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多因素作用衬砌喷射混凝土中性化及预测模型

材料导报 2019年第24期33卷 4078-4085页

作者：王家滨牛荻涛何晖西安工业大学建筑工程学院西安710021 西安建筑科技大学土木工程学院西安710055 西安建筑科技大学省部共建西部绿色建筑国家重点实验室西安710055

以喷射混凝土单层永久衬砌长大公路隧道为工程背景,采用快速碳化法、硝酸浸泡法和气冻气融法开展衬砌喷射混凝土中性化试验,研究多因素作用喷射混凝土的中性化性能。研究结果表明,多因素作用喷射混凝土中性化深度符合Fick第一定律,硝酸... 详细信息

以喷射混凝土单层永久衬砌长大公路隧道为工程背景,采用快速碳化法、硝酸浸泡法和气冻气融法开展衬砌喷射混凝土中性化试验,研究多因素作用喷射混凝土的中性化性能。研究结果表明,多因素作用喷射混凝土中性化深度符合Fick第一定律,硝酸侵蚀和冻融损伤均会加速混凝土的中性化。低水胶比喷射混凝土及喷射钢纤维混凝土中性化深度小。随粉煤灰掺量增大,混凝土中性化深度先减小后增大。在硝酸侵蚀累积作用下,喷射混凝土中性化深度与碳化深度差值随等效碳化龄期的延长而增大;冻融损伤喷射混凝土中性化深度与未损伤混凝土中性化深度差值随龄期延长而减小。喷射混凝土相对抗压强度与中性化深度之间呈正指数关系。本工作还建立了考虑喷射混凝土配合比、成型方式、硝酸侵蚀及冻融损伤的中性化深度预测模型。

关键词：衬砌喷射混凝土中性化多因素作用硝酸侵蚀冻融损

PVC-CFRP管钢筋混凝土柱的偏心受压性能

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复合材料学报 2017年第10期34卷 2356-2366页

作者：牛荻涛于峰王忠文西安建筑科技大学土木工程学院西安710055 安徽工业大学建筑工程学院马鞍山243000

通过24根聚氯乙烯-碳纤维增强树脂(PVC-CFRP)管钢筋混凝土柱的偏心受压试验,分析了CFRP条带环箍间距和偏心距对PVC-CFRP管钢筋混凝土柱的破坏形态、承载力、应变及荷载-位移关系的影响。试验结果表明:小偏压试件发生混凝土和PVC管的压... 详细信息

通过24根聚氯乙烯-碳纤维增强树脂(PVC-CFRP)管钢筋混凝土柱的偏心受压试验,分析了CFRP条带环箍间距和偏心距对PVC-CFRP管钢筋混凝土柱的破坏形态、承载力、应变及荷载-位移关系的影响。试验结果表明:小偏压试件发生混凝土和PVC管的压碎破坏,大偏压试件发生钢筋受拉屈服和PVC管的拉断破坏。随着偏心距和CFRP条带环箍间距的增加,与PVC管钢筋混凝土柱相比,PVC-CFRP管钢筋混凝土试件的承载力逐渐减小,小偏压试件延性系数有不同程度的提高,大偏压试件延性系数基本保持不变。纵向钢筋和混凝土应变发展基本一致,截面受压侧CFRP条带的应变较小,试件截面的应变基本符合平截面假定。试件的荷载-挠度关系和弯矩-曲率关系分为两阶段,CFRP条带环箍间距和偏心距对第一阶段基本没有影响,第二阶段为直线强化段,随着偏心距和CFRP条带环箍间距的增加,强化段的斜率逐渐减小。

关键词： PVC-CFRP管承载力延性混凝土柱荷载-挠度关系

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混凝土硫化性能研究进展

材料导报 2017年第23期31卷 163-170页

作者：牛荻涛吕瑶刘西光西安建筑科技大学土木工程学院西安710055

工业生产大量排放SO2,使混凝土发生硫化发应,对混凝土结构的耐久性造成了严重影响。国内外混凝土中性化研究多集中于一般大气环境下的混凝土碳化问题,混凝土硫化研究较少。总结了近年来有关混凝土硫化问题的研究现状,从硫化机理出发,分... 详细信息

工业生产大量排放SO2,使混凝土发生硫化发应,对混凝土结构的耐久性造成了严重影响。国内外混凝土中性化研究多集中于一般大气环境下的混凝土碳化问题,混凝土硫化研究较少。总结了近年来有关混凝土硫化问题的研究现状,从硫化机理出发,分析了硫化后混凝土的性能劣化规律,探讨了混凝土硫化速率的影响因素,并讨论了当前有关混凝土硫化研究的一些重要问题。

关键词：二氧化硫混凝土硫化机理劣化规律

玄武岩-聚丙烯混杂纤维增强混凝土气孔结构分形分析

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材料导报 2022年第13期36卷 115-120页

作者：牛荻涛罗扬苏丽黄大观西安建筑科技大学土木工程学院西安建筑科技大学省部共建西部绿色建筑国家重点实验室

采用Rapid Air 457气孔分析仪测试了玄武岩-聚丙烯混杂纤维增强混凝土(HBPRC)的气孔结构，分析了不同纤维添加方式对混凝土累计气孔含量和气孔表面分形特征的影响。研究结果表明，玄武岩纤维、聚丙烯纤维以及玄武岩-聚丙烯混杂纤维的掺... 详细信息

采用Rapid Air 457气孔分析仪测试了玄武岩-聚丙烯混杂纤维增强混凝土(HBPRC)的气孔结构，分析了不同纤维添加方式对混凝土累计气孔含量和气孔表面分形特征的影响。研究结果表明，玄武岩纤维、聚丙烯纤维以及玄武岩-聚丙烯混杂纤维的掺入使混凝土的累计气孔含量增大了76.5%～354.1%,并且混凝土的累计气孔含量随纤维掺量的增加而增大。HBPRC的气孔结构具有明显的分形特征且其分形特征具有尺度相关性，在小孔隙区、中孔隙区、大孔隙区和超大孔隙区，气孔面分形维数(DS)依次增大，但在孔径大于1 500μm的区域没有分形特征。随着纤维的掺入，混凝土大孔隙区和超大孔隙区的DS发生了明显的变化，单掺0.1%(体积分数，下同)的玄武岩纤维或0.1%的聚丙烯纤维增大了大孔隙区和超大孔隙区的DS;掺入0.1%的玄武岩-聚丙烯混杂纤维对大孔隙区和超大孔隙区DS的影响较小；而掺入0.2%的玄武岩-聚丙烯混杂纤维显著减小了超大孔隙区的DS。通过细观分析，认为纤维形成的网络结构对混凝土拌合过程中气泡合并产生的抑制作用是HBPRC大孔隙区和超大孔隙区DS增大的主要原因，而纤维的弱分散性和长时间的搅拌会导致超大孔隙区的DS减小。

关键词：玄武岩-聚丙烯混杂纤维自动图像处理气孔结构分形理论

海洋环境中玄武岩/聚丙烯纤维增强混凝土氯离子扩散性能

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建筑材料学报 2022年第1期25卷 44-53页

作者：苏丽牛荻涛黄大观傅强西安建筑科技大学土木工程学院陕西西安710055 西安建筑科技大学省部共建西部绿色建筑国家重点实验室陕西西安710055

采用自然浸泡法模拟海洋水下区环境,研究了玄武岩/聚丙烯纤维增强混凝土(BPFRC)的氯离子扩散性能.通过固液萃取法和电位法测试了不同侵蚀时间下BPFRC中的氯离子含量,分析了纤维种类、掺量和混杂形式对氯离子含量分布、表面氯离子含量(C_... 详细信息

采用自然浸泡法模拟海洋水下区环境,研究了玄武岩/聚丙烯纤维增强混凝土(BPFRC)的氯离子扩散性能.通过固液萃取法和电位法测试了不同侵蚀时间下BPFRC中的氯离子含量,分析了纤维种类、掺量和混杂形式对氯离子含量分布、表面氯离子含量(C_(s))和氯离子扩散系数的影响;此外,采用Rapid Air 457测定了BPFRC的孔径分布,并计算了其孔结构分形维数.结果表明:BPFRC中的氯离子含量随着侵蚀龄期的增加而增大;当纤维体积分数为0.10%时,玄武岩纤维对混凝土中氯离子含量的降低作用大于聚丙烯纤维,适量的混杂纤维能够减小混凝土中的氯离子含量,过量的混杂纤维则增大了混凝土中不同深度处的氯离子含量;BPFRC中的C_(s)在侵蚀初期增长较快、后期增长较慢,与侵蚀时间为幂函数关系;BPFRC的孔结构表现出明显的分形特征,分形维数范围为2.301~2.446,分形维数与氯离子扩散系数具有较强的正相关性.

关键词：玄武岩纤维聚丙烯纤维纤维增强混凝土氯离子扩散性能孔结构分形维数

考虑主子结构动力相互作用的变电站抗震性能分析

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振动与冲击 2019年第16期38卷 166-173页

作者：文波张路牛荻涛苏丽西安建筑科技大学西部绿色建筑国家重点实验室西安710055 西安建筑科技大学土木工程学院西安710055

为研究存在复杂体型和较大质量的电气设备的变电站结构抗震性能,进行了1:8的缩尺模型振动台试验,获得了结构体系在地震作用下考虑主子结构动力相互作用的整体抗震性能与结构破坏模式,同时建立了有限元数值模型对比分析试验结果。结果表... 详细信息

为研究存在复杂体型和较大质量的电气设备的变电站结构抗震性能,进行了1:8的缩尺模型振动台试验,获得了结构体系在地震作用下考虑主子结构动力相互作用的整体抗震性能与结构破坏模式,同时建立了有限元数值模型对比分析试验结果。结果表明:①振动台试验模型的动力特性和地震响应结果与有限元数值模拟分析结果相一致,验证了考虑主子结构动力相互作用数值模拟模型的正确性;②带有复杂设备的变电站结构在地震作用下破坏形态与常规结构不同,电气设备的存在导致其支撑框架柱破坏现象明显,抗震设计时应采取适当的措施避免结构发生“强梁弱柱”失效模式;③大震作用下设备和结构相互作用明显,在依据抗震设计规范进行剪力计算时,应采用规范计算值的1.2倍;④电气设备的动力放大系数均大于所在楼层的动力放大系数值,其比值在1.2~1.4,超过了相应规范规定的数值,应予以重视。该变电站振动台试验与有限元模拟分析对类似生命线工程及带有复杂设备的工业建筑的抗震设计具有重要借鉴意义和参考价值。

关键词：动力相互作用变电站振动台试验数值模拟

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硝酸侵蚀喷射混凝土NO_3^-扩散研究

西安建筑科技大学学报（自然科学版） 2019年第1期51卷 75-82页

作者：王家滨牛荻涛西安工业大学建筑工程学院陕西西安710021 西安建筑科技大学土木工程学院陕西西安710055 省部共建西部绿色建筑国家重点实验室陕西西安710055

以一般大气环境喷射混凝土衬砌长大公路隧道为背景,以汽车尾气中氮氧化物与水的主要产物硝酸为侵蚀介质,开展喷射混凝土硝酸浸泡试验,研究喷射混凝土衬砌结构耐久性能退化规律.采用固液萃取法和电化学分析法,测试侵蚀喷射混凝土pH值和NO... 详细信息

以一般大气环境喷射混凝土衬砌长大公路隧道为背景,以汽车尾气中氮氧化物与水的主要产物硝酸为侵蚀介质,开展喷射混凝土硝酸浸泡试验,研究喷射混凝土衬砌结构耐久性能退化规律.采用固液萃取法和电化学分析法,测试侵蚀喷射混凝土pH值和NO_3^-含量,分析浸泡龄期、硝酸溶液pH值、钢纤维和混凝土成型方式等因素对喷射混凝土pH值和NO_3^-扩散的影响,研究硝酸侵蚀喷射混凝土物理力学性能劣化机理.结果表明,硝酸侵蚀喷射混凝土pH值高于模筑混凝土,而NO_3^-含量较低,喷射混凝土硝酸侵蚀耐久性优于模筑混凝土.侵蚀溶液pH值不大于2时,钢纤维喷射混凝土pH值和NO_3^-含量分别大于和小于普通喷射混凝土.综合分析钢纤维喷射混凝土物理力学性能、pH值及NO_3^-含量,钢纤维对提升低pH值硝酸侵蚀喷射混凝土耐久性能具有明显的作用.

关键词：隧道工程喷射混凝土硝酸侵蚀混凝土pH值硝酸根离子扩散

纤维尾矿砂再生混凝土基本力学性能及计算方法

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混凝土 2023年第9期 7-12,15页

作者：张少峰牛荻涛陕西铁路工程职业技术学院陕西渭南714000 西安建筑科技大学土木学院陕西西安710055 西安建筑科技大学省部共建西部绿色建筑国家重点实验室陕西西安710055

通过钢-聚丙烯混杂纤维增强尾矿砂再生混凝土的抗压与劈裂强度试验,研究了尾矿砂替代率、混杂纤维掺量、纤维种类对再生混凝土抗压强度和劈裂强度的影响。根据抗压强度、劈裂强度及水泥水化产物的胶体结构,分析纤维尾矿砂再生混凝土的... 详细信息

通过钢-聚丙烯混杂纤维增强尾矿砂再生混凝土的抗压与劈裂强度试验,研究了尾矿砂替代率、混杂纤维掺量、纤维种类对再生混凝土抗压强度和劈裂强度的影响。根据抗压强度、劈裂强度及水泥水化产物的胶体结构,分析纤维尾矿砂再生混凝土的破坏机制和增强机制。研究表明:尾矿砂替代率为20%时,各龄期再生混凝土的抗压强度和劈裂强度提高了2%~5%和2%~8%;适量尾矿砂改善再生混凝土力学性能的机理在于其优化细骨料的颗粒级配,改善内部孔隙结构,提高基体密实度;当钢-聚丙烯纤维的体积掺量分别为1.5%和0.6%时,各龄期尾矿砂再生混凝土的抗压强度和劈裂强度提高了12%~15%和20%~32%;混杂纤维通过纤维框架增强效应改善基体的力学力学性能,并基于孔隙特征、破坏形态和纤维微观形貌,分析其增强机制;最后,提出考虑尾矿砂掺量、纤维种类和掺量等因素的抗压强度计算方法。

关键词：尾矿砂再生混凝土混杂纤维力学性能计算方法

“灯芯效应”下珊瑚骨料混凝土氯离子传输行为

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建筑材料学报 2023年第11期26卷 1173-1182,1206页

作者：罗大明周萌李凡牛荻涛西安建筑科技大学土木工程学院陕西西安710055 西安建筑科技大学绿色建筑全国重点实验室陕西西安710055

研究了“灯芯效应”下珊瑚骨料混凝土在Mg^(2+)、SO_(4)^(2-)共同作用下Cl^(-)的传输规律,建立了“灯芯效应”下珊瑚骨料混凝土Cl^(-)传输模型.结果表明:Cl^(-)沿半浸泡混凝土高度方向由下而上传输的同时也由表层向中心传输,其在混凝土... 详细信息

研究了“灯芯效应”下珊瑚骨料混凝土在Mg^(2+)、SO_(4)^(2-)共同作用下Cl^(-)的传输规律,建立了“灯芯效应”下珊瑚骨料混凝土Cl^(-)传输模型.结果表明:Cl^(-)沿半浸泡混凝土高度方向由下而上传输的同时也由表层向中心传输,其在混凝土内部的含量呈类抛物面分布;SO_(4)^(2-)的存在会加快Cl^(-)在混凝土中的传输,而Mg^(2+)的加入会抑制Cl^(-)的传输,导致混凝土在相同高度及深度处的Cl^(-)含量小于SO_(4)^(2-)与Cl^(-)共同作用下的Cl^(-)含量;本文建立的“灯芯效应”下珊瑚骨料混凝土氯离子传输模型计算结果与实测结果吻合良好.

关键词：珊瑚骨料混凝土半浸泡灯芯效应氯离子传输离子共同作用