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拟声子晶体超材料混凝土的低频带隙特性与工程应用

拟声子晶体超材料混凝土的低频带隙特性与工程应用

摘要：超材料混凝土是具有弹性波带隙特性的新型复合材料, 但因较高的带隙频率和较窄的带隙宽度使其在以低频振动控制为主的工程应用上受到很大限制. 首先, 本文基于局域共振理论, 提出了一种新型三组元水泥基拟声子晶体模型, 据此研发出拟声子晶体超材料混凝土. 其次, 计算和分析了拟声子晶体超材料混凝土的能带结构、带隙机理和频率响应函数, 并开展了拟声子晶体超材料混凝土的室内试验. 最后, 用研发出的拟声子晶体超材料混凝土制备了拟声子晶体超材料混凝土地铁道床, 并应用到实际地铁工程中以解决地铁运营过程中产生的低频振动问题. 结果表明, 拟声子晶体超材料混凝土在200 Hz频段内打开了6个低频带隙, 在带隙频率范围内, 衰减值大多都在10 dB以上, 衰减效果较好; 拟声子晶体超材料混凝土地铁道床在200 Hz频段内具有显著的低频减振效果, 隧道壁三分之一倍频程插入损失的最大值为13.22 dB, 隧道壁铅垂向最大Z振级差值为5.052 dB, 隧道壁铅垂向最大分频振级差值为5.926 dB,4~200 Hz频段内铅垂向分频振级差值平均值为5.74 dB, 低频减振效果明显.本文的相关研究成果为地铁工程和其他工程建设中解决低频振动难题提供了新的技术途径, 突破了土木工程结构的传统减振控制技术.
建筑 2025年05月15日
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

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%。
建筑 2025年05月08日
含水率对镀铜钢纤维超高性能混凝土自感知性能的影响

含水率对镀铜钢纤维超高性能混凝土自感知性能的影响

摘要: 镀铜钢纤维增强废弃陶瓷超高性能混凝土(CSF-UHPC)具有导电性好、灵敏度高等优势,在混凝土结构健康监测领域具有广阔的应用前景。但混凝土结构在服役过程中往往会暴露在不同的湿度环境下,含水率变化会影响其导电性能,进而影响其自感知性能。因此,研究了CSF-UHPC在不同加载条件下含水率对其自感知性能的影响规律,并比较了不同因素对其自感知性能的影响程度。研究结果表明,在各种加载条件下,CSF-UHPC的自感知性能均随含水率的降低而降低。含水率降低引起的电阻率变化率、应力灵敏度和应变灵敏度降低率均随着加载幅值和加载速率的增大而增大。CSF-UHPC在完全干燥后的电阻率变化率、应力灵敏度和应变灵敏度降低率最大分别可达75.44%、76.32%和70.96%。由雷达图分析结果可知,不同环境因素对CSF-UHPC自感知性能的影响程度从大到小依次为:加载幅值、含水率和加载速率。
建筑 2025年05月07日
纳米材料在二氧化碳地质封存固井水泥中的研究与应用进展

纳米材料在二氧化碳地质封存固井水泥中的研究与应用进展

摘要：纳米技术的发展促进了纳米材料在固井水泥中的应用。纳米材料具有高比表面积和高反应活性等特点，即使用量少，也能有效改善固井水泥的性能，从而突破封存条件下传统水泥基材料的使用局限。综述了纳米材料对固井水泥的改性作用，分析了应用于固井水泥的纳米氧化物材料、碳纳米材料和纳米矿粉三类纳米材料，重点阐述了纳米材料在固井水泥中的作用机理、改性效果和应用进展。最后对纳米增强水泥基复合材料在CO2 地质封存中的应用进行了展望。
建筑 2025年02月25日
聚合物表面活性剂在水泥基材料气泡调控中的应用现状

聚合物表面活性剂在水泥基材料气泡调控中的应用现状

摘要：水泥基材料中的气泡调控一直以来都是学科难题，通过多因素提高水泥基材料中气泡的稳定性和可控性，对提高水泥基材料的流变性能和耐久性能具有十分重要的意义。在众多影响因素中，气泡调控型聚合物表面活性剂在水泥基材料气泡调控中起到十分关键的作用。文中首先对新拌混凝土中气泡的形成和破灭过程进行了简单介绍，综述了影响气泡稳定性的主要因素，如引气型外加剂、减水剂及纳米颗粒等对气泡稳定性的影响，同时介绍了近年来引气型外加剂的合成研究进展。最后，讨论了水泥基材料中气泡对混凝土性能的重要意义。
建筑 2025年02月21日
磷石膏制备建筑材料现状及技术路线分析

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。
建筑 2025年02月07日
基于微生物的水泥基材料裂缝自修复技术研究进展

基于微生物的水泥基材料裂缝自修复技术研究进展

摘要：微生物自修复水泥基材料裂缝因具有较大的修复潜力和环境友好等特点而受到广泛关注。从微生物自修复水泥基材料裂缝发展历程、微生物诱导矿化沉淀结晶机理、微生物诱导矿化产率及影响因素、微生物的固载及固载后矿化活性的测定、裂缝制作方法及修复养护条件、修复效果表征方法、裂缝自修复效果和微生物自修复剂对水泥基材料自身性能的影响方面，综述了其研究进展，并指出了目前微生物自修复水泥基材料研究中主要存在的问题。
建筑 2025年02月06日
水泥制造业绿色低碳技术研究进展

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。
建筑 2025年02月03日
固化电解金属锰渣在软土路基填筑中的应用研究

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。
建筑 2025年01月06日