摘要：为实现混凝土配合比多目标优化设计,通过单因素试验确定C40混凝土中矿粉掺量、粉煤灰掺量和水胶比的最佳范围;采用响应面法构建二次多项式回归模型,系统研究不同矿粉掺量、粉煤灰掺量及水胶比对混凝土坍落度和抗压强度的影响规律,并进一步应用非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)结合逼近理想解排序(TOPSIS)综合评价法实现混凝土配合比多目标优化设计.结果表明:通过响应面法建立的混凝土坍落度和28 d抗压强度回归模型相关系数分别为0.944 7和0.960 4,预测精度良好;粉煤灰掺量对坍落度的影响显著,而抗压强度主要受水胶比影响;优化后得到最优配合比方案为矿粉掺量8.66%、粉煤灰掺量25.00%、水胶比为0.34,预测值与试验值之间的相对误差小于5%.

摘要：采用孔隙网络建模(PNM)方法,考虑非饱和条件下水分在孔隙结构中的分布状态,建立了基于孔隙网络的非饱和水泥基材料氯离子扩散二维数值模型,并通过与文献数据对比,验证了模型的可行性.该模型在充分考虑孔隙率、孔径分布、连通度和迂曲度等孔隙结构特征的基础上,研究了水泥基材料微观孔隙结构对氯离子扩散性能的影响.结果表明:氯离子的扩散性能与水饱和度及孔隙结构密切相关;孔隙率的降低和平均孔径的减小会导致水泥基材料的氯离子扩散系数降低;迂曲度和连通度呈反比关系,当孔隙结构的连通度小于0.7且迂曲度大于1.5时,非饱和状态下的相对氯离子扩散系数低于0.2,表明材料的抗氯离子侵蚀性能显著提升.

摘要：基于体积膨胀理论建立离散元数值模型,系统模拟岩石-混凝土界面在冻融循环与动态三点弯曲荷载耦合作用下的损伤破坏过程.结果表明:岩石-混凝土界面裂纹扩展经历缓慢增长、快速增长和失稳破坏3个阶段;断裂韧度对加载速率有明显依赖性,在低加载速率(v=0.5～1.0 m/s)下,断裂韧度呈"微增-骤降"特征,当加载速率提升至1.3～1.7 m/s时,断裂韧度表现出"激增-骤降"规律;应力强度因子的增长速率随冻融循环次数的增加总体上呈下降趋势.

摘要：在富含碳酸水的服役环境下,水泥石会发生钙溶蚀,严重影响其服役性能.为了再现CO2在水中的溶解-扩散过程及其与水泥矿物之间的相互作用,本文构建了反应传输模型(RTM)来研究地下水侵蚀过程中水泥矿物、溶质和孔结构的时空演变情况,评估了水泥石服役性能的劣化行为.结果表明:当水中溶解的CO2含量较低时,沉淀析出的方解石将堵塞孔洞,抑制Ca2+流失;一旦CO2溶解量超过了14.00 mmol/L,方解石因溶液酸性增加而发生溶解,会加速水泥石的性能劣化进程.

摘要：系统剖析近40 a中国国家自然科学基金对混凝土结构耐久性领域的资助特征与研究演进.1 300余项立项项目分析表明,该领域资助规模历经基础培育、需求提升、规模扩张和创新引领4阶段跃升.此领域研究具有环境响应特性与地域关联性,长三角、珠三角、北方沿海在氯盐侵蚀和钢筋锈蚀领域形成创新高地,中西部、东北部在冻融/盐蚀耦合等方面实现突破.资助项目分材料科学与结构工程两类,分别聚焦水泥基材料性能演变及劣化机制、混凝土结构全寿命周期服役性能退化机制,为重大工程建设提供理论支持.未来将发展低碳耐久高性能材料与结构体系,推进人工智能应用,深化分区规划与协同创新,拓展极端服役条件探索.

摘要：将大米发酵渣(RR)和发酵液(RL)用于脱硫石膏(DG)砌块.结果表明:RR、RL可作为DG外加剂,具有增加DG标准稠度用水量、缓凝时间、吸水率和软化系数的作用;添加0.9%的RR、RL后,DG的软化系数分别增加了41.9%和35.4%,吸水率分别提升了57.9%和57.0%;RR、RL对DG的力学性能具有负面影响,但是其力学衰减程度与常见盐类外加剂相当;大米发酵物具有影响DG中二水硫酸钙(002)面生长的作用,但两者未形成共价键连接,且二水硫酸钙的晶体形貌未发生明显变化.

摘要：以青岛某实际工程为依托,将玄武岩纤维增强复合材料(BFRP)抗浮锚杆应用于滨海地下结构的抗浮工程,并对BFRP抗浮锚杆开展现场蠕变性能试验;通过实时测试锚筋、锚固体位移,明确了BFRP抗浮锚杆荷载-位移的演化特征,揭示了BFRP抗浮锚杆锚筋内力的时空分布规律.结果表明:BFRP抗浮锚杆锚筋位移受荷载水平和加载时间的影响,锚筋和锚固体位移随加载时间增加均表现出初始蠕变、稳态蠕变两个阶段;在最大荷载水平下,锚筋轴力沿深度呈非线性分布,并随着深度的增加逐渐衰减,最深处轴力趋于零,在相同深度处,轴力随着加载时间的增加逐渐减小;锚筋-锚固体界面剪应力随深度增加呈现先增大后减小的分布特性,峰值出现在距孔口约0.75 m处,随加载时间增加峰值降低,剪应力衰减集中在0.7～1.7 m范围内.

摘要：针对钢管混凝土柱在地震作用下刚度退化快且残余变形大的问题,提出了一种配置钢-FRP复合筋(SFCB)的新型钢管超高性能混凝土(UHPCFST)组合柱,并通过低周往复加载试验对其抗震性能进行研究.结果表明:与配置钢筋或玄武岩纤维筋的UHPCFST组合柱相比,配置SFCB的UHPCFST组合柱的承载力、变形能力、耗能和残余变形介于二者之间;提高SFCB配筋率或者用超高性能混凝土(UHPC)代替普通混凝土填充钢管均可提升组合柱的抗震性能;增加轴压比可以提高组合柱的承载力、初始刚度和耗能,但加快了刚度退化速率并降低了变形能力;随着SFCB配筋率由3%提高至4%,组合柱综合性能系数提升了21%,而材料成本仅上升了5%.因此,在提升组合柱抗震性能方面,提高SFCB配筋率是最具经济效益的选择.

摘要：针对建筑外墙自清洁涂层需兼具污染物光催化降解与疏水的双重功能需求,开发了ZnCdS@SiO2-CF核壳结构复合材料.采用分步离子交换-共沉淀法在常温下制备Zn0.5Cd0.5S半导体,通过原位水解包覆技术构建SiO2壳层并接枝长碳氟链,形成具有低表面能修饰的微纳粗糙核壳结构复合材料.结果表明:Zn0.5Cd0.5S具有较大的比表面积;经正硅酸四乙酯水解包覆6 h后,复合材料具有最高粗糙度且能够有效遏制光生载流子的复合.喷涂结果显示:16.33 mg/cm²的涂覆量使水泥基自清洁涂层兼具超疏水性能、耐酸碱侵蚀性及机械稳定性;该涂层在可见光照射下对亚甲基蓝的降解率达79.52%,是二氧化钛的2.52倍.

摘要：综合考虑边壁效应造成的水泥颗粒非均匀分布与局部水灰比差异,基于体视学原理、连续切片方法和水泥水化理论,建立了ITZ的数值模型并且通过第三方数据进行了验证,最后采用该模型对水灰比、水泥粒径分布和骨料表面粗糙性进行了参数化分析.结果表明:相较于水泥浆基质,ITZ内水泥的水化程度较高,但水化产物的体积明显减少;水灰比越大,ITZ的厚度和孔隙率越高;细小的水泥颗粒可以填充大颗粒的间隙,进而减小ITZ的厚度和孔隙率;粗糙的骨料表面可以增强边壁效应,增加ITZ的厚度和孔隙率.

摘要：为探索无石膏条件下含镁煅烧铝酸三钙(C3A)的早期水化特征,煅烧制备了掺加 16.67%、28.57%MgO的C3A样品,并分析了样品水化过程中的物相组成演化规律和水化程度.结果表明:MgO显著促进了C3A的水化,水化1 h后即生成镁铝双金属氢氧化物(Mg-Al LDH),且Mg-Al LDH含量随样品中MgO含量增加而显著提升.掺加28.57%MgO的样品水化2 d时C3A水化程度达到95%,较掺加 16.67%MgO的样品提高 20%～30%.Mg-Al LDH的形成过程中未发现明显的Mg(OH)2 相,表明Mg-Al LDH并非通过Mg(OH)2 中间产物形成,而是由MgO直接水解产生的Mg2+和C3A水解释放的Al3+在碱性条件下形成,因此Mg-Al LDH的形成也加速了MgO的水解.

摘要：运用双层抛填法在混凝土浇筑过程中分2层抛入骨料,通过优化浮石轻骨料混凝土骨料骨架结构来提升混凝土强度,构建抛填骨料粒径区间与抛填率量化评价体系.结果表明:当抛填骨料最大粒径为 19、31.5 mm,抛填率为 10%、20%时,混凝土的抗压强度较基准组分别提升了 16.45%、8.98%,劈裂抗拉强度同步增强;抛填骨料优化了基体的微观结构,随着抛填率的提升,有害孔隙减少,界面微裂纹宽度减小;应力-应变曲线无量纲化拟合的方差高达99%,拟合精度良好;当4.75～19 mm粒径骨料抛填率为20%时,韧性指数较基准组提升了51.9%,脆性指数降低了47.2%,抛填骨料混凝土实现了脆-韧转变.

摘要：为找到一种有效的砖石建筑修复材料,以预糊化玉米淀粉、阴离子聚丙烯酰胺(APAM)和碱化秸秆粉等3种有机物与NaHCO3复合改性石灰,研究了3种有机物对石灰物理性能、抗压强度和微观结构的作用机理.结果表明:相较于其他2种有机物,7%预糊化玉米淀粉减缓了石灰的水分蒸发并延长了后期碳化周期;相较于对照组试样,7%预糊化玉米淀粉改性石灰28 d的毛细吸水率、干燥速率、吸水率和孔隙率分别下降了96.81%、75.73%、85.80%和30.91%,软化系数和抗压强度分别提高了78.05%和985.23%,表观密度略有增加;预糊化玉米淀粉中存在的—OH基团对生成的CaCO3具有调控作用,碳化后石灰的结构更加致密;7%预糊化玉米淀粉改性石灰的性能最佳.

摘要：采用分子动力学方法,深入探究了氧化石墨烯/水化硅酸钙(GO/C-S-H)界面作用机制.结果表明:GO表面羧基通过C=OOH…Hw强氢键与Ca—O离子键网络协同,使界面结合能较环氧基/羟基体系提升61.1%～65.2%;在温度与含水量的共同影响下,GO/C-S-H界面结合性能呈现显著变化,温度升高导致界面脱黏拉力和剥离功下降,而界面过度水合会进一步削弱黏结强度;多层GO体系的结合性能随GO层数增加而提升,但需优化堆叠层数以避免出现缺陷;基于模拟结果,揭示了GO官能团调控界面水分子结构主导结合性能的规律,阐明了温度/含水量/GO层数多因素作用机制,为高耐久性纳米混凝土的设计提供了量化框架.

摘要：为研究钢纤维掺量对玻璃纤维增强塑料(GFRP)管约束钢纤维混凝土(SFRC)短柱在轴向压缩荷载下力学性能的影响,用声发射(AE)技术监测了核心混凝土的损伤演化规律.结果表明:随着钢纤维掺量从 0%增加至 1.8%,试件的峰值荷载和位移延性增大,最大增幅分别为 31.55%、15.60%;通过AE能量的演化趋势可以将试件的轴压过程分为3个阶段,其中AE能量在裂纹发展阶段表现最活跃,并出现Kaiser效应;随着加载过程的进行和钢纤维掺量的增加,剪切裂纹占比逐渐增大,利用上升时间/幅度-振铃计数/持续时间(RA-AF)可以定量表征核心混凝土的破坏特征;b值的演化特征可以反映混凝土的破裂过程,裂纹发展阶段b值的下降趋势可以作为试件破裂失稳的重要前兆信息,当b值达到最小值且趋于稳定时,试件发生极限破坏.

摘要：对碳纤维预浸料废弃物(CFPW)进行电化学改性处理.研究改性后CFPW性能变化,以及其对水泥基材料流动度、力学性能和导电性能的影响,并结合微观测试技术分析其导电机理.结果表明:当电流密度为80 mA/cm2时,改性CFPW的表面树脂祛除效果优于60 mA/cm2.此时,CFPW润湿性、表面粗糙度、石墨化程度均得到提升,密度增大,且表面引入了含氧官能团.将改性CFPW掺入水泥基材料后,材料抗压强度和抗折强度的最高增幅分别达31.05%和77.63%;同时,水泥基材料电阻率显著降低,且降低效果随养护龄期延长愈发显著,在0.3%纤维掺量下,电阻率下降幅度高达57.94%.

摘要：研究了玄武岩纤维棒(BFB)直径及掺量对水泥基材料力学性能和渗透性能的影响,并结合计算机断层扫描(CT)技术探讨了BFB对水泥基材料孔隙结构的调控作用.结果表明:较小直径的BFB可有效降低水泥基材料孔隙率,提高抗渗透性能,显著增强抗折韧性,但对抗压强度存在轻微削弱;随着BFB掺量的增加,水泥基材料韧性及抗渗透性能均得到明显改善;当BFB直径为0.2 mm、掺量为3.0%时,试件B0.2-3.0综合性能最优,与未掺BFB的试件相比,其抗折强度提升约1.6倍,孔隙率降低36.49%,且呈现出多缝开裂和挠曲硬化特性;当BFB直径为0.4 mm时,试件整体性能较未掺BFB时有所下降.

摘要：为探究早龄期混凝土在轴压荷载下的力学性能及损伤演化过程,对龄期为1、3、5、7、14、28 d的混凝土圆柱体试件进行轴心抗压试验,并使用Python编程在Abaqus软件中生成基于三维随机多面体骨料和零厚度内聚力单元的细观有限元模型.结果表明:混凝土的抗压刚度、抗压强度及峰值应变均随龄期延长而增大;所建模型能够准确预测早龄期混凝土的轴压性能.在此基础上,深入分析了早龄期混凝土在轴压破坏过程中的损伤状态、裂缝分布和传力机制,揭示了龄期对这些机制的影响规律.

摘要：通过快速氯离子迁移试验(RCM)和COMSOL软件仿真研究了冻融循环作用下再生细骨料(RFA)砂浆的氯离子扩散行为,探讨了RFA和粉煤灰对RFA砂浆氯离子扩散性能的影响.结果表明:RCM法测定的RFA砂浆氯离子迁移系数随着RFA替代率的增加而增加,随着粉煤灰替代率的增加而减小;冻融循环下的RFA砂浆氯离子扩散系数随着RFA替代率的增加而增加,随着粉煤灰替代率的增加而先减小后增加,且质量分数为3%的NaCl溶液中的砂浆抗氯离子扩散性能比自来水中的优异;数值模拟进一步揭示了冻融循环相变过程中氯离子的扩散规律.

摘要：为解决盾构渣土(SSD)堆存量日益增加和河砂短缺问题,采用未经筛分处理的SSD替代河砂、粉煤灰(FA)替代水泥,以SSD替代率、FA替代率、水胶比和用水量为因素,以坍落度、抗压强度为响应值,进行生命周期评价(LCA),采用响应面法(RSM)对优化配合比进行评价分析,并通过微观形貌特征分析SSD在混凝土中的作用机理.结果表明:在满足基本工作性能和力学性能的前提下,掺入FA并利用RSM优化混凝土配合比能将SSD成功用作混凝土细骨料,优化配合比后SSD混凝土生态影响相较同等性能普通混凝土最多下降11%;SSD主要驱动机制为黏附效应、离子吸附交换作用、内养护效应以及改变界面过渡区(ITZ)宽度和有效水胶比,进而影响混凝土抗压强度.