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。

磷渣在水泥基材料领域的研究现状和进展

摘要:磷渣是冶炼黄磷过程中产生的固体废弃物,因含有可溶性磷和氟元素,磷渣大量堆积会导致环境污染和生态受损等危害。将磷渣作为补充胶凝材料应用在水泥基材料领域是实现磷渣规模化利用的一条最佳途径,不仅可以提高磷渣的利用率,还能够降低磷渣对生态环境的影响,有利于可持续发展。本文总结了磷渣在水泥、普通混凝土和超高性能混凝土等相关水泥基材料领域的研究现状。同时,针对磷渣当前存在的问题,进一步给出了未来磷渣在水泥基材料领域的相关研究方向。

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。

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%。

耐候桥梁钢焊接关键技术及应用

摘要:通过对耐候桥梁钢关键焊接技术开展研究,研发了耐候焊接材料及工艺,确定了适用的焊接工艺窗口,解决了耐候桥梁钢焊接性差、对热输入敏感等问题,保证了焊缝力学性能、耐候性与母材相匹配,焊缝冶金质量高,满足了免涂装使用要求。研究成果已成功应用于美国阿拉斯加铁路桥、港珠澳大桥、官厅水库公路桥及黑河大桥等项目,经济效益、社会效益和环境效益显著。