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关键词： 再生骨料   替代率   水玻璃溶液   力学性能   水工混凝土  

摘要： 通过制备再生骨料水工混凝土试件，研究了试件抗压和劈拉强度受水玻璃处理以及再生砖骨料替代率的影响规律。结果显示，在龄期相同情况下，增加再生砖骨料的替代比例会降低试件的抗压和劈拉强度，水玻璃浸泡处理能够提升再生水工混凝土的力学性能；根据再生骨料替代率和二次多项式拟合得到的关系式能够初步预测再生混凝土抗压和劈拉强度，并且具有较高的可靠性，可以为充分利用建筑废弃物制备再生骨料混凝土，科学预测和评估水玻璃处理及再生砖骨料替代率的影响提供支持。

关键词： 土力学   在线课程   混合式教学   教学改革  

摘要： “土力学”课程是土木水利类专业重要的基础课程，该课程知识点繁杂，教学难度大，教学效果不够理想。对“土力学”课程教学现状进行分析，针对教学中存在的问题，提出了混合式教学设计，将学生在线学习、课堂教学和课后辅导形成教与学的闭环，实现了以学生为中心的教学模式。学生开展在线学习是起点，通过在线自主学习为课堂教学做好准备。课堂教学通过小组讨论、教师讲解促进了深度学习的发生，课后辅导利用在线平台或微信提供个性化的指导和建议。“土力学”混合式教学优化了教学内容，重构了教学顺序，提高了学生的主观能动性，形成有机的整体，共同促进教学效果的提升。

关键词： 改性再生粗骨料   再生混凝土   水玻璃   力学性能  

摘要： 为探究不同浓度的水玻璃与再生骨料取代率对再生混凝土力学性能的影响，文中利用5%和10%浓度的水玻璃对再生骨料进行改性处理，通过立方体抗压强度测试与劈裂抗拉试验对改性后的再生混凝土的力学性能深入分析。结果表明，改性处理显著提升了再生混凝土的力学性能。取代率20%～100%时，抗压强度较天然混凝土降低13.31%～19.01%,劈拉强度降低8.01%～14.08%。经过改性后，5%浓度水玻璃在骨料取代率超20%时，提升抗压强度效果显著，最高提升7.76%。同时，改性处理也改善了劈拉强度；取代率小于70%时，10%浓度水玻璃改善效果稍好，取代率100%时5%浓度效果更佳。综上表明，改性再生粗骨料可显著提高再生混凝土的力学性能。

关键词： 煤矸石粗骨料混凝土   力学性能   本构模型   孔隙结构   分形维数  

摘要： 煤矸石作为煤炭开采、掘进及选洗过程中伴生的固体废弃物,在我国其累积存量已突破70亿吨大关。煤矸石资源利用率较低,且引发土地资源侵占、引发环境污染等问题。受成矿地质条件与赋存环境的区域性差异影响,煤矸石的矿物组分与微观结构呈现出显著的地域差异,因此某个地区的研究结论可能并不适用于其他地区。鉴于煤矸石与天然骨料具有物化性质相似性,结合天然砂石资源短缺的现状,本研究以内蒙古鄂尔多斯矿区煤矸石利用为切入点,利用煤矸石替代天然碎石作粗骨料（掺量为0%、20%、30%、40%、50%、60%）,系统开展煤矸石粗骨料混凝土（Coal Gangue Coarse Aggregate Concrete,CGC）力学性能和微观结构的试验研究,以期为煤矸石的资源化利用提供理论依据。主要研究内容和结论如下: （1）开展不同养护龄期（3d、7d、14d、28d）、不同煤矸石粗骨料掺量下的混凝土立方体抗压试验和劈裂抗拉试验。结果表明:普通混凝土（Natural Coarse Aggregate Concrete,NAC）表现为水泥砂浆内部及界面过渡区的剪切破坏,而CGC则呈现煤矸石的劈裂破坏,破坏面黑色骨料破碎现象清晰可见。立方体抗压强度随养护龄期增长而提升,但煤矸石的掺入降低了立方体抗压强度和劈裂抗拉强度。 （2）利用机器学习（Machine Learning,ML）算法对CGC立方体抗压强度进行预测,并基于SHAP可解释性方法对输出变量的重要性进行排序。研究得到:集成ML算法相较独立ML算法具有更好的预测性能。同时,使用Boosting集成比Bagging集成的ML算法预测偏差更低、准确性更高,其中XGBoost模型的预测性能最强（R2=0.91,CPI=0.22）。对SHAP解释性分析可知,水胶比是影响立方体抗压强度的最重要因素。 （3）开展轴心抗压试验,基于应力-应变曲线对受压弹塑性全过程和破坏机理进行分析。研究煤矸石粗骨料掺量对峰值应力、弹性模量、峰值应变和极限应变等参数的影响规律。结果如下:NAC和CGC单轴受压破坏过程均包含四个阶段:弹性阶段、稳定裂纹发展阶段、不稳定裂纹发展阶段及破坏阶段。应力-应变曲线显示,随着煤矸石粗骨料掺量的增加,峰值应力和弹性模量减小,峰值应变和极限应变增加。 （4）利用过镇海、Dabbaghi、Yang及Da四个不同本构关系模型分别对CGC的应力-应变关系进行描述,综合评价后选用过镇海模型作为基础模型,建立考虑轴心抗压强度和煤矸石粗骨料掺量的参数修正表达式。通过对比验证得到,本研究所建立模型与试验数据吻合度较高。 （5）利用核磁共振技术（Nuclear Magnetic Resonance,NMR）对CGC的孔结构进行表征。结果表明:随养护龄期的增长,各波峰信号幅度随之下降,波峰对应的T2弛豫时间也向左移动。随煤矸石粗骨料掺量的增加,T2谱总面积逐渐增加,孔隙率上升。28d后,随煤矸石粗骨料掺量的增加,自由流体饱和度增加,无害孔占比减小,少害孔、有害孔及多害孔占比增加。 （6）基于分形维数对孔结构特征进行量化,分析CGC的宏观力学性能与孔结构之间的定量关系。与NAC相比,CGC有害孔和多害孔的分形维数更高。有害孔和多害孔的分形维数与孔隙率呈强正相关性(R2（29）0.8)。利用分形维数对立方体抗压强度进行表征,结果得到将有害孔和多害孔的分形维数进行结合表征(R2（29）0.9)相较于单独表征的准确度更高。

关键词： 稻壳灰   混凝土   力学性能   耐久性   推定方法  

摘要： 随着建筑行业对混凝土需求量的持续增长,传统水泥生产带来的高能耗与高污染问题日益突出。稻壳灰作为生物质电厂燃烧后的固体废弃物,其富含的活性二氧化硅具备替代水泥掺合料的潜力。本文以黑龙江地区电厂稻壳灰为研究对象,系统研究了其作为混凝土掺合料对力学性能及耐久性能的影响,旨在为稻壳灰的充分利用以及绿色混凝土开发提供理论与技术支持。 1.本文先进行了水泥物理性能的试验,研究了稻壳灰研磨时间与掺入量对砂浆及胶砂的性能影响。试验结果表明,稻壳灰掺量的增加会线性提升水泥砂浆的吸水率,当掺量为30%时达到最高为9.1%,在研磨40min时,水泥砂浆的吸水率最低为7.3%。在力学性能方面,当稻壳灰掺量超过20%会显著削弱水泥胶砂的早期强度,但适当研磨,如研磨40min时,其28d时的强度达到45.2MPa,高于基本对照组。综合分析,推荐稻壳灰在水泥基材料中的掺量为10%～15%,研磨时间控制在40min,经过检测,研磨40min后其平均粒径为15.7μm。 2.通过前期初步试验,验证了将稻壳灰作为混凝土掺合料的可行性。最终确定稻壳灰采用研磨40min作为后续试验的标准。为进一步分析掺入量对性能的影响,稻壳灰分别以0%、5%、10%、15%、20%的掺量等质量替代水泥进行混凝土力学性能试验。结果表明,早期（7d）随着掺量增加会降低抗压强度（掺量20%时强度下降3.7%）,但后期（28d、90d）火山灰效应与填充效应逐渐显现,掺量15%时抗压强度较基准组分别提升了5.5%与10.1%。劈裂抗拉强度也呈现类似规律,15%掺量时28d强度提升了17%。为了兼顾早期施工需求与长期性能的优化,稻壳灰掺入到混凝土中的最佳掺量为10%～15%。 3.通过耐久性能试验分析,稻壳灰的掺入可以显著提升混凝土抗渗与抗碳化能力。抗渗试验中,所有掺量组均满足P6的抗渗等级,在稻壳灰掺量为20%时,渗水高度较基准组降低24.4%;抗碳化试验中,稻壳灰20%掺量的28d碳化深度较基准组减少42.1%。 4.通过线性回归法和幂函数回归法,分别建立了3d和7d的早龄期强度推算28d强度的强度关系式。结果表明,以7d龄期推定的模型其相关系数2和剩余标准差*均明显优于3d龄期推定的模型,表明7d龄期强度推定的可靠性和精度更高。用幂函数回归法与线性回归法的相关系数2值和剩余标准差*差异不大,表明两种回归方法的拟合效果基本相当。综合模型精度、工程风险等问题,建议在实际工程中采用7d推定28d强度的强度关系式。

关键词： 废弃陶瓷   再生混凝土   力学性能   抗渗性能  

摘要： 为研究陶瓷废粉和陶瓷细骨料对再生混凝土性能的影响，文中制备了不同掺量陶瓷废粉和陶瓷细骨料再生混凝土试件，进行力学和抗渗性能测试。结果表明，陶瓷废粉和陶瓷细骨料的掺量对混凝土抗压强度的影响规律相似，当陶瓷废粉掺量为10%、陶瓷细骨料掺量为30%时，抗压强度达到最高，过高掺量导致强度下降；低掺量时，陶瓷废粉和陶瓷细骨料对抗折强度有积极作用，高掺量则降低混凝土抗折强度，10%陶瓷废粉和30%陶瓷细骨料的组合表现出最佳抗折强度，较未掺任何材料的试块提高15.33%;养护56 d后，含陶瓷废粉和陶瓷细骨料的再生混凝土电通量在2 000～4 000 C,氯离子渗透能力为中等，且电通量随掺量增加先降低后升高。

关键词： 再生混凝土   玄武岩纤维   耐久性  

摘要： 为了改善再生混凝土的力学性能及耐久性能，文中采用正交试验法研究玄武岩纤维掺量、纤维长度、硅灰掺量对再生混凝土性能的影响。结果表明，最佳玄武岩纤维最佳掺量为0.12%,长度为24 mm,最佳硅灰掺量为6%。与基准组相比，试件A18-3、A24-2和C18-1的抗压强度分别降低3.29%、0.78%和0.43%,抗拉强度分别提升8.15%、4.49%和3.37%;试件A18-3和A24-2的渗水高度分别降低33.02%和31.60%,相对动弹性模量分别提升53.76%和24.09%。这表明，适量掺加硅灰和玄武岩纤维能够显著改善再生混凝土的内部孔隙结构，从而提升其力学性能和耐久性。

关键词： 玄武岩纤维混凝土   有限元分析   多元线性回归分析   BP神经网络分析  

摘要： 随着现代工程建设对高性能建筑材料需求的增长,玄武岩纤维混凝土(Basalt Fiber Reinforced Concrete,BFRC)作为一种新型复合材料,因其优异的抗裂性能、耐久性能和耐高温性能而备受关注。本文通过力学性能试验、有限元模拟、多元线性回归分析和BP神经网络分析等方法,系统研究了玄武岩纤维混凝土的抗压、劈裂抗拉和抗折性能,并创新性地探讨了纤维长度混合掺入对混凝土的影响。主要研究成果如下: (1)本文以C40混凝土为基体,设计13组不同纤维掺量(0%、0.1%、0.2%、0.3%)和纤维长度(6mm,12mm,18mm及6mm、12mm、18mm各掺三分之一)的玄武岩纤维混凝土试块。试验结果表明,随着玄武岩纤维掺量从较低水平逐渐增加,同时纤维长度也相应增长,其抗压、抗拉、及抗折强度均呈现出一种较为特殊的变化趋势,即先上升而后下降。在纤维掺量为0.2%和不同纤维长度混掺时,混凝土试块的抗压、抗拉、抗折强度达到最大值,与普通混凝土相比,其抗压、抗拉、抗折强度分别提升15.42%、48.39%、31.23%。 (2)基于Python和ABAQUS构建精细有限元模型,模拟劈裂抗拉和抗折工况,深入探究不同纤维掺量和长度在荷载作用下的应力-应变、荷载-挠度、裂缝开展机制及纤维增强效应。模拟结果与试验数据吻合,验证了模型的可靠性。进一步模拟发现,在纤维掺量为0.2%和纤维长度混掺条件下,纤维直径为25μm时,抗折强度提升效果最佳。 (3)采用多元线性回归分析和BP神经网络分析的方法,分析玄武岩纤维掺量、长度等因素对混凝土力学性能的影响。运用多元线性回归分析,通过SPSS软件获取玄武岩纤维混凝土抗压、抗拉、抗折性能的线性回归方程。运用MATLAB软件进行BP神经网络分析,研究其力学性能与各项参数的非线性关系。结果显示BP神经网络预测结果的相关性系数更优,预测效果更好。 本文研究成果为玄武岩纤维混凝土的配合比设计提供了科学依据,有助于优化工程建筑材料的选择与应用。

关键词： 土力学   土工格室挡墙   振动台   拉筋带   地震动参数   动力响应   变形模式  

摘要： 为了研究含拉筋带和不含拉筋带土工格室挡墙的抗震性能，开展大型振动台模型试验，通过施加不同幅值、频率、方向、波型和持时的地震波，分析两模型在地震作用下的格室约束围压、加速度放大系数和墙面水平位移的变化规律，并探讨了挡墙的变形模式。研究结果表明：两模型格室约束围压和水平位移均随幅值增加逐渐增大，加速度放大系数沿墙高均具有放大效应；频率小于4 Hz时两模型格室约束围压和加速度放大系数均较小，位移随频率增加逐渐减小，频率大于4 Hz时三者逐渐增大；不同方向下XZ向振动时两模型挡墙动力响应较为显著；不同类型的地震波对挡墙的位移影响存在差异，抗震设计中应考虑区域地震波的特性；持时对于挡墙的动力响应影响较小；两模型抗震性能存在差异，含拉筋带挡墙抗震性能较好，但需在墙顶位置布设拉筋带，增强顶部稳定；两模型的残余位移分别为32.58和30.32 mm，达到了墙高的2.04%和1.89%，未达到位移破坏标准，拉筋带能够有效减小挡墙残余位移，提高其抗震性能；幅值1.0 g，不含拉筋带挡墙出现潜在滑裂面，而含拉筋带挡墙则未出现此现象，在地震烈度不超过IX的区域，可采用不含拉筋带挡墙，而在地震烈度超过IX区域则采用含拉筋带挡墙。该研究结果可为土工格室挡墙的抗震设计以及工程应用提供依据。