新型装配式住宅的发展及其产业化趋势探索

摘要:装配式建筑与传统建筑相比,其对房屋部件生产实行标准化,在生产过程中对于自然资源的消耗较小,房屋部件安装快,安装过程中不会对周围环境产生影响。住宅工程的施工量较大,更加适合采用装配式的建筑方法。我国的装配式建筑在行业中尚未普及,在一些地区,装配式建筑的价格要比传统建筑的价格高。随着装配式建筑生产技术的成熟,其价格优势与其便捷性会逐渐显现出来。在建设环境友好型、资源节约型社会发展背景下,节约能源是我国可持续发展战略的重要方向。装配式建筑的发展促进了建筑业的产业化发展,在一定程度上实现了资源节约,降低了环境污染,节约了建设成本,本文重点分析了新型装配式住宅的发展与其产业化趋势。

白鹤滩水电站高填方工程砾石填料的物理力学特性

摘要:白鹤滩水电站是全球单机容量最大、在建规模最大的水电站。为避免水库蓄水后巧家县城区中的移民安置区被淹,需进行高填方工程,填筑材料以当地砾石土料为主。依托白鹤滩水电站高填方工程,对砾石填料进行颗粒分析、击实试验、压缩试验和三轴剪切试验等室内土工试验以及现场碾压试验。研究表明:填料的压实特性与砾石质量分数有关,粒径大于5mm的砾石质量分数在40%~70% 时,填料较易形成密实骨架结构,表现出较好的可压实性和力学性能。在现场碾压过程中,需从填料的砾石质量分数及现有设备等因素来综合控制压实含水率。压实度为0.95和0.97的砾石填料的压缩特性及抗剪强度有明显差异。同时,根据填料试样的应力、应变关系确定了邓肯-张双曲线模型的参数。试验结果为白鹤滩移民区高填方工程的填料配比设计、力学与施工参数的选取提供参考。

面向韧性提升的玻璃纤维混凝土智能配比及性能研究

摘要:使用纤维对水泥基材料进行增韧是改善水泥基材料脆性的重要方式。玻璃纤维是常用的纤维之一,其低廉的价格驱动研发高韧性玻璃纤维混凝土,以达到工程使用中降本增效的目的。然而,已有的研究中玻璃纤维对混凝土的增韧效果并不理想。本工作基于机器学习方法设计了适用于玻璃纤维的基体配合比,并针对不同的纤维掺量、纤维形态、配置方向和不同的基体设计了多组直接拉伸试验,通过直接拉伸试验的应力应变曲线、数字图像相关技术观测和微观电镜扫描观测,探究玻璃纤维对混凝土的增韧作用,并设计、配制出了极限拉伸应力达12.5MPa、极限拉伸应变达9681με且同时具备高强度与高拉应变的高韧性玻璃纤维网混凝土。

玄武岩纤维的原料特性和多元化应用研究进展

摘要:通过对玄武岩纤维从基础研究到产业化应用进展的论述,提出了玄武岩矿石分级利用的新路径,阐述了玄武岩矿石熔融与熔体成纤过程中的相变机制,明确了熔融温度、冷却速率等关键参数对纤维结构和性能的影响规律,探讨了多组分浸润剂对纤维力学性能的作用机理。开展分级利用生产原料,优化生产工艺,突破多品种纤维浸润剂等核心技术研究,是提升玄武岩纤维性能、拓展其应用领域的有效手段。

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。

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。

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。

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。

城市光伏建筑产业化发展研究

摘要:光伏建筑通过建筑表皮发电可降低建筑运行阶段碳排放30%以上,我国城市光伏建筑产业具有极大的发展空间,在“双碳”目标、城市更新需求的驱动下,城市光伏建筑产业化发展对能源转型、建筑领域减碳意义重大。本文在剖析光伏建筑技术原理、辨识光伏建筑发展价值的基础上,从产业规模和格局、产业政策与标准等方面梳理了城市光伏建筑产业化发展现状,研判了政策系统性不足、技术集成存在瓶颈、市场机制不完善、基础设施薄弱等现实挑战。总结了城市光伏建筑产业化发展的关键环节,包括构建适合城市更新的光伏建筑模式、建立光伏建筑与城市规划的协同融合体系、打造城市级光伏能源数字协同平台、推进城市新型电力基础设施升级改造;以完成建设并投入运营的城市光伏建筑示范项目为案例,实证分析了城市光伏建筑模式的技术与经济可行性。后续可在加强顶层设计、强化政策协同,突破系统集成技术、提升集群化效能,完善市场生态体系、形成多元支撑,推进与城市更新结合的示范工程等方面采取切实行动,高质量推进城市光伏建筑产业化发展。