Sustainable monitoring of concrete structures: strength and durability performance of polymer-modified self-sensing concrete

Concrete structures all over the world are reaching the end of their service life sooner than expected. This is due to the fact that ordinary Portland cement-based concrete deteriorates under environmental actions and also that structural inspections and conservation actions are expensive. Besides, as they consume energy and non-renewable resources, they have negative environmental impacts. Self-sensing concrete provides an alternative way of monitoring concrete-reinforced structures at a much lesser cost and with lesser environmental impact. Although the short-term mechanical properties of these materials are usually well documented, the long-term durability issues about carbon fibre concrete still deserve further investigations. This paper reports some investigation of the strength and durability characteristics of several concrete mixtures modified with different percentages of polymer and carbon fibre addition. The results show that the addition of carbon fibre decreases the strength and increases water penetration under pressure and also increases chloride diffusion, whereas polymer addition is responsible for a denser microstructure and higher concrete durability.     

基于建筑材料物化环境影响的建筑结构形式选择

不同结构形式的建筑在环境影响方面存在差异。对砖混结构和框架结构的两种不同形式的建筑物,因使用建筑材料而造成的环境影响差异,依据建筑材料生命周期环境影响评价模型进行了定量分析。结果表明:从建筑物使用的建筑材料造成的环境影响角度分析,多层砖混结构单位建筑面积的资源耗竭系数为0.045、环境影响负荷为5.87;多层框架结构则分别为0.071、10.49。     

强震区跨断层隧道纤维混凝土衬砌抗震效果分析*

为进一步提高高烈度地震区跨断层隧道在地震时的安全性和稳定性,依托天坪寨隧道F1断层段,通过有限元数值计算软件ABAQUS对纤维混凝土隧道衬砌的抗震效果进行研究。分析素混凝土二衬结构、钢-玄武岩混杂纤维混凝土（SBHFRC）二衬结构及钢纤维混凝土（SFRC）二衬结构的位移、应力及安全系数的变化情况。结果表明:SFRC衬砌结构最大横向、纵向位移分别增大12.57%,1.43%,竖向位移减小33.83%,SBHFRC衬砌结构的最大横向、纵向、竖向位移分别增大6.69%,22.35%,25.32%;SFRC二衬最大、最小主应力分别增加26.09%,19.69%,SBHFRG二衬最大、最小主应力分别增加3.16%,2.16%;SFRC二衬与SBHFRC二衬的最大剪应力分别增加20.82%,2.23%;衬砌结构采用SFRC和SBHFRC时的安全系数分别提高59.72%,54.74%;二衬结构采用SBHFRC时抗震效果优于采用SFRC时的抗震效果。研究结果可为强震区跨断层隧道抗震设计提供依据。     

含预制缺陷PLA蜂窝加筋结构承载力分析

目的 分析不同加筋构型及预制缺陷形式对蜂窝加筋结构抗弯承载能力的影响。方法 以热塑性PLA为基材,通过增材制造技术,制备含预制缺陷蜂窝加筋结构试件,考虑缺陷的长度、数量、深度、方向等因素,采用三点弯曲实验方式,并结合有限元仿真结果进行综合分析。结果 实验得到了结构的位移-荷载关系及破坏情况。线弹性变形阶段,实验与仿真拟合良好,该阶段内,六边构型PLA蜂窝加筋曲板结构承载能力整体优于正六边结构,但后者在后屈曲阶段的残余承载能力更好,且更不易发生断裂。相较于缺陷长度,缺陷深度和缺损肋壁数量对结构承载力的影响更为显著。缺陷方向越趋近宽度方向,结构承载能力越低。结论 实际工程中,应尽可能避免结构中间承载位置处横向加筋肋壁出现缺损,并充分利用正六边与内六边构型蜂窝加筋结构各自的承载优点。     

对加筋土结构在某边坡工程中应用的评价

结合工程地质勘查结果,对某电厂工程原来的加筋土结构设计方案进行了评价。通过分析,认为原设计没有考虑到地表含砾粉质粘土层的影响,不仅地基承载力不够,而且整个加筋土结构从深部滑出的安全性也未能满足工程要求,说明原设计方案需要进行修改,以保证工程的安全性。在评价的过程中,提出了一些在加筋土结构设计中需要注意的问题,强调了了解和掌握场地的工程地质条件对于设计的重要性,这些都为加筋土结构在工程中的应用提供了参考。     

碳化条件下混凝土中钢筋腐蚀pH阈值研究

目的 确定碳化条件下几种典型缓冲溶液及模拟混凝土孔隙液中钢筋的腐蚀pH阈值范围。方法 采用电化学阻抗谱法,对不同pH、不同配制方法的缓冲溶液及模拟混凝土孔隙液中的钢筋试片进行电化学测量,选用不同的等效电路进行拟合,对测量中钢筋试片发生的电化学过程进行简要阐述。结合阻抗谱测量结果、等效电路拟合结果及工作电极典型宏观形貌,判断钢筋试片腐蚀状态,给出不同溶液对应的钢筋腐蚀pH阈值范围。结果离子环境不同,各缓冲溶液及模拟混凝土孔隙液中钢筋腐蚀pH阈值均存在一定差异,位于9～10.5不等。结论 混凝土碳化引入的HCO₃~–和CO₃^2–对钢筋腐蚀有促进作用。混凝土孔隙液pH越低,钢筋腐蚀越容易发生。因此,仅根据pH判断混凝土中钢筋腐蚀状态的方法并不可靠。     

粉煤灰混凝土生命周期评价初步研究

采用生命周期评价(LCA)方法评价了掺不同等级不同含量粉煤灰混凝土的环境影响.研究表明,粉煤灰的掺入可以有效减少混凝土生产过程中的煤耗、CO2、NOX、SO2以及废弃物的排放,但并不能有效减少CO、CXHY排放量.因此可认为粉煤灰混凝土是一种很好的生态材料.     

复杂地质条件下多含水层底板突水防治

为研究解决复杂地质条件下多含水层底板突水问题,预防水害事故的发生,以河南地区某煤矿煤层底板L8灰岩、L2灰岩及O2灰岩主要含水层为研究对象,采用直流电法和井下坑透探测技术,研究分析工作面出水原因和解决办法。结果表明:通过直流电法等物探技术探测底板岩层富水带和岩溶发育带,确定含水岩层低阻区,指导注浆孔合理布置、有针对性地对煤层底板进行加固注浆,能够很好地解决复杂地质条件下多含水层底板突水问题。     

表面防护技术对混凝土结构耐久性能的影响

碳化及其导致的钢筋锈蚀是影响钢筋混凝土耐久性的重要因素。比较了混凝土表面浸渗、涂料涂覆及浸渗＋涂覆复合防护3种表面技术,开展了对混凝土防护的研究。通过碳化试验、紫外/冷凝加速气候老化试验以及混凝土内置钢筋电化学测量等检测手段,研究了3种表面防护技术对混凝土保护性能影响。结果表明,采用硅烷浸渗＋水性氟碳涂层的复合浸涂处理,可明显提高钢筋砼结构耐久性。     

钢筋混凝土异形柱框架结构抗震性能试验研究

钢筋混凝土异形柱框架的抗震性能，特别是它在高烈度地震下的抗震性能，一直是结构抗震研究的重点问题。为了配合正在编制的《钢筋混凝土异形柱技术规程》，进一步探讨这种结构体系的适用性，针对昆明市某实际工程，按8度区Ⅲ类场地的情形，进行了1榀3层2跨钢筋混凝土异形柱框架1／3比例模型的拟静力试验，研究这种结构在低周反复荷载作用下延性、变形特性和滞回特性。试验研究表明，这种钢筋混凝土异形柱框架抗震性能良好。