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碳钢表面生长不同阳离子层状双金属氢氧化物膜及耐碱耐蚀性能

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硅酸盐学报 2024年第2期52卷 513-521页

作者：董必钦刘文杰彭铭曾磊陈沛榆杨清瑞洪舒贤深圳大学土木与交通工程学院广东省滨海土木工程耐久性重点实验室深圳市低碳建筑材料与技术重点实验室广东深圳518060

碳钢在海洋环境下的锈蚀尤为严重,层状双金属氢氧化物(LDH)因可设计性而在金属防腐上拥有巨大潜力。通过电沉积-水热法在碳钢表面原位生长Zn/Al-NO_(3)^(-)-LDH和Mg/Al-NO_(3)^(-)-LDH膜,并研究两者在混凝土高碱性环境下的适应性和在氯... 详细信息

碳钢在海洋环境下的锈蚀尤为严重,层状双金属氢氧化物(LDH)因可设计性而在金属防腐上拥有巨大潜力。通过电沉积-水热法在碳钢表面原位生长Zn/Al-NO_(3)^(-)-LDH和Mg/Al-NO_(3)^(-)-LDH膜,并研究两者在混凝土高碱性环境下的适应性和在氯化钠溶液中的阻锈性能。结果表明:在高碱性饱和Ca(OH)2溶液中,Zn/Al-NO_(3)^(-)-LDH膜难以稳定存在而新生成Ca/Al-NO_(3)^(-)/OH^(-)-LDH和部分无定形氢氧化物,Mg/Al-NO_(3)^(-)-LDH膜则保持稳定且阴离子交换为Mg/Al-NO_(3)^(-)/OH^(-)-LDH膜。电化学结果显示在3.5%(质量分数)NaCl溶液中,Mg/Al-NO_(3)^(-)-LDH膜拥有更高的阻抗和更低的腐蚀电流密度,其对碳钢基体的腐蚀保护效率高达97.43%,有效地抵御了氯离子侵蚀。

关键词：电沉积-水热法层状双金属氢氧化物金属阳离子耐碱性耐腐蚀性

CFRP网格-喷射ECC复合增强隧道管片受力性能研究

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建筑结构学报 2024年第9期 118-128页

作者：朱忠锋王文军周英武胡锐深圳大学广东省滨海土木工程耐久性重点实验室

为提升隧道管片承载力和耐久性,提出一种具备耐腐蚀、施工方便的结构增强方式。在对喷射ECC工作性能和受力性能进行优化的基础上,采用CFRP网格与喷射ECC(CFRP-ECC)复合增强盾构隧道管片。考虑增强材料、ECC层厚度以及CFRP网格等参数,对... 详细信息

为提升隧道管片承载力和耐久性,提出一种具备耐腐蚀、施工方便的结构增强方式。在对喷射ECC工作性能和受力性能进行优化的基础上,采用CFRP网格与喷射ECC(CFRP-ECC)复合增强盾构隧道管片。考虑增强材料、ECC层厚度以及CFRP网格等参数,对两端简支的CFRP-ECC复合增强盾构隧道管片进行静力加载试验,研究其受弯性能。结果表明:经过ECC和CFRP-ECC复合增强后的管片,其开裂弯矩较未增强管片分别增加了26.7%和13.3%,有效抑制了裂缝的产生;喷射厚20 mm ECC管片的承载力和延性均得到提升,其位移延性系数相较于未增强管片提高了44.6%;仅粘贴CFRP布增强管片的承载力与未增强管片的基本相同,但位移延性系数提高了195%。此外,基于ABAQUS建立的有限元分析模型能有效分析管片及CFRP-ECC增强管片的受力性能和破坏形态。通过黏结应力-滑移模型建立的ECC与混凝土间的接触能有效模拟界面的黏结性能。

关键词：喷射ECC CFRP网格复合增强隧道衬砌管片数值模拟受力性能

可修复钢制屈曲约束支撑力学性能试验与数值模拟研究

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工程力学 2024年第6期41卷 145-153页

作者：熊琛吴迪晟管民生刘尤森杜宏彪深圳大学广东省滨海土木工程耐久性重点实验室广东深圳518060 深圳大学土木与交通工程学院广东深圳518060

提出了一种可修复钢制屈曲约束支撑(RBRB),该支撑可通过核心板的局部替换实现支撑修复。RBRB各部件采用螺栓连接,无须拆除屈曲约束盖板即可实现核心板修复替换,修复过程简单。设计了两种不同核心板宽度的RBRB试件,并开展低周往复加载试... 详细信息

提出了一种可修复钢制屈曲约束支撑(RBRB),该支撑可通过核心板的局部替换实现支撑修复。RBRB各部件采用螺栓连接,无须拆除屈曲约束盖板即可实现核心板修复替换,修复过程简单。设计了两种不同核心板宽度的RBRB试件,并开展低周往复加载试验,讨论了其滞回性能、失效模式以及累计塑性变形能力。试验结果表明RBRB滞回曲线较为饱满,具有稳定的滞回性能与良好的累计塑性变形能力。RBRB试件在核心板修复后滞回性能与修复替换前保持一致,表明其可修复性较好。对试件开展了数值模拟研究,并与试验结果进行对比,结果显示数值模拟的破坏形式及滞回曲线与试验结果吻合良好。

关键词：屈曲约束支撑可修复拟静力试验滞回性能有限元分析

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压缩浇筑混凝土的应力-应变关系

深圳大学学报（理工版） 2024年第1期41卷 42-49页

作者：吴宇飞汪勋袁方胡彪深圳大学土木与交通工程学院广东省滨海土木工程耐久性重点实验室广东深圳518060

压缩浇筑可以显著提高混凝土的强度和耐久性,无需添加任何化学添加剂和矿物掺料.采用压缩浇筑方法制作压缩浇筑混凝土试件,并开展单轴受压试验.试验结果表明,相比于普通混凝土,压缩浇筑混凝土的抗压强度和弹性模量显著提高,而峰值应力... 详细信息

压缩浇筑可以显著提高混凝土的强度和耐久性,无需添加任何化学添加剂和矿物掺料.采用压缩浇筑方法制作压缩浇筑混凝土试件,并开展单轴受压试验.试验结果表明,相比于普通混凝土,压缩浇筑混凝土的抗压强度和弹性模量显著提高,而峰值应力对应的应变稍有减小.基于现有混凝土应力-应变模型对试验结果进行回归分析,得到压缩浇筑混凝土的应力-应变关系模型.在此基础上,利用受弯定理推导了压缩浇筑混凝土受弯构件的等效矩形应力块参数模型.研究成果可为压缩浇筑混凝土构件的抗弯设计和分析提供理论依据.

关键词：结构工程压缩浇筑混凝土力学性能应力-应变模型抗弯设计极限压应变等效矩形应力块

纳米增强水泥基复合材料抗氯离子迁移及固化性能综述

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材料导报 2024年第7期38卷 62-71页

作者：龙武剑余阳何闯李雪琪熊琛冯甘霖滨海城市韧性基础设施教育部重点实验室广东深圳518060 广东省滨海土木工程耐久性重点实验室广东深圳518060 深圳大学土木与交通工程学院广东深圳518060

先进碳基纳米材料在水泥基材料领域的渗透突破了传统水泥基材料的性能使用局限,是未来高性能水泥基复合材料研究的热门领域。然而,虽然目前关于纳米增强水泥基复合材料水化、微观、力学等性能的研究相对较多,但是针对长期耐久性能,特别... 详细信息

先进碳基纳米材料在水泥基材料领域的渗透突破了传统水泥基材料的性能使用局限,是未来高性能水泥基复合材料研究的热门领域。然而,虽然目前关于纳米增强水泥基复合材料水化、微观、力学等性能的研究相对较多,但是针对长期耐久性能,特别是对影响钢筋锈蚀的主要因素氯盐侵蚀方面的研究相对较少,且缺少一定的深度与广度。纳米增强水泥基材料抗氯盐侵蚀性能主要体现在两个方面:一是孔隙层面,通过密实孔隙降低整体孔隙率,增加纳微观毛细孔比例,从而降低外界氯离子侵入迁移速率;二是固化层面,通过孔隙固液交界处水泥水化产物氯离子置换固化作用,吸附并降低孔隙溶液中自由氯离子含量。它们的最终目的都是在结构服役寿命内保证钢筋表面侵入的自由氯离子浓度处于锈蚀临界浓度之下,降低锈蚀风险及维护成本。深入明晰纳米增强水泥基复合材料抗氯离子迁移和固化性能及机理,对建立有效预测模型,指导并推动高抗蚀纳米增强水泥基复合材料设计、制备及应用具有重要意义。本文总结了近年来纳米增强水泥基复合材料抗氯盐侵蚀性能的研究进展,对比分析了不同维度、不同制备手段、不同化学组成等各类纳米材料分别对抗氯离子迁移性能和氯离子固化性能的影响效果及机制,同时对未来纳米增强高抗蚀水泥基复合材料的发展及应用进行了展望。

关键词：纳米增强水泥基复合材料耐久性氯离子迁移氯离子固化

基于PSO‑BPNN模型的氯氧镁水泥混凝土耐水性预测

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建筑材料学报 2024年第3期27卷 189-196页

作者：王鹏辉乔宏霞冯琼薛翠真张云升深圳大学广东省滨海土木工程耐久性重点实验室广东深圳518060 兰州理工大学甘肃省土木工程防灾减灾重点实验室甘肃兰州730050 东南大学材料科学与工程学院江苏南京211189

为快速准确地获得具有优异耐水性氯氧镁水泥混凝土(MOCC)的配合比,设计了拓扑结构为4‑10‑2的粒子群优化(PSO)算法-反向传播(BP)神经网络(PSO‑BPNN)模型.该模型的输入层参数为n(MgO)/n(MgCl_(2))、粉煤灰掺量、磷酸掺量和磷肥掺量,输出... 详细信息

为快速准确地获得具有优异耐水性氯氧镁水泥混凝土(MOCC)的配合比,设计了拓扑结构为4‑10‑2的粒子群优化(PSO)算法-反向传播(BP)神经网络(PSO‑BPNN)模型.该模型的输入层参数为n(MgO)/n(MgCl_(2))、粉煤灰掺量、磷酸掺量和磷肥掺量,输出层参数为MOCC的抗压强度和软化系数;模型数据集为144组,其中训练集数据为100组,验证集数据为22组,测试集数据为22组.结果表明:PSO‑BPNN模型在MOCC抗压强度预测中的评价参数——决定系数R^(2)=0.99、平均绝对误差S_(MAE)=0.52、平均绝对误差百分比S_(MAPE)=1.11、均方根误差S_(RMSE)=0.73;其在软化系数预测中的评价参数——R^(2)=0.99、S_(MAE)=0.44、S_(MAPE)=1.29、S_(RMSE)=0.62;与BP神经网络(BPNN)模型相比,PSO‑BPNN模型具有更强的双参数预测能力,可用于MOCC配合比的正向设计和反向指导.

关键词：氯氧镁水泥混凝土耐水性抗压强度软化系数 PSO‑BPNN

型钢–超高性能混凝土黏结滑移本构模型与数值模拟

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工业建筑 2024年第3期54卷 143-152页

作者：黄振宇林坩黄新雄李伟文隋莉莉 Youtam 广东省滨海土木工程耐久性重点实验室广东深圳518060 深圳大学土木与交通工程学院广东深圳518060

型钢–超高性能混凝土(UHPC)在黏结强度、变形性能等方面较型钢–普通混凝土具有明显优势,黏结滑移关系表现出独特的滑移伪塑性,而表征其黏结滑移的本构模型尚未见报道。基于既有试验数据,采用灰色关联择取关键参数拟合建立型钢-UHPC特... 详细信息

型钢–超高性能混凝土(UHPC)在黏结强度、变形性能等方面较型钢–普通混凝土具有明显优势,黏结滑移关系表现出独特的滑移伪塑性,而表征其黏结滑移的本构模型尚未见报道。基于既有试验数据,采用灰色关联择取关键参数拟合建立型钢-UHPC特征黏结应力及滑移量计算公式,进而提出了平均黏结应力–滑移本构模型,并经试验验证表明所提出的黏结应力计算公式和黏结滑移本构模型精度较高。在此基础上,利用界面相对损伤方程建立基于损伤滑移关系的内聚力接触模型,以考虑型钢与UHPC界面间的黏结性能并进行有限元分析。有限元与试验结果对比表明,提出的内聚力接触模型可准确模拟型钢-UHPC界面滑移及损伤发展全过程。

关键词：型钢混凝土超高性能混凝土黏结滑移本构关系数值模拟

机器学习算法用于自密实混凝土性能设计的研究进展

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材料导报 2024年第11期38卷 104-113页

作者：龙武剑罗盛禹程博远冯甘霖李利孝深圳大学土木与交通工程学院广东深圳518060 广东省滨海土木工程耐久性重点实验室广东深圳518060

为了厘清自密实混凝土材料各组分与其工作性能、力学性能、耐久性能间的复杂耦合影响机制,近年来,机器学习方法被越来越多地应用于自密实混凝土配合比设计与优化以及性能分析方面的研究。机器学习方法具有在复杂数据集中学习数据间的内... 详细信息

为了厘清自密实混凝土材料各组分与其工作性能、力学性能、耐久性能间的复杂耦合影响机制,近年来,机器学习方法被越来越多地应用于自密实混凝土配合比设计与优化以及性能分析方面的研究。机器学习方法具有在复杂数据集中学习数据间的内在规律或映射关系的能力,在自密实混凝土设计领域被认为是构建混凝土原材料配合比与性能间映射关系模型的一种具有广阔前景的技术手段。然而,机器学习方法由于其依赖的数据集难以满足以及算法架构的可解释性较差等因素限制,使得基于机器学习在自密实混凝土性能设计领域面临着一系列挑战。本文系统总结梳理当前机器学习在自密实混凝土各项性能设计的应用情况,重点分析数据驱动的机器学习算法应用于自密实混凝土设计领域时面临的主要技术难点:高维度与小样本数据的难题、性能多目标优化难题、模型复杂而缺乏可解释性难题;归纳总结机器学习在自密实混凝土材料性能设计领域应用的发展趋势及未来发展方向。

关键词：机器学习自密实混凝土配合比设计性能预测

碳化处理对再生微粉吸附Pb^(2+)行为与机理的影响

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硅酸盐通报 2024年第4期43卷 1420-1426页

作者：王开元萧圳坡寇世聪王耀城占宝剑邢锋深圳大学土木与交通工程学院深圳518060 广东省滨海土木工程耐久性重点实验室深圳518060

随着工业的发展,大量含铅废弃物被排放到环境中,给水体带来了严重的污染。本研究采用经碳化处理的再生混凝土微粉(CRCF)作为吸附剂,针对硝酸铅配制的铅污染溶液开展吸附试验,并测试分析了吸附剂的物相、微观结构和稳定性。研究表明,CRCF... 详细信息

随着工业的发展,大量含铅废弃物被排放到环境中,给水体带来了严重的污染。本研究采用经碳化处理的再生混凝土微粉(CRCF)作为吸附剂,针对硝酸铅配制的铅污染溶液开展吸附试验,并测试分析了吸附剂的物相、微观结构和稳定性。研究表明,CRCF对Pb^(2+)具有良好的吸附效果,24 h后可达到93.1%(质量分数,下同)的去除率;CRCF对Pb^(2+)的吸附稳定性较高,吸附后仅有极少量的Pb^(2+)浸出;吸附反应中,Pb^(2+)静电吸附在CRCF表面,与CRCF发生离子交换并在表面形成碳酸盐沉淀,最终主要以碳酸盐的形式固定在CRCF中;CRCF可作为一种低成本的Pb^(2+)高效吸附剂,可有效应用于含铅废水的治理,实现废物资源化再利用。

关键词：碳化再生混凝土微粉吸附 Pb^(2+) 稳定性

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