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。

约束对单面盐冻混凝土内部损伤的影响:微裂纹萌生与扩展

摘要:现行单面盐冻试验中,混凝土试件处于自由形变状态,这与混凝土的实际服役状态不符,因此混凝土抗冻性研究有必要考虑实际服役中的约束作用。本工作研究约束作用对单面盐冻混凝土孔结构损伤及微裂纹萌生与扩展的影响及机理。利用改进数字图像处理方法,实现了水灰比0.60 的约束态和自由态混凝土在单面盐冻作用下孔结构与微裂纹的单独分析。每8次单面盐冻循环测试混凝土的孔结构和微裂纹,计算获得最可几孔径(M d)、平均孔径(d)、孔径分布标准偏差(dσ)、劣化孔数量占比(dam P)、微裂纹平均长度(mean L)和微裂纹平均宽度( mean W );实时监测32 次盐冻循环过程中混凝土应变,计算获得残余应变( n S )。结果表明约束态混凝土的M d 、d 、dσ 、dam P 、mean L 和n S 分别比自由态混凝土少11%、10%、5%、7%、7%、30%;通过计算孔均微裂纹数量和长度发现,与自由态混凝土相比,约束态混凝土内微裂纹更倾向于扩展宽度而非萌生新的微裂纹。灰色关联度显示,约束作用通过限制盐冻混凝土的孔径扩张,抑制微裂纹萌生,从而减少了盐冻作用诱导的残余应变。

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。

钢桥梁焊接技术现状及未来展望

摘要:随着桥梁设计水平的提高以及加工设备和施工装备水平的提升,我国桥梁建设取得了快速发展,各类造型别致、在世界桥梁建设史上具有一定影响力的桥梁不断涌现。焊接作业是钢桥梁制造过程中的重要工序之一,对确保钢桥梁耐久性至关重要。结合近几年钢桥梁建设实例,简要介绍了我国耐候桥梁钢、高性能桥梁钢焊接技术的应用情况与取得的成果,以及双丝与多丝埋弧高效焊接技术、焊接变形机械矫正技术和自动化焊接技术在钢桥梁制造过程中的应用情况,并对钢桥梁焊接技术的发展前景进行了展望。

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。

聚羧酸减水剂的研究与应用综述

摘要:作为土木工程的核心材料,水泥混凝土的性能提升与低碳化转型发展对减水剂技术提出更高的要求。减水剂的发展共经历了三代革新,以聚羧酸减水剂为代表的第三代减水剂凭借高减水、低掺量、绿色环保和灵活的分子设计特性,成为当前研究焦点。然而,聚羧酸减水剂在研究与应用的过程中,仍然面临多重挑战:减水机理涉及静电吸附与排斥、空间位阻、水化膜润滑和引气隔离“滚珠”等多重理论的协同作用,现有理论难以统一解释聚羧酸减水剂的宏观表现;复杂的工况对减水剂的抗泥性和坍落度保持能力(简称保坍性)提出更高要求,传统分子设计难以满足多样化需求;受水泥矿物组成、含碱量、石膏类型等因素影响,减水剂适配性差异显著,亟需系统性解决方案。本文系统梳理了聚羧酸减水剂从分子设计到工程应用的研究进展:减水剂的发展历程,分散、保坍、抗泥作用机理,与水泥相容性的影响因素,合成工艺、分类与评价方法,以及未来重点发展方向。本文以期为聚羧酸减水剂性能优化、绿色化发展提供重要思路。

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。