跨海桥梁作为关键性的海洋基础设施,其钢筋混凝土结构的服役安全长期遭受高盐、高湿及干湿交替等苛刻腐蚀条件的严重威胁。这些腐蚀条件会诱发钢筋锈蚀、混凝土性能退化及物理破坏等一系列问题,进而威胁桥墩、主梁、桥面板、支座和缆索系统等关键部位的结构性能,使其逐渐出现性能衰退的迹象。文中系统综述了跨海桥梁的钢筋混凝土结构在海洋环境下的主要劣化机理,并在此基础上提出了可行的防护策略。一方面从材料本质上提升结构的耐久性,如采用高性能混凝土和耐蚀钢筋等,另一方面从外部为结构提供防护屏障,如利用防护涂层和阴极保护技术等。同时,强调了定期检测与维护措施的重要性,包括建立结构健康监测系统以实时掌握结构状态、定期外观检查以及时发现潜在问题、开展专项检测以深入了解结构性能的变化情况等。旨在通过优化防护策略来提高跨海桥梁的耐久性和安全性,确保其在苛刻海洋腐蚀环境下的长期稳定运行。
耐碱玻璃纤维混凝土因其良好的抗裂性能,在工程领域应用广泛。为了探究耐碱玻璃纤维增韧混凝土的效果,以耐碱玻璃纤维体积掺率为变量,共设置体积掺率为0、0.25%、0.45%、0.75%这4种试验工况,分析混凝土拌合物的坍落度及混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度的变化规律;辅以SEM手段,观测耐碱玻璃纤维在混凝土中的微观表现。研究结果表明:随着耐碱玻璃纤维掺量的增加,混凝土拌合物坍落度降低,由178 mm降至162 mm,混凝土抗压强度先由36.4 MPa增大到38.5 MPa,再降至37.9 MPa;劈裂抗拉强度同样呈现出先增大(2.29 MPa增大到2.67 MPa)后减小(2.67 MPa降低至2.39 MPa)的趋势;相比之下,抗弯强度表现出持续地增加,由4.74 MPa增大到5.84 MPa。当耐碱玻璃纤维体积掺率为0.45%时,混凝土的综合性能优异。通过微观观测发现,耐碱玻璃纤维在混凝土中分布较均匀,与混凝土界面黏结性能良好,其结构未因混凝土内部的碱性环境产生明显的侵蚀破坏现象。
为探究微生物诱导碳酸钙沉淀技术(MICP)对建筑废弃物强度特性的影响及其作用机理,通过三轴试验和CT扫描分析了石砂比、钙离子浓度、养护天数和围压对MICP改良废弃物的应力-应变曲线、峰值强度、内摩擦角及黏聚力的影响。结果表明,峰值强度随养护天数和围压的增加而上升,随石砂比和钙离子浓度的变化呈先增后减的趋势,且在石砂比为2.5、钙离子浓度为1 mol/L时达到最大值。黏聚力随着石砂比的降低和养护天数的增加显著增长,且随钙离子浓度的提高呈先增后减的趋势。内摩擦角随着养护天数的增加而增大,而石砂比和钙离子浓度的增加则呈现先增后减的趋势,其最大值与峰值强度的结果一致。归一化均值孔隙面积随养护天数的增加显著减小,且随着钙离子浓度的变化呈现先减后增的趋势。研究结果为MICP技术改良建筑废弃物填料的强度与耐久性提供了理论依据。
针对现有废机油(WEO)再生沥青易发生二次老化作用的问题,研究利用抗老化性能优异的纳米二氧化硅SiO_2与WEO复合制备再生沥青,以提高WEO再生沥青的抗二次老化性能。基于三大指标、动态剪切流变、弯曲梁流变和组分组成试验探究了不同WEO和SiO_2掺量下再生沥青性能恢复效果和抗二次老化性能,并分析了WEO/SiO_2复合再生沥青的组成成分变化。结果表明:SiO_2的掺入会使WEO再生沥青的针入度、延度和蠕变速率m值减小,而软化点、车辙因子G~*/sin δ和劲度模量S值增大,即高温性能得到改善,但低温抗裂性能降低。PAV老化后,WEO/SiO_2复合再生沥青的S值增大82.27%,m值减小49.21%,变化幅度远小于70~#基质沥青和WEO再生沥青,其抗二次老化性能得到有效改善。组分分析试验结果表明添加WEO/SiO_2可有效调和老化沥青组成成分浓度,使其饱和分和芳香分含量增大,而沥青质和胶质含量减少,但浓度变化较WEO小。WEO/SiO_2复合再生剂可有效恢复老化沥青的高、低性能,提高WEO再生沥青的抗二次老化性能,WEO/SiO_2复合再生沥青中WEO最佳掺量由WEO再生沥青的12%增大至14%,SiO_2最佳掺量为2%。
赤泥作为工业铝生产过程中遗留的大宗固废,其日益增长的堆放量不仅浪费了土地资源并威胁环境安全。为了规模化消纳拜耳法赤泥,选用水泥、矿粉、粉煤灰、脱硫石膏和复合活性剂等多源协调激发材料,探讨水泥、水泥-矿粉、水泥-粉煤灰、水泥-脱硫石膏、复合活性剂等不同组合激发作用下赤泥基复合稳定路用基层材料的综合性能。结果表明,在水泥掺4%、赤泥掺40%的基础上分别掺入矿粉、粉煤灰和脱硫石膏后,均能有效提高赤泥基基层材料的强度,在最优掺量下,7 d无侧限抗压强度分别达到了6.2、5.5、5.5 MPa;使用复合活性剂稳定赤泥基基层材料充分利用碱-硫酸盐复合激发效应,在赤泥掺量50%、复合活性剂掺量8%时,7 d无侧限抗压强度达到了7.4 MPa,满足高等级公路极重、特重交通基层的要求。与掺入单一活性剂赤泥基基层材料相比,提升赤泥掺量的同时降低了水泥用量,并且其间接抗拉性能和水稳性能均优于传统的水泥稳定基层材料;赤泥掺量达到60%的赤泥基基层材料结构转变为悬浮-密实型,失去骨架嵌挤作用,使得强度迅速下降。
对取自福建尤溪的花岗岩残积土原级配土样及掺粗砂颗粒级配调整后土样,进行在室内不同最小主应力与不同b值下的真三轴饱和土固结排水试验,研究分析其剪切后的颗粒破碎规律。试验结果表明:(1)对比原状土、掺粗砂5%和10%的破碎量,适当增大粗砂区间段的质量占比可以进一步减小剪切时的颗粒破碎量。(2)b值对颗粒破碎效应的影响程度大于最小主应力,剪切过程中颗粒破碎主要发生在粒径大于1 mm的粗砂颗粒,0.25~1 mm粒径区间的颗粒含量增长最多,而小于0.075 mm的粉黏细粒质量占比基本不变。(3)不论何种级配的土体及在何种剪切路径下,随着塑性功W_p的增大,破碎指数B_r也会增大,二者之间的关系基本成正比。(4)在相对低的最小主应力下,对考虑破碎的花岗岩残积土,Yasufuka和McDowell分别提出的剪缩方程均能给出土体较为合理的变形模拟。(5)通过掺粗砂来改良土体,砂颗粒的破碎情况比掺砂调整前更小,提高了土体的承载应力比,降低了承载地基的变形量。
为研究不锈钢防屈曲约束支撑(Buckling Restraint Brace, BRB)对于斜交桥的减震控制效果,以一座4跨斜交连续梁桥作为研究对象。建立具有不同斜度的斜交桥OpenSees有限元模型,并基于功能分离的减震控制理念,分别设置两种核心段强度相近的不锈钢BRB和普通软钢BRB进行抗震加固。通过动力时程分析,探究两种BRB对斜交桥的损伤控制效果,并进行屈服力、刚度的参数分析,研究两种BRB减震控制效果差异的影响因素。结果表明:不锈钢BRB相比于普通软钢BRB在斜交桥墩柱的损伤控制和位移控制方面表现出较好的效果;两种BRB之间的减震效果主要受BRB屈服力和斜交桥斜度的影响,斜度越大不锈钢BRB的减震控制效果越明显,而BRB的刚度则对其影响较小。
超高性能混凝土(UHPC)由于水胶比较低、胶凝材料含量高,致使其在早期易产生收缩裂缝。采用氧化镁膨胀剂(MEA)可以缓解UHPC的早期自收缩,但关于不同养护温度对MEA-UHPC影响的研究却相对较少。研究了不同养护温度对MEA-UHPC体积稳定性和抗压强度的影响,采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜-能谱仪(SEM-EDS)等手段分析了水泥石的早期水化产物。结果表明:合理设计热养护体系有利于提高水泥基材料的力学性能和体积稳定性,对于UHPC体系而言,设计的热养护静停时间宜为24 h;采取40℃的养护温度,保证了MEA-UHPC体系中MH晶体及C-S-H凝胶的含量,使得水泥石的收缩补偿和力学性能达到相对平衡;此外,适宜的养护温度促进了MEA-UHPC体系中生成更多细长针棒状的C-S-H,是使得水泥石具有优异力学性能的原因之一。