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关键词： 跨学科融合   工程地质与土力学课程   产教融合   校企合作  

摘要： 新工科强调跨学科融合以及学生创新能力、实践技能的培养，工程地质与土力学作为土木、交通、地质等工程专业领域的核心课程，其教学改革应紧跟时代发展的需求。本文基于当前工程地质与土力学课程教学中存在的问题，提出更新教学内容、采用多样化的教学模式、加强实践教学环节以及融入思政元素等策略，旨在培养具有创新思维和实践能力的卓越工程人才。

关键词： 超低温冻融循环   高性能混凝土   破坏特征   微观结构   损伤机理  

摘要： 在全球能源低碳转型的背景下,液化天然气(liquefied natural gas,LNG)正逐渐成为增长最迅速的能源产业之一,LNG储罐也朝着大型化和高效化模式发展。与传统的9Ni钢储罐相比,全混凝土液化天然气(all-concrete liquefiednaturalgas,ACLNG)储罐将内罐采用预应力混凝土结构替代,可使建造工期减少33%,运营效率提高15%以上。ACLNG储罐的显著特点是服役温度最低可达约-170℃,混凝土的耐超低温性能是影响ACLNG储罐长久安全服役的关键因素。 本文总结了耐超低温混凝土材料的设计要点,设计了一种高强耐低温混凝土(High Performance and Cryogenic Resistant Concrete,HPCR),进一步借助纤维强化了HPCR的耐超低温性能。在此基础上,重点探究了超低温冻融循环对混凝土压缩破断特征的影响,揭示了混凝土弯曲特性与纤维-基体界面粘结性能的关联机制,并从微观孔隙结构破坏和C-(A)-S-H凝胶纳米力学性能劣化两个角度阐明了混凝土在超低温环境下的损伤机理。主要研究成果如下: (1)从优化胶凝材料组分、剔除粗骨料和适当降低水胶比的角度设计了HPCR的配合比,研究了常规冻融和超低温冻融对混凝土相对动弹性模量、质量损失率和强度损失率等指标的影响趋势。结果表明:混凝土超低温冻融损伤效应具有典型的含水率关联性,含水率越高,损伤效应越严重。HPCR的抗冻融性能优于普通C40和C60混凝土。利用Weibull分布理论,构建了关联常规冻融与超低温冻融的等效损伤模型,实现了基于常规冻融试验结果预测混凝土超低温冻融损伤效应的目标。探究了不同类型纤维对HPCR低温韧性和抗冻融性能的影响,证实了钢纤维(SF)的增强效果、超低温稳定性和增韧效果均优于聚乙烯醇纤维和玄武岩纤维,HPCR结合钢纤维(HPCR-SF)是一种具有推广运用前景的ACLNG储罐材料。 (2)分析了声发射(AE)信号时序变化规律,揭示了超低温冻融对混凝土压缩破断损伤特征的影响。结果表明:10次超低温冻融循环后,单调压缩荷载作用下混凝土破坏过程的AE振铃计数、严重性指标(Sr)、历史指数(Hs)均有不同程度的下降,表明混凝土的破断频次,AE信号强度及其变化速率均有所降低。增幅循环荷载作用下,超低温冻融改变了混凝土破坏过程的能量流动规律,低循环应力时混凝土便出现Felicity效应,说明混凝土内部微观缺陷数量明显增加,加载初期便产生更为严重的塑性变形。提出利用b值突降和RA/AF值突增两种AE信号作为混凝土临界破断的前兆指标,二者在单调压缩和增幅循环压缩荷载条件下均具有预警混凝土失稳破坏的能力。 (3)利用四点弯曲和纤维拉拔试验,研究了超低温冻融对混凝土抗折强度和纤维-基体界面粘结特性的影响趋势。结果表明:HPCR-SF的抗折强度和纤维-基体界面粘结强度的变化趋势具有一致性。10次冻融循环后,HPCR-SF抗折强度和纤维-基体粘结强度下降幅度分别最高可达24.92%和28.94%。构建了考虑超低温冻融损伤效应的纤维拔出力学性能计算模型,该模型准确反映了超低温冻融造成的纤维-基体粘结强度降低,荷载-位移曲线弹性段斜率下降的特征。基于复合力学理论,建立了纤维-基体粘结强度与混凝土抗折强度的关联模型,模型计算值与试验值之比的平均值处于1.03～1.18之间,变异系数处于0.03～0.07之间,具有较高的精度。 (4)利用扫描电镜(SEM)、压汞(MIP)和氮吸附(NAD)测试手段全面分析了超低温冻融对混凝土内部跨尺度孔隙特征的影响趋势,借助低温量热技术(LTC)探究了超低温环境下孔隙水的相变行为。结果表明:由于浆体-骨料之间的非协调热变形,砂浆孔隙结构的损伤程度高于净浆。净浆和砂浆内部孔隙结构破坏特征存在差别,净浆孔隙结构主要受含水率影响,饱水状态下凝胶孔的破坏尤为突出,而砂浆内部则以毛细孔的破坏为主。超低温拓宽了孔隙水的相变维度,-170℃条件下凝胶孔中孔隙水存在结冰行为。饱和度影响了孔隙水相变的连续性,最终结冰量随饱和度下降而降低,但二者之间并不呈线性关系。 (5)通过纳米压痕和纳米划痕试验探究了硬化净浆中C-(A)-S-H凝胶纳米力学性能的变化趋势,基于热重(TG)、傅里叶红外光谱(FTIR)和29Si魔角旋转固体核磁(29SiMASNMR)技术揭示了超低温冻融对水化物相成分、官能团振动峰、C-(A)-S-H凝胶分子结构的影响。结果表明:超低温冻融后C-(A)-S-H凝胶弹性模量、硬度和断裂韧度均有所降低。凝胶弹性模量和硬度的下降与凝胶颗粒堆积密度的降低有关;凝胶层间水增加和层间Ca2+溢出削弱了层间键合力,造成凝胶粘聚力丧失,是凝胶相断裂韧度下降的重要原因。 本文涵盖了材料设计、性能评估以及机

关键词： 蒸汽养护   粉煤灰混凝土   抗压强度   动弹性模量  

摘要： 为探讨不同蒸汽养护温度对混凝土力学性能的影响，文中对不同温度蒸汽养护下粉煤灰混凝土的抗压强度、抗折强度和动弹性模量进行试验分析，揭示养护温度对粉煤灰混凝土力学特性的影响。结果显示，28 d时，40、50、60℃蒸养及20℃标准养护条件下混凝土抗压强度分别为62.86、61.91、61.33和64.85 MPa。56 d时，40、50、60℃蒸养及20℃标准养护条件下，动弹性模量分别为50.80、48.19、47.71和47.21 GPa。综上所述，蒸养温度对混凝土力学性能具有重要影响，适度提升蒸养温度有助于提高混凝土早期强度，但养护后期20℃蒸养温度下混凝土力学性能较好。

关键词： 碳纤维   高强度珊瑚混凝土   脆性破坏   力学性能   孔隙特征  

摘要： 用碳纤维和珊瑚骨料制备高强珊瑚混凝土（HSCC）,探究碳纤维对HSCC孔隙特征和力学性能的影响。结果表明：碳纤维掺量小于3kg/m3时，相比普通珊瑚混凝土（CAC）,HSCC的孔隙率降低24%～40%;HSCC的立方体抗压强度和轴心抗压强度比值为0.83～0.92,高于普通混凝土和CAC,受压破坏特征表现为非粘结性的脆性破坏；碳纤维掺量为2kg/m3时，HSCC立方体抗压强度提升10.16%;长度2cm的短切碳纤维可将HSCC的劈裂抗拉强度最大提升19.55%,且相比掺入碳纤维的CAC,HSCC表现出更优的“纤维-骨料”粘结性。

关键词： RPC   再生微粉   养护条件   力学性能   弹性模量  

摘要： 活性粉末混凝土（Reactive Powder Concrete,RPC）是一种超高性能水泥基复合材料。再生微粉是由废弃混凝土和废弃烧结砖经破碎、粉磨制成的微细粉末，其含有未水化的活性颗粒，可作为补充胶凝材料掺于RPC中。本文研究了养护条件对再生微粉RPC力学性能的影响。试验研究了蒸汽养护和标准养护条件下再生微粉RPC 3 d、7 d和28 d龄期的抗折强度、抗压强度和28 d龄期的轴心抗压强度、杨氏模量。试验结果表明，蒸汽养护对再生微粉RPC的3 d、7 d的抗折、抗压强度提升作用明显，可提高28 d抗压强度和轴心抗压强度，但是会降低28 d抗折强度，对28 d弹性模量影响不大。此外，蒸汽养护会降低试件折压比，即降低试件的韧性和抗裂性能。利用有限元软件ANSYS在细观层次上对再生微粉RPC受力性能进行模拟，模拟结果与试验结果较吻合。

关键词： 玻璃纤维   再生混凝土   力学性能   耐久性能  

摘要： 为改善再生混凝土的力学性能和耐久性能，文中通过抗压强度、抗拉强度、氯盐-干湿循环试验和抗氯离子渗透性能试验，研究了玻璃纤维掺量和长度对再生混凝土性能的影响。结果表明，掺量为0.2%、长度为9 mm的试件表现最佳。与基准试件相比，龄期为90 d时，GF29抗压强度上升6.83%,抗拉强度上升8.72%;125次干湿循环后，GF29抗压强度相较基准试件增加22.05%,电通量与基准试件相比降低11.52%。此外，若仅考虑力学性能，采用6 mm、0.2%掺量的玻璃纤维最佳；若考虑抗氯离子渗透性能，采用9 mm、0.4%掺量的玻璃纤维最佳。

关键词： 发泡流态固化土   力学特性   复合路基   模型试验   数值模拟  

摘要： 随着我国高速公路网络的快速扩张,软土地基、高填方路段及新旧路基差异沉降等问题对传统填筑材料提出了严峻挑战。泡沫轻质土作为一种新型轻质工程材料,凭借其密度低、强度可调、施工便捷等优势,逐渐成为路基工程中极具潜力的解决方案。然而,其高成本、复杂受力特性制约了大规模应用。本文以黄河中下游广泛分布的粉土作为掺合料以等质量替代水泥,系统研究水泥基粉土泡沫轻质土（以下简称发泡流态固化土）的物理力学特性,并探索其在路基结构中的应用性能,旨在通过材料优化与结构创新,为高速公路路基建设提供理论与技术支撑。基于研究成果,提出如下主要结论: （1）为确定发泡流态固化土在路基填筑中的适用配比及强度特性,测试分析了湿密度、流动度、无侧限抗压强度、抗折强度、静弹性模量等物理力学指标,表明强度指标与粉土掺量呈负相关关系,湿密度宜不低于600kg/m3,粉土掺入比为20%～40%为宜。 （2）发泡流态固化土静动三轴试验表明,在同等围压条件下,随着粉土掺量的提高,其抗剪峰值强度逐渐降低,试件破坏形态由剪切破坏逐步变为压溃破坏,动弹性模量和动剪切模量减小,阻尼比及累积塑性应变速率逐渐增大,因此,建议可将其应用于路堤部分。 （3）为了验证发泡流态固化土路基结构受力特性及破坏模式,开展了静态与动态加载条件下的复合路基结构室内缩尺模拟试验,通过分析路基结构典型部位在不同荷载作用下的应力-位移特征,揭示了其破坏模式受控于路堤结构厚度及荷载等级,呈现“局部剪切裂纹萌生→剪切扩展→整体失稳”三阶段特征。 （4）采用ABAQUS有限元软件对足尺复合路基结构受力特性开展了计算分析,探讨了不同车道、不同荷载等级下发泡流态固化土的应力、位移响应规律,验证了其适用性。进一步通过单一和多参数灵敏度分析,探讨了粉土掺量、土质路基高度等因素对路基性能的影响,提出了优化设计方案,并结合经济性分析,建议合理调整材料配比与结构设计,以确保路基的安全性与经济性。

关键词： 高性能混凝土   聚乙烯纤维   力学性能   抗油性  

摘要： 为研究PE纤维对高性能混凝土性能的影响，文中制备7组不同聚乙烯纤维掺量的高性能混凝土进行力学和抗油性能测试，系统研究不同水胶比及纤维掺量下的混凝土力学和抗油渗性能。试验结果表明，随着PE纤维掺量增加，混凝土抗压强度先增大后减小，纤维掺量为0.3%时强度最高；水胶比为0.21时，抗压强度优于其他水胶比；在相同掺量下，水胶比为0.20时劈裂抗拉强度最高；纤维掺量增加时，混凝土劈裂抗拉强度先增大后减小；吸油率随PE纤维掺量的增加先降低后升高再降低，存在最佳纤维掺量；30 d时，纤维掺量为0.5%,水胶比为0.20条件下，吸油率最低，为0.32%;180 d时，纤维掺量为1.2%,水胶比为0.20条件下，吸油率最低，为0.71%。

关键词： 再生混凝土   石墨烯   力学性能   耐久性能  

摘要： 为研究再生混凝土力学及耐久性能，文中通过力学试验和抗冻融试验，系统分析了氧化石墨烯掺量对再生混凝土抗压强度、抗折强度及抗冻融性能的影响，并揭示石墨烯改性机理。结果表明，随着氧化石墨烯掺量增加，再生混凝土抗压强度及抗折强度均不断上升，质量损失率先增加后降低，抗冻性先降低后提升。氧化石墨烯掺量为0.02%时，再生混凝土相对动弹性模量最低；掺入氧化石墨烯后，再生混凝土内部水化产物结晶体增加，填充微观结构，进而提升其力学及耐久性能。因此，适量掺加氧化石墨烯可有效改善再生混凝土性能。

关键词： 西部盐渍土   高温大温差   热疲劳-硫酸盐侵蚀   混凝土力学性能  

摘要： 为研究西部盐渍土地区复杂环境下混凝土力学性能演变规律,通过自制加速腐蚀设备研究半浸泡在不同温度(20、40、60℃)、不同质量分数(0%、5%、10%)的硫酸钠溶液中混凝土表面产生的结晶程度以及轴心和分区抗压强度的变化规律。研究结果表明:1)单硫酸盐侵蚀作用下混凝土出现结晶和轻微的混凝土剥落现象,其力学性能无明显衰减。2)单热疲劳作用对混凝土力学性能的影响不同,其中40℃热疲劳能提升混凝土的力学性能,而60℃热疲劳使力学性能显著衰减。3)热疲劳和硫酸盐侵蚀耦合作用下混凝土出现严重的结晶和剥落现象,力学性能大幅度衰减;耦合作用下热疲劳使混凝土在侵蚀前期出现劣化,而硫酸盐作用在侵蚀后期开始与热疲劳发生耦合效应加速混凝土劣化。4)混凝土吸附区和浸泡区的力学性能变化趋势相同,但吸附区的衰减幅度比浸泡区大得多;且通过回归分析发现分区的力学性能和整体性能之间存在较高的线性相关性,而吸附区的性能劣化是混凝土整体性能劣化的主要原因。