钢筋与混凝土粘结性能的数值模拟方法

钢筋与混凝土的粘结是这两种材料之间的一种复杂的相互作用,是两者共同工作的前提。本文概括了粘结性能的研究现状,并重点介绍目前国内外提出的主要数值模拟方法的基本理论、各自的优缺点及适用范围,同时对各种数值模拟方法进行了横向比较,指出了数值模拟存在的缺陷,为准确模拟钢筋与混凝土之间的粘结作用提供了参考。     

早期受冻环境对混凝土服役期性能的影响

为准确评估混凝土早期受冻对其服役期性能的影响,模拟早期突然受冻环境,测试了不同早期受冻环境下混凝土服役期的抗压强度、劈拉强度、动弹性模量等宏观性能参数和孔隙结构、吸水特征等微观指标;分析了受冻温度、受冻时长、起冻时刻等环境参数对混凝土服役期性能的影响规律和影响机理.结果表明：受冻温度越低、受冻时长越长,混凝土服役期宏观性能劣化越明显,浆气比减小,含气量、吸水率、吸水孔率增大,各孔径的气孔数量均有所增加;受冻温度从-1℃降到-5℃、受冻时长从2h延长至4h时,混凝土服役期性能劣化明显,而受冻温度从-5℃降到-9℃、受冻时长从4h延长至8h时,混凝土服役期性能劣化程度较小;初凝后、终凝前受冻的混凝土服役期性能劣化最显著,初凝前受冻的混凝土服役期性能劣化次之,终凝后受冻的混凝土服役期性能劣化程度较小且损失程度随受冻时混凝土龄期的增长而减小;随着起冻时刻的延后,混凝土的浆气比增大,而含气量、吸水率、吸水孔率减小,终凝前起冻的混凝土各孔径梯度的气孔数量明显大于终凝后起冻的混凝土.     

钢纤维混凝土抗冻性能试验研究

为了研究钢纤维混凝土的抗冻性能,采用快冻法进行了0％、0.5％、1.0％、1.5％、2.0％五种不同钢纤维掺量的混凝土在水中和3.5％氯化钠溶液中冻融试验.通过分析冻融循环次数和钢纤维体积率对钢纤维混凝土冻融后质量损失、劈裂强度损失和相对动弹性模量变化的影响,分析了冻融环境下钢纤维对混凝土的增强机理.并且用压汞法和SEM从微观上研究了钢纤维混凝土的孔径分布特征,讨论了微观结构对其抗冻性能的影响.研究表明,在冻融循环作用下掺入适量的钢纤维能够减小混凝土内部的孔隙率、增加密实度,有效阻止混凝土内部微裂缝的产生与发展,提高混凝土的抗冻性能.钢纤维掺量对混凝土抗冻性影响显著,掺量为1.5％时,钢纤维对混凝土抗冻性能改善效果最好.     

预测混凝土碳化深度的随机模型

从碳化理论模型出发,利用大量工程实测结果和气象调查资料,建立了以混凝土立方体抗压强度标准值为主要参数,考虑环境影响(环境温湿度)和CO2浓度影响的平均碳化深度预测模型,进一步考虑碳化过程的随机性,提出了预测混凝土碳化深度的随机模型。最后,用工程实测数据对模型进行了验证分析。     

钢筋锈蚀前后混凝土偏心受压构件承载力试验研究

采用外加电流快速锈蚀模拟方法,进行了混凝土偏心受压构件中钢筋锈蚀试验,然后进行偏心受压承载力试验和分析．表明锈蚀构件的承载力较完好构件有较大程度的降低,并对影响锈蚀构件承载力的因素进行了分析．     

一种仿生螳螂救援机器人设计

针对地震等灾害发生时，废墟里被困人员需要救援物资维持生命体征的问题，设计了一种仿生螳螂救援机器人。基于六足机器人姿态控制理论，通过SolidWork三维软件对机器人整体进行了结构设计。使用Arduino Uno主控板控制总线舵机与电机模块来控制机器人步态，头部图将画面传输给使用者。制作了模型实物，试验测试结果表明：此机器人平地爬行1 m所需平均时间需要5.64 s，能越过高度5 cm的障碍，最大爬坡角度约为26°。机器人具备了较强的越障能力，能在较为复杂的路面行走，以及运输救援物资，为足型救援机器人的研究和结构设计提供参考。     

玄武岩-聚丙烯纤维增强混凝土力学性能、渗透性能和孔结构研究

为了探究玄武岩-聚丙烯纤维增强混凝土的力学性能、渗透性能以及孔结构情况，开展了不同体积掺量下增强混凝土试验。结果表明：在体积掺量0～0.2%范围内，抗压强度随纤维掺量增加先增大后减小，玄武岩纤维、聚丙烯纤维掺量均为0.05%时抗压强度最大，提升幅度达到9.2%;劈拉强度随纤维的掺入均增大，且玄武岩纤维对劈拉强度的提高效应大于聚丙烯纤维；玄武岩纤维和聚丙烯纤维可有效降低混凝土的抗渗性，但是超过最佳纤维掺量时，对混凝土抗渗性产生不利影响。计算得到了玄武岩-聚丙烯纤维增强混凝土分形维数，分形维数与抗压强度呈现良好的正相关关系，而与电通量呈现良好的负相关关系。研究成果可供开展纤维增强混凝土试验的研究人员参考。     

冻损梯度对承压混凝土应力-应变关系的影响

对不同冻融损伤程度的混凝土圆环体试件进行了试验研究.结果表明：当相对冻融深度小于临界值时，混凝土的峰值应力、峰值应变均呈线性退化，超过临界值后则保持稳定；当冻融循环次数由100次增加到200次时，相对冻融深度临界值由0.5增大到0.8；基于应变等价性假说和统计损伤理论，建立了不同冻融损伤程度下承压混凝土的应力-应变关系模型.     

粉煤灰珊瑚骨料混凝土内掺氯离子扩散和吸水性能

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.