二氧化碳矿化养护水泥基材料研究进展

摘要: 为了减缓建筑行业生产过程中CO2排放对全球气候变化的影响,建筑行业提出了CO2矿化封存技术,即利用CO2与水泥基材料中的水泥熟料以及水泥水化产物等反应生成以方解石为主的碳酸钙( CaCO3) 沉淀和无定形高聚合度硅胶( SiO2·nH2O)。CO2矿化养护水泥基材料在实现永久封存利用CO2的同时,因其矿化产物具有较好的稳定性、填充效应和成核效应,矿化养护后的水泥基材料力学强度得以提升,耐久性得到改善,相比其他养护方法,短时间内可以获得具有高性能的水泥基材料。本文总结了现阶段CO2矿化养护水泥基材料的最新研究进展,从反应机理和影响因素两方面进行了介绍,详细分析了预养护、相对湿度、水胶比、CO2浓度、养护压力和温度等养护条件对水泥基材料CO2矿化养护后性能、固碳率以及矿化程度的影响,并对CO2矿化技术在水泥基材料中未来的发展和研究方向进行了展望。

玻璃纤维增强复合材料管约束装配式混凝土桥墩抗震性能

摘要:为提高装配式混凝土桥墩在地震作用下的结构性能,设计并制作了2个不同厚度的玻璃纤维增强复合材料(GFRP)管约束桥墩(SPCG1、SPCG2) 和1个无约束对比桥墩(SPC),柱与承台采用灌浆套筒进行预制拼装连接。拟静力试验结果表明,GFRP 管约束有效改善了墩柱塑性铰区的破坏,提升了装配式混凝土桥墩的抗震性能。相比SPC,SPCG1 和SPCG2 的极限位移分别提高了23.2% 和30.9%,延性系数分别提高了16.7% 和54.6%,在7% 漂移率下的剩余承载力分别提高了103.3%和90.4%,残余位移分别降低了21.4% 和32.0%。建议的该类预制拼装桥墩的损伤量化区间和定性描述可为相关实际工程应用提供参考。

综合交通基础设施混凝土结构耐久性提升研究

摘要:铁路、公路、水运、民航是我国重要的交通基础设施,混凝土结构是交通基础设施的主要结构类型,提升交通基础设施混凝土结构耐久性能是保障交通安全、提升运输效能、延长结构服役寿命的重要途径。本文全面调研分析了我国交通基础设施混凝土结构的服役现状,结合国情和实情从设计理论、建造技术、运维制度等角度探讨了我国混凝土结构耐久性面临的问题与挑战,梳理了先进交通基础设施混凝土结构表面裂纹、渗透性能、内部损伤与钢筋锈蚀监测技术,概述了交通基础设施混凝土结构精准维修技术。研究提出了我国综合交通基础设施混凝土结构耐久性提升的对策建议:做好顶层设计、强化科技创新、完善标准体系,全面保障综合交通基础设施混凝土结构长寿命安全服役。

大型钢结构多向钢节点电弧增材制造工艺

摘要:多向钢节点作为连接大型钢结构的关键构件,承载钢结构建筑各方向的力,对其安全性起至关重要的作用。基于七向钢节点结构特点,文中研究了电弧增材制造钢结构建筑的七向钢节点,采用分区成形、平曲面切片及摆动填充的路径规划方法,将其分为直臂圆管区、相贯区和支管延长区3个区域,相贯区包括两管相贯、三管相贯和四管相贯3 种类型。直臂圆管区和支管延长区采用摆动工艺进行堆积,两管相贯、三管相贯和四管相贯区分别采用曲面切片的路径规划进行堆积。对堆积完成的构件进行成形精度检测、微观组织的观测和力学性能的测量。结果表明,七向钢节点构件成形尺寸偏差为±1.32mm,成形精度较高。微观组织为铁素体和珠光体,构件的抗拉强度和屈服强度相对于同成分铸件分别提高了约30%和105%,电弧增材制造的七向钢节点满足使用要求。

再生混凝土动态力学性能研究现状及发展方向

摘要:在工程技术的持续演进中,再生混凝土以其绿色建筑材料的身份,广泛应用于各类工程,契合可持续发展理念,引领建筑业向绿色化迈进。鉴于再生混凝土力学性能较天然混凝土有所不足,深化其动态力学性能研究对提升结构抗冲击、抗震性能具有科学研究意义及工程应用价值。本文综述了近年来国内外再生混凝土动态力学性能方面的研究进展,对加入纤维增强和改性处理等情况下再生混凝土的动态力学性能进行了深入探讨,提出了目前研究中亟待解决的问题与未来发展方向。

马鞍山长江公铁大桥2100MPa高强度钢绞线斜拉索及锚具研制

摘要:巢马铁路马鞍山长江公铁大桥副汊航道桥为(58+168+392+168+58)m双塔三索面钢桁梁斜拉桥,斜拉索设计采用抗拉强度2100MPa、抗疲劳应力幅280MPa的ϕ15.2mm低松弛PE镀锌钢绞线拉索。为保证高强度钢绞线斜拉索的力学及锚固性能,根据其技术指标要求,在1860 MPa钢绞线基础上,研制2100MPa钢绞线及配套锚具。通过提高钢绞线原材料盘条中C、Si、Mn元素含量及改进钢丝拉拔工艺,选择直径14.0mm的PQS92Si-HT盘条为2100MPa钢绞线原材料。为提高钢绞线的锚固性能,夹片选择20CrMnTi钢,夹片长度52mm、牙高0.45mm、锥角6°10'、表面粗糙度Ra3.2以上且表面硬度不低于56HRC。根据2100MPa钢绞线锚具的载荷变化和现行锚具锚板的材料性能,锚板选择40Cr钢,并进行调质处理。对研制的2100MPa钢绞线及配套锚具进行单孔锚及斜拉索锚具组件疲劳试验及疲劳后静载试验。结果表明:研制的2100MPa钢绞线及其锚具组件均满足规范要求,可应用于马鞍山长江公铁大桥副汊航道桥。

3D打印混凝土的长期性能研究进展

摘要:与传统的浇筑混凝土相比,3D打印混凝土(3DPC)施工技术因具有绿色环保和无模板化施工的特点,可提高施工效率和安全性,近年来在建筑行业广受青睐。然而,由于逐层打印过程中形成的薄弱层———层间冷缝,其孔隙含量较高,层间缺陷增加,可能导致抗冻性问题。同时3DPC独特的养护制度(经打印沉积后暴露于高蒸发率的干燥环境中)导致混凝土失水速率加快,产生收缩裂缝,加速混凝土劣化开裂。上述问题势必会对服役于严酷外部环境中的打印构件的长期性能产生不利影响,这一问题已成为3D打印混凝土大规模商业化的瓶颈之一。本文对影响3DPC耐久性的流变参数、打印参数、固化方式、孔隙率、孔隙连通性因素等进行详细综述。鉴于在长期服役过程中,抗冻融破坏和早期收缩开裂性能对3DPC耐久性的影响更为显著,本文着重分析了3DPC的抗冻融循环、早期收缩性的演变过程,为解决工程中出现的耐久性问题提供有效参考,同时提供一些可行性建议、措施,避免或缓解实际应用中所面临的问题,以期推动本行业的快速发展。

水泥制造业绿色低碳技术研究进展

摘要:随着中国碳达峰、碳中和目标的提出,水泥制造业的绿色低碳转型成为行业发展的主要趋势,相关节能降碳关键技术的研发部署与应用需求日益迫切。从原料替代、燃料替代、节能提效和碳捕集利用4个方面梳理了当前水泥行业已经实现商业化应用与正处于研发阶段的绿色低碳技术,综述了各类技术的碳减排潜力,分析了各种技术的协同环境效益、推广限制条件等因素。

高性能水性环氧涂层及涂层钢筋应用研究进展

摘要:氯盐环境下混凝土结构中的钢筋易被腐蚀,钢筋腐蚀后不仅导致混凝土结构服役寿命缩短,威胁结构安全,甚至造成巨大经济损失。环氧涂层被认为是防止钢筋锈蚀和提高混凝土结构耐久性的有效方法之一,本文针对目前环氧涂层特点及环氧涂层钢筋现状,结合本研究团队近年来研究工作,探讨了国内外水性环氧涂层制备技术;分析了柔性纳米粒子与刚性纳米微材对水性环氧涂层物理力学性能和耐腐蚀性能的影响及其协同增韧机理;探讨了应用改性聚氨酯对水性环氧自修复性能的影响及其调控机理;分析了应用硅烷偶联剂改善水性环氧底涂与钢材粘结性能,引入石墨烯聚苯胺提高中涂耐腐蚀性能,以及适度增加填料颗粒度改善面涂粗糙度及涂层钢筋与混凝土粘结锚固性能的作用机制;阐述了深入开展多功能、多尺度、多层级水性环氧涂层钢筋防护的必要性。结合标准编制工作介绍了水性环氧涂层钢筋研究进展及性能指标,最后简要介绍了水性涂层钢筋应用研究概况。本文对应用水性环氧涂层钢筋提升复杂环境下混凝土结构的耐久性具有理论意义和工程价值。

磷石膏制备建筑材料现状及技术路线分析

摘要:我国提出了2030年“碳达峰”与2060年“碳中和”目标,生态环保产业相应面临着机遇与挑战。工业固体废弃物资源化利用可以有效助推“碳达峰”“碳中和”。本文分析了大宗工业固废磷石膏在建筑材料领域的应用技术及产品。指出现有磷石膏利用方式存在的问题及解决方案。提出磷石膏综合利用产品需要多元化,提高热量利用效率,降低生产成本。Ⅱ型无水石膏产品能有效降低磷石膏中磷,氟化合物和有机质的不利影响;α-半水石膏产品有较高的强度,低标准稠度用水量;这两个产品是磷石膏在建筑材料领域无害化利用的方向。流态化煅烧直接换热制备Ⅱ型无水石膏,β-半水石膏已经实现了工业化,这个技术将为磷石膏综合利用产品多元化提供技术支撑。