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分析了郑州商城遗址出土的一批距今约3 500a,时代为商代早期的陶质板瓦,讨论了这些板瓦的制作工艺和性能.对板瓦尺寸的测量表明,虽然板瓦的大小差异很大,其弦长和弧长却呈正相关.结合板瓦的外部特征,推断这些板瓦先由泥条盘筑法筑成泥圈,并经慢轮修整制成圆筒状坯体,然后经切割而成瓦坯,后入窑焙烧而成.水率、抗折强度和烧成温度的分析表明,这些板瓦具有良好的工艺性能,完全符合一般意义上瓦的标准,表明在商代早期已经可以制作工艺性能较好的建筑用瓦.
研究了水泥石和骨料的显微硬度以及骨料体积分数对混凝土耐钻磨性和抗压强度的影响,探索了影响混凝土耐钻磨性的主要参数,并基于两相复合材料理论建立了混凝土耐钻磨性的数学模型.结果表明:在各组分显微硬度和骨料体积分数分别变化时,混凝土耐钻磨性和抗压强度之间并不一直存在线性关系;各组分显微硬度及其体积分数是影响混凝土耐钻磨性的主要参数;根据混凝土耐钻磨性的数学模型得出的预测硬度与实测硬度偏差大都在20%以内,验证了所提模型的合理性.

采用钢筋开槽内贴片试验方法,完成6组钢筋再生混凝土试件的拉拔试验,获得不同强度、不同再生骨料取代率下混凝土与钢筋的荷载-滑移曲线以及不同锚固位置处钢筋应变.基于试验结果,研究了再生骨料取代率对钢筋-再生混凝土黏结锚固强度及黏结滑移曲线的影响,并采用二次分布矩阵插值函数法及沿锚长积分法分别计算不同锚固位置处钢筋与再生混凝土的黏结应力和相对滑移,得到不同锚固位置处黏结滑移关系及位置函数.后建立再生混凝土与钢筋考虑黏结滑移位置函数的τ-s本构关系,为再生混凝土的工程应用提供参考依据.
研究了橡胶混凝土经不同温度作用后外观及抗压强度的变化规律.结果表明:橡胶混凝土经250℃真空温度作用后,可大幅度提高其抗压强度,其外观无明显变化;149μm(100目)橡胶混凝土抗压强度提高率大于4 000μm(5目)橡胶混凝土;橡胶混凝土在空气中分别经250,500,800℃温度作用后,其表面留下了橡胶降解产物残留痕迹,抗压强度均有所降低,且149μm橡胶混凝土抗压强度降低率大于4 000μm橡胶混凝土,但两者抗压强度降低率均小于混凝土对比样.
制备了不同级配的玻璃砂透明土,对其进行了三轴固结不排水剪切试验和直接剪切试验,并与同等条件下的标准砂土试验结果进行了对比分析.结果表明:玻璃砂透明土的抗剪强度随相对密度的增大而增大;标准级配玻璃砂透明土的抗剪强度比0.5~1.0mm粒径玻璃砂透明土大;相同级配下,玻璃砂透明土与标准砂土的抗剪强度相近,可用玻璃砂透明土模拟天然砂土.
综合利用X射线衍射及扫描电镜,分析了钢筋腐蚀产物和钢筋/混凝土界面微观性能.结果发现:未经阴极保护处理的试样更多地生成了主要腐蚀产物Fe3O4,并且在Cl-大量存在的情况下,还进一步生成了Fe3+(O,OH,Cl);阴极保护有助于钢筋/混凝土界面处Ca(OH)2晶体的存在,从而能保持界面处的高碱性,而且阴极电流能使Cl-迁移而远离钢筋,使钢筋受到有效保护.
对普通混凝土、钢纤维增强混凝土、耐碱玻璃纤维增强混凝土及聚丙烯纤维增强混凝土进行了抗碳化试验.试验结果表明:纤维增强混凝土的抗碳化性能优于普通混凝土;3种纤维增强混凝土中,抗碳化性能的是聚丙烯纤维增强混凝土,其次是耐碱玻璃纤维增强混凝土,再次是钢纤维增强混凝土.
用石墨水泥砂浆注浆钢纤维混凝土(graphite-cement slurry infiltrated fiber concrete,GSIF-CON)试件进行了不同环境温度条件下的升温和化试验.结果表明:GSIFCON材料具有良好的电热升温性能,若试件底部和侧部设有3 cm厚的保温层,其升温速率可提高40%以上;在相同的负温环境下,电功率对化热效率和热量损失影响较小,但对化时间影响显著;在相同的负温环境和电功率条件下,化热效率随层厚度的增加而明显提高.

采用干湿交替方式研究了粉煤灰混凝土的氯离子结合性能,得到了混凝土中自由氯离子含量和总氯离子含量的分布,探讨了粉煤灰对氯离子结合性能的影响,分析了氯离子结合性能随深度的变化规律.结果表明:粉煤灰的掺入提高了混凝土中的结合氯离子含量,但粉煤灰混凝土的氯离子结合率和相对氯离子结合系数均低于未掺粉煤灰混凝土,且两者均随着粉煤灰掺量的增加呈降低趋势;混凝土中结合氯离子含量随深度的增加呈先降低再升高的趋势;氯离子结合能力随深度的增加呈上升趋势并逐渐趋于平稳.
利用微生物的酶化作用诱导矿物沉积来封堵混凝土裂缝是防渗堵漏的有效途径.采用裂缝内直接灌浆(浆液为菌液、营养盐和钙源溶液的混合溶液)和裂缝内预填介质再灌浆2种封堵处理方式,获得不同裂缝宽度条件下,混凝土灌浆次数与裂缝渗水速度的关系曲线.结果表明:缝内直接灌浆法适用于宽度较小的裂缝(小于0.5mm),宽度较大裂缝则需采用缝内预填细砂等介质再灌浆的封堵方式.
为了研究基于现代施工工艺制成的混凝土导热系数,通过稳态平板导热仪对多种混凝土(包括普通混凝土、高强混凝土、再生混凝土以及配筋混凝土)试件进行了导热系数试验,考察了包括骨料体积分数、水灰比、骨料类型、外掺料掺量、温度、干湿状态及钢筋体积分数等因素对混凝土导热系数的影响;进一步考察了再生粗骨料取代率对再生混凝土导热系数的影响.通过这些因素的显著性分析,得到了各因素对混凝土导热系数影响的显著性大小依次为:干湿状态、再生粗骨料取代率、温度、骨料体积分数、骨料类型、钢筋体积分数、水灰比、掺和料种类.
通过改变玄武岩纤维规格与掺量,研究了玄武岩纤维沥青胶浆抗剪性能、抗裂性能及高温流变性能的变化规律,并借助扫描电镜(SEM)对其微观机理进行了分析.结果表明:玄武岩纤维的掺加大幅提高了沥青胶浆的极限拉力(约为原沥青胶浆的4.5倍);高温流变性能显著提高,PG分级由PG70提升至PG76;在玄武岩纤维端部,沥青呈突起状,有利于纤维相互桥接形成网状结构,使其应力分散,从而提高了沥青混合料的稳定性.
为研究沥青路面半刚性基层的温度效应,建立了水泥稳定碎石室内温度变形试验方案和现场温度变形检测方案,通过温度应变系数来研究半刚性基层的室内温度变形特征,分析半刚性基层现场温度应变随季节变化规律,得到其施工完成初期温度变形特点.研究半刚性基层内不同位置现场温度应变系数的变化规律,得到半刚性基层的应变状态.结果表明:现场约束状态下半刚性基层横向温度应变系数比纵向温度应变系数大;沥青面层施工温度对半刚性基层应变产生重大影响,季节温度变化导致半刚性基层应变接近极限应变水平.
采用电化学加速锈蚀和人工环境模拟方法制备侵蚀环境下混凝土构件中锈蚀钢筋样本,阐述了钢筋均匀锈蚀和不均匀锈蚀的发展机理,建立了更为合理的钢筋锈蚀程度分类方法和更为准确的评估指标.通过锈蚀钢筋力学性能测试,研究蚀坑参数对锈蚀钢筋力学性能的影响,建立了钢筋力学性能退化模型.考虑工程维护管理和结构性能评估实际情况,针对锈蚀率在5%~20%,蚀坑形状不规则的Ⅱ级钢筋,建立了蚀坑形状特征参数模型,为准确预测侵蚀环境下考虑锈蚀的钢筋混凝土结构长期承载力奠定了基础.
使用简易电阻测试法测试并计算碱矿渣混凝土不同深度的电阻率比,然后使用千分表法测试不同水胶比碱矿渣混凝土的收缩性能,并使用质量法测试同条件下碱矿渣混凝土的质量损失.建立了碱矿渣混凝土质量损失与干燥收缩之间的线性关系,探寻了碱矿渣混凝土电阻率比与质量损失之间的关系.结果表明:碱矿渣混凝土质量损失与干燥收缩之间的相关系数R2大于0.890 9,且拟合曲线的斜率与碱矿渣混凝土水胶比相关性较大;碱矿渣混凝土的电阻率比对其质量损失十分敏感,且呈正相关,因此可通过测碱矿渣混凝土的电阻率比来评价其干燥收缩性能.

对普通混凝土、钢纤维增强混凝土、耐碱玻璃纤维增强混凝土及聚丙烯纤维增强混凝土进行了抗碳化试验.试验结果表明:纤维增强混凝土的抗碳化性能优于普通混凝土;3种纤维增强混凝土中,抗碳化性能的是聚丙烯纤维增强混凝土,其次是耐碱玻璃纤维增强混凝土,再次是钢纤维增强混凝土.
研究了不同配比水泥化沥青砂浆(cement-emulsified asphalt mortar,CA砂浆)的导电与流动特性,并研究了浆体密度差与电导率差的关系.研究表明:新拌CA砂浆电导率与其液相体积分数成线性关系,增稠剂因能增大溶液黏度、减小自由离子的迁移速率而使砂浆的电导率降低;新拌CA砂浆通过J型漏斗的流动时间与其液相体积分数、电导率成指数关系,可通过液相体积分数来设计CA砂浆的流动度,并可通过电导率的方法测CA砂浆的流动度;通过液相体积分数,建立了上下层浆体密度差和电导率差的关系.