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粉煤灰对高强混凝土力学性能及孔隙结构影响

排灌机械工程学报 2024年第4期42卷 410-417页

作者：韩长君周海龙陈岩张雪鹏内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院内蒙古呼和浩特010018

为探究粉煤灰替代水泥比例对机制砂高强混凝土(MSC)和天然砂高强混凝土(NSC)的强度影响以及内部孔隙结构变化,设计粉煤灰替代水泥比例分别为0,10%,15%,20%和25%配制C80高强混凝土,借助核磁共振技术(NMR)分析混凝土孔隙演变规律,利用X射... 详细信息

为探究粉煤灰替代水泥比例对机制砂高强混凝土(MSC)和天然砂高强混凝土(NSC)的强度影响以及内部孔隙结构变化,设计粉煤灰替代水泥比例分别为0,10%,15%,20%和25%配制C80高强混凝土,借助核磁共振技术(NMR)分析混凝土孔隙演变规律,利用X射线衍射(XRD)、差热-热重综合仪、场发射扫描电镜(SEM)技术分析胶凝材料水化产物形态和微观形貌.结果表明:MSC工作性能略低于NSC,各龄期下MSC强度均高于NSC,前期强度随粉煤灰掺量的增加而降低,后期10%粉煤灰混凝土强度最高;10%粉煤灰促进水泥水化进程,填充凝胶孔隙,降低裂隙生成,从而优化混凝土内部结构孔隙,提升混凝土整体密实度;考虑细骨料形貌参数及粉煤灰掺量对混凝土强度的影响,基于可压缩堆积理论建立了粉煤灰混凝土28 d抗压强度预测模型,模型精度良好.研究可为粉煤灰高强混凝土高质量应用提供一定参考.

关键词：粉煤灰机制砂高强混凝土核磁共振可压缩堆积理论

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塔布河流域潜在蒸散量时空变化特征及成因

干旱区研究 2024年第9期41卷 1538-1547页

作者：王佳爽高晓瑜李为萍池曌男张家鹏吴怡萱内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院内蒙古呼和浩特010018

潜在蒸散量(ET_(0))对流域水文循环具有重要影响,分析ET_(0)时空变化规律及其与气象要素之间的响应对流域水资源管理具有重要意义。本研究基于塔布河流域及周边7个气象站1981—2023年逐日气象数据,利用Penman-Monteith(P-M)公式估算流域... 详细信息

潜在蒸散量(ET_(0))对流域水文循环具有重要影响,分析ET_(0)时空变化规律及其与气象要素之间的响应对流域水资源管理具有重要意义。本研究基于塔布河流域及周边7个气象站1981—2023年逐日气象数据,利用Penman-Monteith(P-M)公式估算流域ET_(0)并分析其时间变化规律和空间分布;采用Beven敏感性公式计算季和年尺度ET_(0)对关键气象要素的敏感系数,并探究敏感系数的变化趋势;结合气象要素多年相对变化率定量分析影响ET_(0)变化的主导因子。结果表明:(1)塔布河流域年ET_(0)以4.09 mm·(10a)-1的速率呈不显著增加趋势,多年均值1024.51 mm;空间上,年ET_(0)自东南向西北逐渐增加。(2)年ET_(0)对各气象要素敏感系数绝对值大小排序为:相对湿度>最高气温>风速>日照时数>最低气温;春季、秋季和冬季对相对湿度最敏感,夏季对最高气温最敏感。(3)影响年ET_(0)变化的主要控制因子是最高气温和风速,贡献率分别为4.86%和-4.37%;春、夏、秋、冬四季ET_(0)变化的主要控制因素分别是最高气温、风速、风速、相对湿度。最高气温的上升和相对湿度的下降是流域ET_(0)上升的主要原因。

关键词：潜在蒸散量 P-M公式敏感系数贡献率塔布河流域

亏缺灌溉对河套灌区向日葵土壤微生物群落结构多样性的影响

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排灌机械工程学报 2024年第1期42卷 71-78页

作者：赵莎李为萍冯梁池曌男张家鹏吴怡萱王佳爽内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院内蒙古呼和浩特010018

为明确亏缺灌溉对向日葵生育期内土壤微生物群落的影响,在河套灌区开展田间试验.以当地灌水水平为对照CK(330 mm),设置2个水分亏缺处理:轻度水分亏缺W1(210 mm)和重度水分亏缺W2(120 mm),分析亏缺灌溉对向日葵各生育期土壤表层(0~20 cm... 详细信息

为明确亏缺灌溉对向日葵生育期内土壤微生物群落的影响,在河套灌区开展田间试验.以当地灌水水平为对照CK(330 mm),设置2个水分亏缺处理:轻度水分亏缺W1(210 mm)和重度水分亏缺W2(120 mm),分析亏缺灌溉对向日葵各生育期土壤表层(0~20 cm)微生物群落和理化性质的影响,并揭示土壤微生物与理化性质的内在联系.结果表明:处理W1提高了土壤微生物多样性及土壤细菌中变形菌门、绿弯菌门、酸杆菌门、真菌中被孢霉门等优势菌门的相对丰度.与CK相比,W1的土壤pH值平均降低了0.13,温度和硝态氮质量比分别平均提高了1.44℃和14.2%.Pearson相关性分析表明土壤含水率、温度、pH,EC、硝态氮是影响细菌多样性的主要因子;温度、铵态氮和硝态氮是影响真菌多样性的主要因子.冗余分析表明土壤含水率、EC和温度是影响细菌群落结构的主要因子;含水率、EC和铵态氮是影响真菌群落结构的主要因子.综上,轻度水分亏缺(W1)是适宜微生物生长的水分条件.

关键词：向日葵亏缺灌溉土壤理化性质微生物群落结构高通量测序

基于Sentinel-2影像的黄河南岸典型改良示范区土壤含盐量反演模型

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农业机械学报 2024年第4期55卷 290-299,439页

作者：王宇璇屈忠义白燕英刘霞刘全明刘琦内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院呼和浩特010018 内蒙古科技大学能源与环境学院包头014010

土壤盐渍化严重制约农田土壤环境的循环发展,高效准确地监测土壤盐分动态变化对盐碱地改良利用具有重要意义。为及时、有效地监测盐渍化土壤含盐量,以内蒙古黄河南岸灌区的4个典型盐碱化耕地改良示范区为例,利用Sentinel-2多光谱遥感影... 详细信息

土壤盐渍化严重制约农田土壤环境的循环发展,高效准确地监测土壤盐分动态变化对盐碱地改良利用具有重要意义。为及时、有效地监测盐渍化土壤含盐量,以内蒙古黄河南岸灌区的4个典型盐碱化耕地改良示范区为例,利用Sentinel-2多光谱遥感影像,同步采集示范区内表层土壤的含盐量数据,通过相关性分析筛选敏感光谱指标,基于偏最小二乘回归(PLSR)、逐步回归(SR)、岭回归(RR)3种简单机器学习模型和深度学习Transformer模型建模,最后进行精度评价并优选出最佳含盐量反演模型。结果表明:示范区土壤反射率的可见光、红边、近红外波段反射率均与土壤含盐量呈正相关,短波红外波段反射率与土壤含盐量呈负相关,引入光谱指数能够有效提升Sentinel-2遥感影像与示范区表层土壤含盐量的相关性(相关系数绝对值不小于0.32);对比不同模型发现深度学习Transformer模型优于简单机器学习模型,验证集决定系数R~2和均方根误差(RMSE)分别为0.546和2.687 g/kg;含盐量反演结果与实地结果相吻合,为更精准反演内蒙古黄河南岸灌区盐渍化程度提供了参考。

关键词：土壤盐渍化含盐量反演遥感 Sentinel-2 光谱指数 Transformer

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地下滴灌对向日葵根区土壤微环境及细菌氮转化功能基因的影响

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环境科学学报 2024年第5期44卷 474-485页

作者：张家鹏李为萍池曌男吴怡萱王佳爽樊雪琴内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院呼和浩特010018

土壤微生物代谢功能多样性是维持土壤生态系统健康的关键.为评价地下滴灌对土壤微环境及土壤微生物代谢功能多样性的影响,本文以向日葵根区土壤微环境(土层深度0~60 cm)为研究对象,设置地表滴灌为对照(CK),地下滴灌设置10、15、20、25 c... 详细信息

土壤微生物代谢功能多样性是维持土壤生态系统健康的关键.为评价地下滴灌对土壤微环境及土壤微生物代谢功能多样性的影响,本文以向日葵根区土壤微环境(土层深度0~60 cm)为研究对象,设置地表滴灌为对照(CK),地下滴灌设置10、15、20、25 cm共4个滴灌带埋深处理(D10、D15、D20和D25),底肥施用磷酸二铵(含N18%,纯氮施入量300 kg·hm^(-2)),追肥施用尿素(含N46.8%,纯氮施入量为300 kg·hm^(-2)).结果表明,D20和D25处理相较于CK,对土壤EC值、含水率(WT)、硝态氮(NO_(3)^(-)-N)、铵态氮(NH_(4)^(+)-N)的含量影响显著.Pearson相关性分析表明细菌多样性与WT、pH显著相关;细菌群落结构与温度(T)、NO_(3)^(-)-N显著相关,WT、T、pH是影响细菌群落多样性的关键环境因子.相比CK处理,地下滴灌(D10、D15、D20和D25)会提高硝化基因NxrA、Hao、AmoA、AmoB、AmoC的相对丰度,抑制部分反硝化基因NirS和norC的相对丰度,且显著改变微生物群落结构.冗余分析表明WT是影响土壤微生物群落结构和功能基因的主导因子.综上,地下滴灌可以改善向日葵根区土壤硝化细菌生长繁殖和代谢活动的影响,其中滴灌带埋深为25 cm(D25)相比于CK及其他埋深处理(D10、D15、D20)更为显著降低土壤盐分、提高土壤氮素,改善土壤细菌群落结构多样性,增加硝化、异化性硝酸盐还原、反硝化的功能基因丰度,有利于维护根区土壤生态健康.

关键词：宏基因组学地下滴灌土壤理化性质微生物群落结构氮代谢

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碱激发低碳混凝土的力学性能与提升机理研究

功能材料 2024年第5期55卷 5203-5209页

作者：云振军姚占全王海龙李越内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院呼和浩特010018

针对水泥在生产利用过程中产生的碳排放问题及固废材料在大掺量条件下替代水泥制备混凝土导致其力学性能下降的问题,利用4%Na_(2)SiO_(3)对玻璃粉(GP)进行碱激发处理,随后替代50%的水泥制备低碳混凝土。结果表明,低碳混凝土的力学性能... 详细信息

针对水泥在生产利用过程中产生的碳排放问题及固废材料在大掺量条件下替代水泥制备混凝土导致其力学性能下降的问题,利用4%Na_(2)SiO_(3)对玻璃粉(GP)进行碱激发处理,随后替代50%的水泥制备低碳混凝土。结果表明,低碳混凝土的力学性能远低于普通混凝土,而Na_(2)SiO_(3)掺入使低碳混凝土力学性能得到一定程度的提升,在各龄期内抗压强度分别提升了22.6%、27.5%、19.8%和17.2%;劈裂抗拉强度增长了21.3%、20.6%、18.2%和16.3%。Na_(2)SiO_(3)使玻璃粉(GP)中丰富的SiO_(2)在OH-的作用下出现较为明显的解构现象,使其在低碳混凝土内部与Ca、Na、K等元素结合生成了更多的C-S-H凝胶、C-A-S-H凝胶、N-A-S-H凝胶,同时还产生了强度更高的钾A型沸石晶体,使得低碳混凝土的大孔隙含量降低,孔隙结构得到优化,进而导致低碳混凝土力学性能得到大幅提升。研究为降低碳排放及固废在混凝土中大掺量的使用提供了新思路、新见解。

关键词：低碳玻璃粉碱激发力学性能

达拉特旗黄河南岸盐碱化土壤不同含盐量估算模型对比

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农业机械学报 2024年第10期 360-370页

作者：刘霞胡宇张圣微白燕英张欢内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院

内蒙古自治区鄂尔多斯市达拉特旗黄河南岸由于气候干旱，降水量少，年蒸发量远大于年降水量，靠近黄河地下水位高，导致土壤盐渍化问题突出。以达拉特旗黄河南岸盐碱地为研究对象，基于Sentinel-1、Sentinel-2、Landsat-8和SRTM DEM多... 详细信息

内蒙古自治区鄂尔多斯市达拉特旗黄河南岸由于气候干旱，降水量少，年蒸发量远大于年降水量，靠近黄河地下水位高，导致土壤盐渍化问题突出。以达拉特旗黄河南岸盐碱地为研究对象，基于Sentinel-1、Sentinel-2、Landsat-8和SRTM DEM多源数据，采取相关性分析和连续变量投影结合索套回归（Lasso）、随机森林回归（Random forset, RF）、轻量梯度提升机模型（Light gradient boosting machine, LightGBM）、极端梯度提升模型（Extreme gradient boosting, XGBoost）、一维卷积神经网络（One dimensional convolutional neural networks, 1DCNNs）、深度神经网络（Deep neural network, DNN）6种模型进行春季裸土期与植被覆盖期土壤含盐量估算。结果表明：XGBoost模型精度最高，春季裸土期、植被覆盖期测试集决定系数（R2）为0.76、0.58;均方根误差（RMSE）为5.76、7.22 g/kg;平均绝对误差（MAE）为3.38、4.33 g/kg。多源遥感数据结合变量筛选方法利用XGBoost模型揭示研究区不同季节土壤盐分空间分布最有效，含盐量反演结果与野外实际调查分析结果基本吻合。变量重要性分析表明春季裸土期、植被覆盖期重要反演因子分别为：盐分指数（48.3%）、地形因子（33.8%）;植被指数（22%）、地形因子（47.9%）。本研究为达拉特旗黄河南岸盐碱地遥感反演提供了有效方法，为春季裸土期与植被覆盖期盐碱化土壤监测及预防提供了理论依据。

关键词：干旱盐碱地土壤含盐量估算机器学习模型深度学习模型

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碳酸钙晶须对风积沙混凝土力学性能影响研究

重庆大学学报 2024年

作者：张卓森李昊于淑玉郭皓隆孙常伟周一内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院

为提高风积沙利用率，研究不同体积掺量的碳酸钙晶须对风积沙混凝土抗压及劈裂抗拉强度的影响规律。通过扫描电镜和核磁共振等手段，从微观角度观察碳酸钙晶须与水泥浆体的黏结形态并分析其作用机理，基于试验结果分析并提出抗压、劈裂... 详细信息

为提高风积沙利用率，研究不同体积掺量的碳酸钙晶须对风积沙混凝土抗压及劈裂抗拉强度的影响规律。通过扫描电镜和核磁共振等手段，从微观角度观察碳酸钙晶须与水泥浆体的黏结形态并分析其作用机理，基于试验结果分析并提出抗压、劈裂抗拉强度与养护龄期之间的理论模型。结果表明，掺入适量的碳酸钙晶须能够有效地改善风积沙混凝土的孔隙结构，提高力学性能。当风积沙替换率为60%时，碳酸钙晶须对于抗压强度与劈裂抗拉强度的最佳体积掺量分别为0.15%、0.2%。提出的理论模型与试验数据吻合程度较高，可较好地预测龄期下的强度值。

关键词：碳酸钙晶须风积沙混凝土抗压强度劈裂抗拉强度 SEM NMR 预测模型

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细集料类型对混凝土力学性能及孔隙结构影响

排灌机械工程学报 2024年

作者：高猛姚占全王海龙内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院

利用机制砂、风积沙和河砂制备不同水胶比的混凝土进行抗压、轴心抗压、劈裂抗拉、抗折和粘结强度测试以及坍落度测试，结合微观孔隙结构变化明确不同细骨料对混凝土性能的影响机理。试验结果表明：机制砂增强了混凝土的抗压强度、粘结... 详细信息

利用机制砂、风积沙和河砂制备不同水胶比的混凝土进行抗压、轴心抗压、劈裂抗拉、抗折和粘结强度测试以及坍落度测试，结合微观孔隙结构变化明确不同细骨料对混凝土性能的影响机理。试验结果表明：机制砂增强了混凝土的抗压强度、粘结强度、受拉变形能力和韧性，而风积沙则降低了混凝土力学性能；随着水胶比和减水剂含量的增加不同细骨料混凝土的力学性能有着不同程度的降低，与普通河砂混凝土相比，风积沙和机制砂混凝土的力学性能下降程度较小；机制砂和风积沙降低了集料之间的干涉作用、提升了细骨料填充率和开口孔隙占比使混凝土内部更加致密强化孔隙结构，但二者均使混凝土内部的大孔隙占比增多；机制砂和风积沙均大幅度降低混凝土的工作性能，随着水胶比和减水剂含量的增加坍落度大幅增加，但当水胶比和减水剂含量过大时导致风积沙混凝土凝结硬化时间延长3倍左右，且内部处于湿润和粘结性较弱的状态。

关键词：细集料混凝土力学性能工作性能填充率孔隙结构