向海土木工程的内涵与发展前沿

摘要:推进我国海洋强国、交通强国以及绿色低碳发展战略, 需要加快构建以多学科交叉为特色的新型土木工程体系, 以服务向海经济和新质生产力发展需求. 基于由陆向海基础设施的特点, 本文提出了向海土木工程的概念,剖析了向海土木工程的内涵及其技术支撑. 从经济社会发展需求出发, 分析了向海土木工程相关科学研究进展, 总结了向海土木工程发展中的基本难题与挑战; 基于未来开放型经济发展和向海图强的重大需求, 提出了向海土木工程建设的基本架构, 展望了向海土木工程未来需要关注的重要科学问题. 向海土木工程应以低碳材料、长寿命结构、绿色建造和智慧防灾为主要研究方向, 通过构建多层次、多尺度、多功能的向海土木工程理论与技术体系,助力实现我国高质量可持续发展.

水泥基电磁波吸波材料的研究进展

摘要: 随着科技的发展,大量电子设备的应用使电磁辐射风险骤增,对信息安全、军事安全、生态安全带来威胁。建筑吸波材料能够有效降低电磁辐射危害,对生态文明可持续发展具有重要意义。以水泥基吸波材料为例,从吸波剂对电磁波的损耗机理(电阻型、电介质型、磁损耗型)及水泥基体结构(层状、周期、多孔)方面归纳总结了水泥基吸波材料的发展现状与研究中存在的不足,并对该类材料未来的发展方向进行了展望,为研发理想吸波器提供参考。

海工混凝土环氧涂层的改性设计与防护机制研究进展

摘要:海洋环境中的海浪导致物理条件的变化、气候的多变、化学成分的复杂性、生物等多种外界因素耦合,尤其在海洋工程方面,混凝土的服役环境更恶劣。在海洋防腐蚀领域,环氧树脂(EP) 材料具有耐海洋环境下氯离子的腐蚀、经济效益好等优点,在海工混凝土中被广泛应用。目前,针对海工环氧涂层的改性研究不断更新和深入,以混凝土为基体的环氧涂层改性也成为研究热点,但在海工混凝土服役的海洋环境多因素耦合作用下,应建立的防护体系仍需系统的开展相关研究。基于此,从海工混凝土环氧涂层研究背景及意义、失效形式及机制、多维助剂改性和防护机制4个角度展开,对海工混凝土环氧涂层的改性设计与防护机制调控研究进展进行分析与论述。综述了海工混凝土环氧涂层的多尺度结构设计与防护机制研究进展,总结了目前海工混凝土环氧涂层的环境、结构、工艺、机制4 个维度的研究现状、前景,对未来的海工混凝土环氧涂层的超长寿命防护研究、仿生设计、机制研究具有指导意义。

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。

干法橡胶沥青混合料研究综述:材料、机理、设计与性能

摘要:明确界定了不同工艺橡胶沥青混合料的定义,系统梳理了橡胶颗粒的组成及制备技术;围绕其改性理念,深入分析了橡胶颗粒作为弹性集料的作用模式、与沥青的相互作用及关键影响因素;总结了干法橡胶沥青混合料的设计参数及其对混合料性能的影响,并基于数理统计与现行规范划分了性能等级。研究结果表明:材料层面,橡胶颗粒的形态特征与组分异质性共同决定其“弹性集料”效能,但现有研究对炭黑迁移、组分重分布等二次改性机制尚未完全阐明;机理层面,揭示了干法工艺中“梯度溶胀-动态降解”的核心机制,指出橡胶颗粒外层与内芯的溶胀差异;设计层面,通过对级配设计、橡胶粒径与掺量、沥青含量、工艺改进及焖料时间等参数的精准调控,可有效提升干法橡胶沥青混合料的整体性能;性能层面,掺入多种外加剂至干法橡胶沥青混合料中,可强化橡胶颗粒与沥青的结合,进一步提高混合料路用性能与稳定性。建议未来研究应聚焦于橡胶-沥青界面反应的微观表征指标开发、融合环境与功能属性的全生命周期评价体系构建,以及基于智能化技术重塑干法橡胶沥青混合料的研究范式,为干法工艺工程化应用提供理论支撑。

微生物-碳化改性钢渣及其对水泥水化特性影响研究进展

摘要:微生物诱导碳酸盐沉淀(MICP) 是一种新型环保处理技术,其独特的矿化及生物酶催化机制在固废处理及利用方面展现出广阔前景。基于钢渣水化特性,本文探讨了碳化条件及生物酶特性对碳酸盐成核影响,分析并总结了MICP与碳化反应机制、生物-碳化改性中钢渣的物相演变规律、碳酸钙成核及晶体生长等研究进展,从力学性能、水化热及体积稳定性角度进一步综述了改性钢渣对水泥基胶凝材料水化特性影响机制,指出了现阶段微生物-碳化技术在钢渣改性研究中存在的不足,为实现钢渣低污染、高质化利用提供有益参考。

二氧化碳泡沫混凝土研究现状及进展

摘要:【目的】 总结CO2泡沫混凝土(CO2 foam concrete,CFC)制备材料与工艺、固碳理论等方面的研究,分析CFC的固碳潜力,探讨CFC的应用前景与发展方向。 【研究现状】 综述混凝土胶凝材料、 混凝土发泡材料、 稳泡剂等CFC制备材料,预发泡法和混合发泡法等CFC制备工艺,CO2气泡成长和矿化过程,以及CFC固碳潜力等。【结论与展望】认为固废替代部分水泥作为CFC胶凝材料是重要的发展方向,CO2可溶性表面活性剂和纳米粒子配合使用是CFC发泡剂的优选,预发泡是目前CFC最常用的制备工艺; CO2的矿化是影响CFC泡沫稳定性的主要因素; 在CFC体系中,CO2优先与水化产物Ca(OH)2 发生反应,矿化反应是造成CO2泡沫大量破裂和发泡效果不明显的直接原因;CFC碳封存潜力明显,主要体现在混凝土骨架的碳化固碳和气泡孔的储碳。提出工业固废的掺入是提高CFC经济性的重要途径,发电、冶金等工业废气应作为CO2的主要来源,提高固碳能力和泡沫的稳定性是CFC的研究重点。

智能化技术在建筑工业化中的应用进展

摘要:分析了建筑智能化系统、企业信息化管理、建筑信息模型(BIM)技术运用、项目绿色施工等的研究热点及发展趋势,并在国家政策和市场层面提出了相应建议。当前建筑业整体工业化程度低、标准规程不足、生产耗能高的现状下,智能化技术的兴起能够在科技提升、成本节约和效率提高等多方面助力建筑工业化的高质量发展。

混凝土表面防腐涂料研究进展

摘要:混凝土是典型的非均质多孔材料,易受到环境中侵蚀离子介质的侵蚀,导致混凝土及其内部钢筋腐蚀,进而影响混凝土结构的性能并缩短其使用寿命。在众多防护措施中,采用表面防腐涂料是防止混凝土腐蚀、延长其结构服役寿命的最经济有效方法。基于此,本文系统总结了4 类混凝土表面防腐涂料:表面成膜型、孔隙封闭型、疏水浸渍型和多功能表面处理型。探讨了每种涂料防护机制、防腐性能及存在的问题与不足。其中,重点分析了不同改性方式对混凝土表面防腐涂料增强效果的影响:有机/无机复合涂料能实现优势互补,显著提升涂料整体性能;有机硅和有机氟的低极性使改性后聚合物的表面能降低,从而显著提升涂料疏水性和耐化学稳定性;添加纳米颗粒能改善涂料力学性能和耐久性;构建特殊纳米结构能改善纳米颗粒团聚性,提高涂料疏水性能。展望未来,高效、安全、低成本、适用性强的混凝土表面防腐涂料是研究的重点,尤其是水性防护涂料与可再生材料的结合、纳米复合改性新型涂料及自修复涂料等。

聚合物-混凝土复合材料研究进展

摘要:【目的】 聚合物作为一种在水泥基材料中广泛应用的有机外加剂,能显著改善混凝土各方面性能; 探讨聚合物对混凝土工作性、 力学性能及耐久性的影响规律及作用机制,能够更好地指导聚合物在混凝土中的应用。【研究现状】 综述聚合物-混凝土复合材料的种类及性能特点,分别介绍聚合物混凝土、 聚合物浸渍混凝土、聚合物改性混凝土以及其他3类新型聚合物混凝土复合材料; 从工作性、力学性能和耐久性3个方面的表现分析聚合物对聚合物-混凝土复合材料性能影响及作用机制。【结论与展望】 聚合物混凝土和聚合物浸渍混凝土在力学性能和耐久性方面显示出较大优势,但高成本和复杂制备工艺限制其大规模应用; 聚合物改性混凝土虽然成本较低且应用广泛,但抗压强度随聚合物掺量的增大而下降,须通过优化骨料配比和养护条件平衡性能; 新型聚合物-混凝土材料如单体原位聚合混凝土(强度高但反应难控)、 纤维增强基材(延展性好但掺量敏感)、 废旧塑料-橡胶混凝土(环保但强度低)各有潜力与挑战;未来须重点突破界面作用机制解析、低成本工艺及环保材料开发等瓶颈。