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浸水环境下改性氯氧镁砂浆黏结强度变化规律

湖南大学学报（自然科学版） 2024年第1期51卷 137-146页

作者：乔宏霞舒修远曹锋崔丽君兰州理工大学土木工程学院甘肃兰州730050 甘肃省先进土木工程材料工程研究中心甘肃兰州730050 青海民族大学土木与交通工程学院青海西宁810000

为了研究经青稞秸秆灰(HBSA)改性的氯氧镁水泥砂浆(MOCM)作为西部盐湖地区普通混凝土的外防护层,抵御盐湖区卤水侵蚀从而延长混凝土服役寿命的可行性,开展了浸水环境下掺入HBSA的MOCM的黏结强度等试验研究.采用普通混凝土作为黏结基层,... 详细信息

为了研究经青稞秸秆灰(HBSA)改性的氯氧镁水泥砂浆(MOCM)作为西部盐湖地区普通混凝土的外防护层,抵御盐湖区卤水侵蚀从而延长混凝土服役寿命的可行性,开展了浸水环境下掺入HBSA的MOCM的黏结强度等试验研究.采用普通混凝土作为黏结基层,以混凝土基层涂刷界面剂、MOCM中掺入HBSA以及砂浆层厚度等影响因素为变量,通过黏结拉拔试验分析各因素对MOCM黏结强度的影响规律,确定最优的设计参数,通过多项式模拟以及MATLAB中网格化处理等数值模拟方法,建立氯氧镁水泥黏结强度时变模型,进一步分析了浸水环境下改性MOCM黏结强度的损伤退化规律.采用微观测试技术分析了MOCM的物相组成、官能团结构、微观形貌、元素映射等特征,揭示了HBSA对MOCM黏结性能的影响机理.结果表明,HBSA中有较多的活性SiO2,能够与MOCM中的水化产物发生二次水化反应,生成水化硅酸镁(M―S―H)凝胶,填充MOCM内部孔隙,增强密实性,提高黏结性能.厚度为18 mm、掺入HBSA,且涂刷界面剂的MOCM黏结强度最高,其在浸水环境下的黏结强度退化速率最慢,基于三次多项式的数值模型能较好地反映其黏结强度的退化规律,最优组YY-18的相关性系数R2达到0.98.

关键词：氯氧镁水泥砂浆活性混合材料青稞秸秆灰黏结性能微观结构影响机理

基于核磁共振技术的玄武岩-聚丙烯混杂纤维增强混凝土孔隙特征分析

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复合材料学报 2024年

作者：黄观送苏丽薛翠真朱翔琛付勇叶付凯乔宏霞兰州理工大学土木工程学院甘肃省先进土木工程材料工程研究中心

采用核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance，NMR)测试了玄武岩-聚丙烯混杂纤维混凝土(HBPRC)的孔隙特征，对比分析了玄武岩纤维(BF)和聚丙烯纤维(PF)以及二者混杂对HBPRC的抗压强度、孔隙率、孔径分布和曲折度的影响，并基于核磁共振T2... 详细信息

采用核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance，NMR)测试了玄武岩-聚丙烯混杂纤维混凝土(HBPRC)的孔隙特征，对比分析了玄武岩纤维(BF)和聚丙烯纤维(PF)以及二者混杂对HBPRC的抗压强度、孔隙率、孔径分布和曲折度的影响，并基于核磁共振T2谱和孔隙结构分形理论对4个孔径区域的孔隙结构分形维数进行了量化。结果表明：随着BF的添加，T2谱反映出适量的BF可以减小混凝土的孔隙率，而且有利于减小大孔体积占比；而随着PF含量增加，T2谱面积增加，且混凝土内部孔隙有变大的趋势。掺入BF-PF混杂纤维对混凝土的孔隙特征会产生正协同作用，当BF和PF掺量均为0.05%时，协同作用最佳，与普通混凝土相比，抗压强度提高了3.52%、孔隙率降低了1.47%、曲折度提高了8.20%。凝胶孔体积占比增大了8.76%，大孔体积占比降低了5.30%，孔径分布得到优化。HBPRC的孔隙结构具有明显的分形特征，孔隙结构分形维数在过渡孔、毛细孔和大孔区域依次增加，此外，分形维数越大，抗压强度越大。通过微观分析认为，纤维在混凝土基体中的粘结状态和分布是影响HBPRC孔隙分形特征的主要原因。

关键词：玄武岩-聚丙烯混杂纤维混凝土核磁共振孔隙特征抗压强度孔隙结构分形维数

蒸养条件对电解锰渣水泥胶砂力学性能与微观形貌的影响

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复合材料学报 2024年

作者：付勇乔宏霞冯琼薛翠真李言奇贾振宇兰州理工大学土木工程学院甘肃省先进土木工程材料工程研究中心

研究了不同煅烧温度(200 ℃和800 ℃)电解锰渣（EMR）火山灰活性及掺入0wt%、10wt%、20wt% EMR水泥胶砂在80 ℃蒸养7 h、7 d和标准养护3 d、28 d条件下力学性能、水化产物与孔隙特征分布。采用低场核磁共振技术、XRD定量表征及SEM微观... 详细信息

研究了不同煅烧温度(200 ℃和800 ℃)电解锰渣（EMR）火山灰活性及掺入0wt%、10wt%、20wt% EMR水泥胶砂在80 ℃蒸养7 h、7 d和标准养护3 d、28 d条件下力学性能、水化产物与孔隙特征分布。采用低场核磁共振技术、XRD定量表征及SEM微观形貌共同揭示了EMR对水泥胶砂的水化产物、孔径分布及孔隙率等影响规律，并探究了不同养护条件对EMR水泥胶砂水化进程的影响。结果表明：800 ℃煅烧EMR火山灰活性明显高于200 ℃煅烧火山灰活性，当800 ℃煅烧EMR替代量为10wt%时，初凝、终凝时间和标准稠度用水量分别为对照组的1.52、1.06和1.05倍，而蒸养7 h、7 d抗压强度分别高于标养3 d和28 d抗压强度，而抗折强度仅仅在蒸养7 d时高于对照组17.3%；纯水泥胶砂的水化产物主要为纤维状C-S-H和片状CH，而EMR水泥胶砂中由于硫酸盐含量较高，除了上述水化产物之外，在蒸养或标养条件下均可观察到石膏相与针棒状AFt的存在，标准养护28d时，CH、AFt和无定性含量分别为14.50%、11.75%和46.25%，与蒸养7 d衍射峰基本相似。另外，蒸养7 h与标准养护3 d对比孔隙率减少1.44%，蒸养7 d与标准养护28 d对比孔隙率减少0.06%。综上，蒸养可以提高800 ℃煅烧EMR火山灰活性，同时还可以加速EMR水泥胶砂的水化进程和细化其内部孔结构，进而提高了胶砂的力学性能。

关键词：电解锰渣火山灰活性蒸养水化产物

自然暴露与盐雾加速环境下钢筋混凝土劣化规律及等效关系

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吉林大学学报（工学版） 2024年第2期54卷 494-505页

作者：冯琼田浩正乔宏霞念腾飞韩文文兰州理工大学土木工程学院兰州730050 兰州理工大学西部土木工程防灾减灾教育部工程研究中心兰州730050

针对西部盐渍土地区病害严重的问题,选取西部盐渍土地区典型环境开展钢筋混凝土自然暴露试验,同时模拟当地腐蚀环境设计室内盐雾干湿循环加速试验;采用钢筋腐蚀电流和混凝土损伤度表征钢筋混凝土内部钢筋及保护层的劣化规律;基于Weibul... 详细信息

针对西部盐渍土地区病害严重的问题,选取西部盐渍土地区典型环境开展钢筋混凝土自然暴露试验,同时模拟当地腐蚀环境设计室内盐雾干湿循环加速试验;采用钢筋腐蚀电流和混凝土损伤度表征钢筋混凝土内部钢筋及保护层的劣化规律;基于Weibull分布函数建立两种环境下钢筋混凝土的劣化模型,并进行竞争失效分析;利用可靠度等价条件,结合当量概念,建立两种环境下的等效关系。结果表明:钢筋混凝土在室内加速与自然暴露环境下的劣化规律相似,其规律均是强化效应和劣化效应相互作用的结果;Weibull分布函数可以有效地描述钢筋混凝土在室内加速与自然暴露环境下的性能劣化过程;内部钢筋劣化至中位寿命的时间略早于混凝土保护层;室内盐雾干湿循环加速劣化钢筋混凝土1 d可模拟盐渍土地区自然暴露劣化12.7 d。

关键词：土木工程材料钢筋混凝土西部盐渍土地区腐蚀劣化 Weibull分布函数等效关系

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石灰钉复合锚杆加固软弱边坡现场试验研究

应用基础与工程科学学报 2024年第2期32卷 527-545页

作者：董建华连博刘国盛吴晓磊师利君兰州理工大学土木工程学院甘肃兰州730050 西部土木工程防灾减灾教育部工程研究中心甘肃兰州730050

为了进一步了解石灰钉复合锚杆新型支护结构的实用效果与价值,对其开展了现场实测试验.通过对试验结果的分析,进行了石灰钉周围土体力热变化规律的研究和新型结构承载性能的评价.试验结果表明:(1)石灰钉的设置对周围土体的温度、膨胀压... 详细信息

为了进一步了解石灰钉复合锚杆新型支护结构的实用效果与价值,对其开展了现场实测试验.通过对试验结果的分析,进行了石灰钉周围土体力热变化规律的研究和新型结构承载性能的评价.试验结果表明:(1)石灰钉的设置对周围土体的温度、膨胀压力和孔隙水压力变化均产生显著的影响,在石灰钉的合理布置间距范围内,石灰钉布置间距越小,对土体膨胀压力、温度和孔隙水压力的影响越显著,土体的固结速率越大;(2)与普通锚杆相比,石灰钉复合锚杆的抗拔承载力有明显的提高,在石灰钉的合理布置间距范围内,石灰钉布置间距越小,石灰钉复合锚杆的抗拔承载力越大.利用所采集的实测数据,对石灰钉周围土体的温度增量、膨胀压力和水平进深对孔隙水压力的影响进行了多元回归分析,并得到了合理的回归模型.分析结果表明:石灰钉周围土体的膨胀压力、温度增量和水平进深均对土体的孔隙水压力影响显著,膨胀压力和温度增量对孔隙水压力不仅存在线性影响,还存在非线性影响和交叉影响,而水平进深对孔隙水压力仅存在线性影响.

关键词：石灰钉锚杆力热变化规律抗拔承载力多元回归分析

受火后内配型钢方钢管混凝土构件抗侧向撞击性能试验研究

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建筑结构学报 2024年第3期45卷 148-159页

作者：纪孙航王文达赵晖王蕊史艳莉兰州理工大学土木工程学院甘肃兰州730050 兰州理工大学西部土木工程防灾减灾教育部工程研究中心甘肃兰州730050 太原理工大学土木工程学院山西太原030024

为了研究火灾后内配型钢钢管混凝土构件的抗侧向撞击性能,进行了9个受火后构件的侧向撞击试验,考察了受火时间、撞击高度、边界条件对构件破坏形态和撞击响应的影响。分析了受火后构件的温度场、撞击过程、破坏形态、撞击力时程、挠度... 详细信息

为了研究火灾后内配型钢钢管混凝土构件的抗侧向撞击性能,进行了9个受火后构件的侧向撞击试验,考察了受火时间、撞击高度、边界条件对构件破坏形态和撞击响应的影响。分析了受火后构件的温度场、撞击过程、破坏形态、撞击力时程、挠度发展和能量吸收,基于等效塑性铰模型给出侧向撞击下构件跨中最大挠度的简化计算方法。试验结果表明:火灾后内配型钢方钢管混凝土构件在侧向撞击下发生整体弯曲破坏,表现出较好的抗撞性能。与未受火内配型钢的构件相比,受火60 min后构件所受撞击力平台值下降23.9%,跨中最大挠度和撞击持续时间分别增大38.2%和41.5%。随着撞击高度从1.0 m增加至2.6 m,受火后构件跨中最大挠度增加114.7%,撞击力平台值提高14.2%。在钢管混凝土中配置型钢可以显著提高构件所受撞击力平台值,减小构件的破坏程度和跨中挠度,内配型钢对受火后构件的抗撞击性能提升更显著。

关键词：内配型钢钢管混凝土火灾后侧向撞击试验破坏形态抗撞击性能

青稞秸秆灰改性氯氧镁水泥砂浆防护钢筋混凝土的损伤特性

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硅酸盐通报 2024年第9期43卷 3282-3293页

作者：崔丽君乔宏霞曹锋舒修远盛程辉兰州理工大学土木工程学院甘肃省先进土木工程材料工程研究中心兰州730050 青海民族大学土木与交通工程学院西宁810000

为了探究青稞秸秆灰改性氯氧镁水泥砂浆防护混凝土的耐久性损伤特性及劣化规律,制备了不同防护层厚度的钢筋混凝土试件,通过在盐卤侵蚀环境下恒电流通电加速锈蚀试验对钢筋的锈蚀劣化进行了测试分析。采用混凝土裂缝缺陷探测仪对混凝土... 详细信息

为了探究青稞秸秆灰改性氯氧镁水泥砂浆防护混凝土的耐久性损伤特性及劣化规律,制备了不同防护层厚度的钢筋混凝土试件,通过在盐卤侵蚀环境下恒电流通电加速锈蚀试验对钢筋的锈蚀劣化进行了测试分析。采用混凝土裂缝缺陷探测仪对混凝土侵蚀过程中的裂缝开展情况进行监测,基于交流阻抗分析与极化曲线拟合所得电化学参数,用以表征混凝土内部钢筋的锈蚀劣化情况。采用Weibull分布函数建立了氯氧镁水泥砂浆防护混凝土的耐久性损伤劣化数值模型。结果表明,在盐卤侵蚀环境下掺入青稞秸秆灰的氯氧镁水泥砂浆防护钢筋混凝土在通电648 h后,钢筋的腐蚀电流密度仍小于0.2μA·cm^(-2),处于低锈蚀状态,锈蚀发展较为缓慢;Weibull分布函数可以有效地用于青稞秸秆灰改性的氯氧镁水泥砂浆防护混凝土中钢筋锈蚀劣化的损伤程度预测。

关键词：青稞秸秆灰氯氧镁水泥防护混凝土耐久性电化学分析 Weibull分布函数

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可回收锯齿锚杆抗拔承载力计算方法

应用基础与工程科学学报 2024年第1期32卷 238-257页

作者：连博董建华马连生吴晓磊兰州理工大学土木工程学院甘肃兰州730050 西部土木工程防灾减灾教育部工程研究中心甘肃兰州730050 兰州理工大学理学院甘肃兰州730050

为了解决基坑可回收锚杆普遍存在的锚杆承载头不可回收、回收效率低等问题,提出一种可完全回收的锯齿锚杆新型支护结构,阐明其结构构成和工作机理,并对其承载能力进行了分析.首先根据锯齿锚杆的结构特性,建立剪叉式锚固机构的扩张模型,... 详细信息

为了解决基坑可回收锚杆普遍存在的锚杆承载头不可回收、回收效率低等问题,提出一种可完全回收的锯齿锚杆新型支护结构,阐明其结构构成和工作机理,并对其承载能力进行了分析.首先根据锯齿锚杆的结构特性,建立剪叉式锚固机构的扩张模型,采用弹性力学平面问题的复变函数法及Tresca塑性屈服准则,求解了剪叉式锚固机构扩开时周围土体的弹塑性解及剪叉臂的极限转角,并推导出该新型锚杆的抗拔承载力和转动单元转角阈值计算公式.然后采用有限元法对该新型锚杆的扩张过程和抗拔特性进行了分析,并将理论解与数值解进行对比验证.结果表明:(1)剪叉式锚固机构对土体应力的影响范围为其扩开宽度的2~3倍,锚固机构周围土体的塑性变形区边界呈椭圆状,且长短轴半径比值在锚固机构扩开过程中保持不变;(2)在不超过极限转角的范围内,锚固机构转角的增大能够提升可回收锯齿锚杆的抗拔性能;(3)相比普通锚杆,锯齿锚杆具有更强的抗拔承载能力.

关键词：可回收锯齿锚杆复变函数法 Tresca屈服准则有限元分析扩张过程抗拔承载力

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盐渍土在蒸发过程中的水盐相变行为研究

岩土工程学报 2024年第5期46卷 1030-1038页

作者：周凤玺冉跃万旭升王立业兰州理工大学土木工程学院甘肃兰州730050 西部土木工程防灾减灾教育部工程研究中心甘肃兰州730050 西南石油大学土木工程与建筑学院四川成都610500

伴随蒸发过程,盐渍土孔隙内的溶液会产生汽化及结晶现象,且两种不同的相变间存在相互依赖性。为了揭示蒸发过程中的水盐相变特性,对盐渍土在蒸发过程中的汽化和盐结晶行为进行了理论和试验研究。首先,从热力学理论出发,通过考虑相间化... 详细信息

伴随蒸发过程,盐渍土孔隙内的溶液会产生汽化及结晶现象,且两种不同的相变间存在相互依赖性。为了揭示蒸发过程中的水盐相变特性,对盐渍土在蒸发过程中的汽化和盐结晶行为进行了理论和试验研究。首先,从热力学理论出发,通过考虑相间化学势平衡和Young-Laplace方程给出了起始结晶半径的理论表达,并分析了起始结晶半径与温度和相对湿度的关系。结合Van Genuchten土水特征曲线模型,建立了孔隙溶液浓度在不同状态下盐的溶解-结晶模型,并分析了温度和初始含盐量对盐结晶行为的影响规律。最后,通过开展控制温度和初始含盐量的蒸发试验结果对理论模型进行了验证。结果表明:环境湿度降低的过程中,土体温度以及初始含盐量对孔隙溶液中的水分和盐分相变有着显著的影响,土体温度越高,孔隙溶液中水分蒸发越快,液相最终饱和度越低;随着初始含盐量的增加,液相最终饱和度下降,盐晶体体积比增加。初始含盐量还会改变盐的盐析湿度,并且盐晶体的产生会抑制水分的蒸发。

关键词：盐渍土盐晶体蒸发试验溶液浓度相对湿度