最后,指出了目前存在的问题及未来的研究方向。

固化电解金属锰渣在软土路基填筑中的应用研究

摘要:电解金属锰渣可以作为软土路基填筑的材料,但电解金属锰渣的含水率过高,且具有一定的毒性。研究通过对电解金属锰渣进行固化,探究了其固化的机理,然后设计了固化电解金属锰渣路用性能验证实验,分析其在软土路基填筑中的应用效果。实验结果表明,加入固化剂固化后最大干密度增加,最优含水率降低。CBR值特性实验中,在掺量为6%时,添加水泥的CBR值增长了54.22%,添加石灰的CBR值增长了62%;在石灰掺量为3%时,CBR值达到为14%。电解锰渣回弹模量实验中,加入固化剂后,回弹模量增长。实验结果说明了固化后的电解金属锰渣具有较好的路用性能,研究将对提高软土路基填筑质量、降低工程风险具有重要的实践意义。

混凝土技术的发展与展望

摘要: 混凝土是基础设施建设的主体建筑材料。继钢筋混凝土、预应力钢筋混凝土与纤维混凝土之后,基体微结构调控与性能提升将成为未来混凝土技术第四次飞跃的主要驱动力。本文从近年来混凝土技术发展现状与趋势两个方面入手,重点介绍了混凝土的工作性调控、裂缝控制、力学性能提升、耐久性提升四个方面的主要技术现状,同时对上述混凝土技术的主要发展趋势进行了展望。

钢管混凝土柱、型钢混凝土柱、钢柱与钢筋混凝土梁连接节点研究现状综述

摘要:钢-混凝土组合结构兼具钢筋混凝土结构与钢结构的共同优点,具有承载力高、刚度大、延性和抗震性能好及节约材料等优点,符合土木工程的发展方向。处于复杂受力状态下的梁-柱节点区域是建筑结构中需要特别关注的部位,既是整体结构安全性和可靠性的重要基础,又是建筑结构抗震设计中的薄弱环节,因此节点部位的设计至关重要。在综合介绍钢管混凝土柱、型钢混凝土柱及钢柱与钢筋混凝土梁的连接节点研究背景的基础上,分析了上述节点连接的构造形式及受力性能等方面的研究现状,指出了该类节点连接方式及受力性能方面有待进一步解决的问题,为该领域的深入研究及该类节点连接的设计提供参考。

冷弯薄壁型钢T形拼合柱轴压性能研究与承载力计算

摘要:冷弯薄壁型钢(CFS)全螺栓垫板连接T 形拼合柱是一种新型拼合截面柱,在全螺栓连接框架结构中承受集中荷载。目前关于全螺栓连接T 形CFS 拼合柱轴心受力性能的研究报道较少。基于已有的试验研究成果,建立准确可靠的T 形CFS 拼合柱数值分析模型,选取构件长细比、板材厚度、垫板的纵向间距等参数,研究在轴压作用下各重要参数对T 形CFS 拼合柱极限承载力和屈曲模态的影响。结果表明:随着长细比的增大,T形CFS 拼合柱的屈曲模式由局部与畸变相关屈曲逐渐转变为整体屈曲,当长细比

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%。

数字孪生技术在土木工程中的应用:综述与展望

摘要: 随着工业44.0概念的发展,数字孪生技术(digital twin)已经成为智能制造和产品全寿命周期管理相关领域的主要数字化解决手段。在工程建设领域,提升土木工程结构数字化防灾能力和管理水平是未来智慧城市建设的重要环节。建立精确可靠的数字孪生模型,一方面,可以帮助实现工程灾害的精准防控和重大灾害事故的风险识别预警;另一方面,数字孪生也为未来城市的数字化建设和管理提供了技术基础。本文首先对数字孪生技术的基本概念和阶段性发展成果进行梳理,总结了在土木工程领域里孪生数据获取和构建数字孪生体的技术手段。最后,从结构运营评估、灾害仿真推演和数字孪生城市建设三个领域来回顾与展望数字孪生技术在土木工程领域的应用进展。