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纤维增强珊瑚骨料混凝土劈裂抗拉强度预测及特征分析

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应用基础与工程科学学报 2024年

作者：孙振李亚林贝阳李亚奇牛荻涛罗大明北京邮电大学经济管理学院西安建筑科技大学土木工程学院东南大学土木工程学院泰山职业技术学院

利用已有文献中纤维增强珊瑚骨料混凝土劈裂抗拉强度（FRCAC-SS）的试验数据，建立了FRCAC-SS的数据库，提出了FRCAC-SS的三种机器学习模型，并采用试验值和模型值的比较、模型误差分布直方图以及五大评估指标分析了模型的性能。结果表... 详细信息

利用已有文献中纤维增强珊瑚骨料混凝土劈裂抗拉强度（FRCAC-SS）的试验数据，建立了FRCAC-SS的数据库，提出了FRCAC-SS的三种机器学习模型，并采用试验值和模型值的比较、模型误差分布直方图以及五大评估指标分析了模型的性能。结果表明，遗传算法优化支持向量回归（GA-SVR）模型在训练集和测试集上更接近试验值，模型误差分布图的均值和标准差更小，并且GA-SVR模型五大性能指标更为优异。采用Shapely值揭示了FRCAC-SS对水泥最为敏感且为正相关关系。最后，基于GA-SVR模型开发了图形用户界面，实现了FRCAC-SS的可视化设计。研究结果可以为岛礁建设中FRCAC的应用奠定基础。

关键词：纤维增强珊瑚骨料混凝土劈裂抗拉强度机器学习 GA-SVR模型图形用户界面岛礁建设

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珊瑚骨料混凝土中钢筋的开始锈蚀模型

建筑材料学报 2021年第5期24卷 977-985页

作者：牛荻涛孙振张路陈昊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

采用线性极化法和电化学交流阻抗谱法,分析了不同电压下珊瑚骨料混凝土中钢筋腐蚀电位和腐蚀电流的时变性;测试了珊瑚骨料混凝土和普通混凝土的电阻率和孔隙率,研究了2种混凝土的临界氯离子浓度.结果表明:在相同电压下,珊瑚骨料混凝土... 详细信息

采用线性极化法和电化学交流阻抗谱法,分析了不同电压下珊瑚骨料混凝土中钢筋腐蚀电位和腐蚀电流的时变性;测试了珊瑚骨料混凝土和普通混凝土的电阻率和孔隙率,研究了2种混凝土的临界氯离子浓度.结果表明:在相同电压下,珊瑚骨料混凝土腐蚀电位的稳定期和腐蚀电流的平稳期较普通混凝土短;珊瑚骨料混凝土的临界氯离子浓度小于普通混凝土.

关键词：珊瑚骨料混凝土临界氯离子浓度开始锈蚀线性极化电化学交流阻抗谱

粉煤灰珊瑚骨料混凝土内掺氯离子扩散和吸水性能

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建筑材料学报 2021年第1期24卷 77-86,92页

作者：苏丽牛荻涛罗扬黄大观罗大明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

研究了粉煤灰掺量对珊瑚骨料混凝土(CAC)内掺氯离子含量、氯离子结合能力及毛细吸水性能的影响,并采用X射线衍射(XRD)和热重(TG-DTG)分析了水化产物、理论孔体积及结合水含量.结果表明:随着养护龄期的延长,CAC中总氯离子浓度增大,粉煤... 详细信息

研究了粉煤灰掺量对珊瑚骨料混凝土(CAC)内掺氯离子含量、氯离子结合能力及毛细吸水性能的影响,并采用X射线衍射(XRD)和热重(TG-DTG)分析了水化产物、理论孔体积及结合水含量.结果表明:随着养护龄期的延长,CAC中总氯离子浓度增大,粉煤灰降低了早龄期总氯离子含量,增大了后期总氯离子含量,而自由氯离子含量随养护龄期的变化规律正好相反,粉煤灰提高了CAC的氯离子结合能力;粉煤灰对28d时CAC的抗毛细吸水性能提升较小,显著降低了60d时CAC的毛细吸水量和吸水率,掺加20%的粉煤灰使28、60d时CAC的二次吸水率分别减少了6.1%、15.4%;粉煤灰对水化产物种类没有影响,但降低了CAC中Ca(OH)2的含量,结合珊瑚骨料携带的氯离子,生成了Friedel's盐.

关键词：珊瑚骨料混凝土粉煤灰内掺氯离子含量毛细吸水性能微观结构

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橡胶集料自密实混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能

建筑材料学报 2017年第3期20卷 359-365页

作者：傅强牛荻涛谢友均龙广成贺智敏西安建筑科技大学土木工程学院陕西西安710055 中南大学土木工程学院湖南长沙410075 宁波大学建筑工程与环境学院浙江宁波315211

采用干湿循环硫酸盐侵蚀试验方法,研究了橡胶集料自密实混凝土(RSCC)的相对动弹模量、质量损失率及抗压强度耐蚀系数的变化规律.结果表明:RSCC的相对动弹模量和抗压强度耐蚀系数随着干湿循环次数的增加先增大后减小,当水胶比相同时,试... 详细信息

采用干湿循环硫酸盐侵蚀试验方法,研究了橡胶集料自密实混凝土(RSCC)的相对动弹模量、质量损失率及抗压强度耐蚀系数的变化规律.结果表明:RSCC的相对动弹模量和抗压强度耐蚀系数随着干湿循环次数的增加先增大后减小,当水胶比相同时,试验结束时(经历150次干湿循环后)两者随着橡胶颗粒取代量(以砂体积计)的增加而减小,当强度等级相同时,试验结束时两者随着橡胶颗粒取代量的增加而增大;RSCC的质量损失率在干湿循环初期迅速增大,之后慢速增加,当水胶比相同时,试验结束时RSCC质量损失率随着橡胶颗粒取代量的增加而增大,当强度等级相同时,试验结束时RSCC质量损失率随着橡胶颗粒取代量的增加而减小,当橡胶颗粒取代量为10%时,RSCC的综合性能较为理想.改进的两阶段、三区域RSCC抗压强度耐蚀系数预测模型能够有效体现RSCC的抗压强度耐蚀系数与橡胶颗粒取代量之间的关系.

关键词：橡胶集料自密实混凝土硫酸盐侵蚀相对动弹模量质量损失率抗压强度耐蚀系数

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基于能量转化原理的混杂纤维混凝土本构行为

硅酸盐学报 2021年第8期49卷 1670-1682页

作者：傅强赵旭何嘉琦张兆瑞曾晓辉牛丽坤王艳西安建筑科技大学土木工程学院西安710055 中南大学土木工程学院长沙410075 中国中铁一局集团有限公司西安710055 西安建筑科技大学材料科学与工程学院西安710055

研究了不同基体强度的混杂玄武岩–聚丙烯纤维增强混凝土(HBPRC)的本构行为,分析了玄武岩纤维(BF)、聚丙烯纤维(PF)对混凝土本构行为、能量转化关系的影响,建立了HBPRC的本构模型。结果表明:合适掺量的BF和PF均有利于提高混凝土延性变... 详细信息

研究了不同基体强度的混杂玄武岩–聚丙烯纤维增强混凝土(HBPRC)的本构行为,分析了玄武岩纤维(BF)、聚丙烯纤维(PF)对混凝土本构行为、能量转化关系的影响,建立了HBPRC的本构模型。结果表明:合适掺量的BF和PF均有利于提高混凝土延性变形和强度,但对混凝土弹性模量的影响较为复杂;BF和PF,尤其是两者混杂,显著降低了混凝土的弹性应变能释放速率,增大了混凝土的耗散能,从而提高了混凝土的延性和韧性。与PF相比,BF较有利于提高混凝土的强度,而PF主要抑制混凝土宏观裂缝的扩展与贯通。基于统计损伤理论和耗散能,建立了HBPRC的本构模型。

关键词：玄武岩纤维聚丙烯纤维弹性应变能耗散能本构模型

装配式圈梁构造柱约束蒸压粉煤灰砖墙体抗震性能分析

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工程科学与技术 2018年第5期50卷 110-121页

作者：文波张路牛荻涛罗大明西安建筑科技大学土木工程学院陕西西安710055

为解决砖砌体结构抗震设防水平低、墙体材料能耗大及构造措施不规范等缺点,提出适用于砌体建筑的新型装配式蒸压粉煤灰砖墙体结构型式。首先构造了4类新型装配式配筋砌块(构造柱砌块、圈梁砌块、清扫砌块和半砖砌块),其优点是作为墙体... 详细信息

为解决砖砌体结构抗震设防水平低、墙体材料能耗大及构造措施不规范等缺点,提出适用于砌体建筑的新型装配式蒸压粉煤灰砖墙体结构型式。首先构造了4类新型装配式配筋砌块(构造柱砌块、圈梁砌块、清扫砌块和半砖砌块),其优点是作为墙体材料的同时可以兼做施工模板,从而满足无模板化施工工艺要求;然后进行了蒸压粉煤灰砖砌体短柱轴心受压试验,分析其破坏形态和变形特征并得到抗压强度、弹性模量和应力-应变曲线等本构参数;采用数值模拟的方法从极限承载力、刚度退化和延性等3个方面,对装配式圈梁构造柱约束的蒸压粉煤灰砖墙体抗震性能进行分析,结果发现:本文提出的蒸压粉煤灰砖受压本构模型形式简单且与试验数据吻合较好;装配式圈梁构造柱与现浇圈梁构造柱对普通砌体墙体和蒸压粉煤灰砖砌体墙体的抗震性能具有显著提升作用,两种构造措施对墙体承载力和刚度的影响规律相近,且装配式构造措施约束墙体的延性优于现浇构造措施约束墙体;蒸压粉煤灰砖墙体承载力较大且抗震性能优于普通砖墙体,两种墙体的延性和刚度退化率等力学性能较为接近;本文提出的装配式圈梁构造柱约束蒸压粉煤灰砖墙体的施工工艺简便且适用范围更广泛。研究成果对于解决传统砌体建筑施工及抗震中存在的问题并拓展蒸压粉煤灰的应用具有重要借鉴意义和参考价值。

关键词：新型装配式配筋砌块蒸压粉煤灰砖墙体轴心受压试验抗震性能施工工艺

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废旧纤维在水泥基材料中的应用研究进展

材料导报 2020年第23期34卷 23042-23050页

作者：张少辉王艳牛荻涛西安建筑科技大学土木工程学院西安建筑科技大学材料科学与工程学院西部绿色建筑国家重点实验室

纤维/树脂复合材料具有强度高、质量轻、耐腐蚀等优异特性,被广泛地应用于现代工业生产中,它们的设计使用寿命大约为20～25年,随着其设计使用年限的到达,将会有大量的纤维/树脂复合材料退役。如仅在风力发电领域,到2050年纤维/树脂复合... 详细信息

纤维/树脂复合材料具有强度高、质量轻、耐腐蚀等优异特性,被广泛地应用于现代工业生产中,它们的设计使用寿命大约为20～25年,随着其设计使用年限的到达,将会有大量的纤维/树脂复合材料退役。如仅在风力发电领域,到2050年纤维/树脂复合材料总废弃量将达到4 340万t。废弃纤维/树脂复合材料将会给环境带来巨大的影响,如何回收利用大量的纤维/树脂复合材料废弃物是人们迫切需要解决的问题。目前回收纤维/树脂复合材料的方法主要有机械回收、热处理回收及化学回收三大类。机械回收是指使用破碎机将纤维/树脂复合材料粉碎成不同粒径的碎屑或碎片以备回收使用,回收过程简单、高效、无污染物排放,但是这种方法会破坏纤维的原始形貌,并且纤维表面附着的树脂并没有除去,影响回收纤维的再次利用。热处理回收方法是利用高温或氧化条件将纤维表面的树脂氧化或热解,以达到去除树脂、回收纤维的目的。这种方法不会降低纤维自身的性能,且回收的纤维与原始纤维性能接近,但是热处理过程需要耗费大量能源,且树脂热分解过程会产生有毒、有害气体。化学回收方法包括超临界技术和化学试剂法,其中超临界技术需要昂贵的特殊仪器且工艺复杂,目前只适用于实验室小规模使用;化学试剂法是利用化学试剂的强氧化性弱化纤维与树脂之间的黏结性能以除去树脂,该法工艺简单、效率高。将纤维复合材料废弃物经过适当处理后用于增强水泥基材料,不仅可以实现废弃资源再利用,重要的是还可以提高水泥基材料的性能。回收纤维对水泥基材料性能的增强机理主要表现在:(1)抑制水泥凝结硬化过程中初始微裂纹的产生;(2)控制硬化水泥基材料在荷载作用下微裂纹的扩展及合并;(3)破坏过程中吸收能量,提高水泥基材料的韧性。本文基于国内外回收纤维的研究现状,对各种回收方法的优缺点进行了阐述,重点介绍了回收钢纤维、回收碳纤维、回收塑料纤维及回收其他类型纤维对水泥基材料性能的影响,并对它们的发展前景进行了展望。

关键词：纤维复合材料废旧纤维回收方法水泥基材料

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玄武岩-聚丙烯纤维增强混凝土电阻率模型

功能材料 2021年第12期52卷 12190-12195页

作者：孙振牛荻涛张路张剑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

采用改进二电极交流电法研究了玄武岩-聚丙烯纤维增强混凝土(BPFRC)电阻率,采用压汞试验分析了BPFRC的孔结构。结果表明,相较于未掺纤维混凝土,单掺聚丙烯纤维、单掺玄武岩纤维、混杂纤维0.1%、混杂纤维0.2%电阻率分别提高了11.3%、20.5... 详细信息

采用改进二电极交流电法研究了玄武岩-聚丙烯纤维增强混凝土(BPFRC)电阻率,采用压汞试验分析了BPFRC的孔结构。结果表明,相较于未掺纤维混凝土,单掺聚丙烯纤维、单掺玄武岩纤维、混杂纤维0.1%、混杂纤维0.2%电阻率分别提高了11.3%、20.5%、29.4%、-23.0%;相较于C30混凝土,C40、C50电阻率分别提高了18.3%和44.8%。通过孔结构分析发现,除了混杂纤维0.2%,BPFRC少害孔较多,多害孔较少,最可几孔径较小;随着强度提高,孔隙率降低,无害孔增加,多害孔减少,从机理上分析了BPFRC电阻率的差异。基于本文的试验数据,考虑了环境温度、湿度、水胶比及纤维等因素建立了BPFRC电阻率模型。

关键词：玄武岩-聚丙烯纤维增强混凝土改进二电极交流电法电阻率孔结构分布

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弯曲应力作用下喷射混凝土氯离子扩散研究

土木工程学报 2018年第2期51卷 95-102,120页

作者：王家滨牛荻涛西安建筑科技大学陕西西安710055 西安工业大学陕西西安710021 西安建筑科技大学西部绿色建筑国家重点实验室陕西西安710055

采用弹簧四点弯曲加载法,对弯曲应力作用下喷射混凝土受拉区和受压区氯离子扩散性能进行了研究。以Fick第二定律为基准,对氯离子含量分布进行了拟合,分析弯曲应力作用下喷射混凝土氯离子扩散系数的变化规律。通过对比分析同配合比模筑... 详细信息

采用弹簧四点弯曲加载法,对弯曲应力作用下喷射混凝土受拉区和受压区氯离子扩散性能进行了研究。以Fick第二定律为基准,对氯离子含量分布进行了拟合,分析弯曲应力作用下喷射混凝土氯离子扩散系数的变化规律。通过对比分析同配合比模筑混凝土、喷射混凝土和钢纤维喷射混凝土中氯离子含量分布规律,研究钢纤维和混凝土的成型方式对氯离子扩散性能的影响。结果表明:弯曲应力对喷射混凝土氯离子扩散影响大。应力改变喷射混凝土孔结构分布和微裂缝的数量及深度,对氯离子扩散速率产生影响。受拉区侧,氯离子含量随弯曲应力比增大而增大;受压区侧,氯离子含量随弯曲应力比增大而减小。氯离子扩散系数变化规律与氯离子含量变化规律相同。同应力比时,喷射混凝土氯离子扩散系数最大,钢纤维喷射混凝土和模筑混凝土氯离子扩散系数关系与受力方式、应力比大小、钢纤维和成型方式等有关。

关键词：隧道工程衬砌结构喷射混凝土弯曲应力氯离子扩散