掺建筑垃圾水泥稳定碎石材料路用性能研究

为保证掺建筑垃圾水泥稳定碎石材料路用性能,对不同建筑垃圾再生集料掺量的水泥稳定碎石进行了力学强度试验、冻融循环试验、抗冲刷试验和干缩试验。结果表明:水泥掺量≥4%时,各级配建筑垃圾掺量的水泥稳定碎石抗压强度满足路面基层要求,且抗冻性能良好,水泥稳定碎石冻融20次后BDR50%;在各级配水泥掺量下,60%建筑垃圾掺量的水泥稳定碎石劈裂强度最大,较未掺建筑垃圾的水泥稳定碎石劈裂强度至少提高了70%;水泥稳定碎石冲刷质量损失、干缩系数分别与建筑垃圾掺量正相关,且水泥掺量的增加有效改善了稳定碎石抗冲刷性,水泥掺量每增加1%,掺建筑垃圾的水泥稳定碎石质量损失平均降低了42%。     

矿粉气泡混合轻质土组成设计及性能试验研究

通过正交试验提出了用于路基换填的矿粉气泡混合轻质土配合比设计参数,并研究了当水胶比在0.5~0.6范围内时胶凝材料用量、矿粉掺量、水胶比对其抗压强度的影响规律,进一步通过系统试验对其干缩和抗冻性进行了研究。结果表明：矿粉气泡混合轻质土的初步配合比为：水泥∶矿粉∶发泡剂∶水=1∶0.54∶0.03∶0.85;对气泡混合轻质土抗压强度影响的顺序大小为：胶凝材料用量>矿粉掺量>水胶比;随水胶比增大,其各龄期干缩率先增大后减少再增大,水胶比0.55的干缩率最小,而其冻融循环后的抗压强度损失率先增大后减小,水胶比0.6的抗压强度损失率最小;随矿粉掺量增加,其各龄期干缩率先减小后增大,矿粉掺量35%的干缩率最小,而其冻融循环后的抗压强度损失率逐渐增大,矿粉掺量15%的抗压强度损失率最小。     

低温早强水泥稳定碎石材料无侧限抗压强度和抗冻性能研究

在低温环境下水泥稳定碎石材料的强度形成较为缓慢,同时材料的耐久性能也会受到严重的损伤.要使水泥稳定碎石材料能够满足施工阶段的早期强度要求,往往需要延长水泥稳定碎石材料的养生时间.为了缩短低温环境下水泥稳定碎石材料的养生时间,提高水泥稳定碎石的耐久性能,制备了早强剂分别为水泥剂量的0％,4％,8％,12％,16％五种掺量下的水泥稳定碎石试验试件,通过无侧限抗压强度试验、冻融循环试验,分析了不同低温环境下水泥稳定碎石的无侧限抗压强度、冻融循环后的质量损失率和抗冻系数的变化规律.结果表明:在低温环境下,随着早强剂掺量的增加,水泥稳定碎石材料的早期无侧限抗压强度会越来越大,在养生温度为0℃以下时,水泥稳定碎石材料的后期无侧限抗压强度也会越来越大.并且随着早强剂掺量的增加,冻融前后的质量损失率也降低,抗冻系数得到了提升.随着养生温度的升高,早强剂的作用效果越明显,无侧限抗压强度、冻融质量损失率和抗冻系数都得到了明显的改善.     

水泥钢渣稳定土的路用性能研究与工程应用

在道路材料中应用钢渣是钢渣规模化消纳的重要途径之一,水泥钢渣稳定土是一类新型路面基层材料。本文针对水泥剂量、钢渣掺量对水泥钢渣稳定土抗压强度以及劈裂强度的影响进行了研究,同时还探讨了钢渣掺量对水泥钢渣稳定土干缩性能的影响。结果表明：随着钢渣掺量的增加,水泥钢渣稳定土的无侧限抗压强度和劈裂强度逐渐提高,折压比先增加后降低,干缩系数逐渐降低;随着水泥剂量的提高,水泥钢渣稳定土的28、90 d无侧限抗压强度和劈裂强度逐渐提高,水泥剂量提高至5%(质量分数)时,折压比出现一定幅度的降低。采用配合比(质量分数)水泥外掺5%,钢渣掺量60%,土掺量40%进行工程应用研究,试验段经过现场检测,工程应用效果良好,具有较好的经济效益。     

早强水泥稳定碎石材料抗冻性能试验研究

以研究季冻区道路水泥稳定碎石材料的路用性能为目的,在稳定碎石材料中掺入5％的水泥,再用不同剂量的早强剂(SES-Ⅰ型)替换水泥,研究不同早强剂掺量的水泥稳定碎石材料的吸水率、冻融后的质量损失率、冻融前后无侧限抗压强度及抗冻系数.试验得出,早强剂能够降低材料的吸水率、冻融后的质量损失率,提高其早期无侧限强度及抗冻系数.其中掺量为16％早强剂的材料抗冻性最显著.故早强剂的掺人在提高材料早期强度的同时,也能有效减缓水泥稳定碎石材料因冻融造成的破坏,提高道路的使用寿命.     

水泥稳定钢渣碎石基层材料实验研究

采用钢渣替代碎石,设计了5种配比的水泥稳定钢渣碎石混合料。通过力学和抗裂性能实验,得出钢渣和石料的最佳掺配比例。研究表明,使用钢渣代替局部粗骨料可以大幅提高水泥稳定碎石混合料的抗压强度和劈裂强度。干缩系数随钢渣掺量增大呈现减小趋势,掺加钢渣后能够明显减少因失水产生的干缩变形,但钢渣掺量不能过多,否则会导致水泥稳定碎石混合料温度收缩变形增大。经过综合评估,建议采用粗钢细石(粗集料采用钢渣,细集料采用石灰石)的替代组合。     

氧化石墨烯/碳纳米管水泥基复合材料的抗冻性研究

氧化石墨烯和碳纳米管都是碳基纳米材料,具有强度极高、比表面积极大和导电性能极好等优异性能.通过试验研究了不同掺量的氧化石墨烯和碳纳米管对水泥基复合材料抗冻性的影响;结果表明:300次冻融循环后试件的质量损失率和强度损失率揭示了氧化石墨烯和碳纳米管在改善水泥基复合材料抗冻性的作用,氧化石墨烯掺量为0.08％碳纳米管掺量为0.15％的试件在300次冻融循环后有最小的质量损失率和强度损失率;并用图形分析软件Image Pro Plus对试件的孔结构进行了定量分析,从孔结构的优化和水泥石强度增大等方面解释了作用机理.     

水泥稳定钢渣碎石基层材料配合比设计及力学强度评价

为有效利用钢渣力学性质,通过室内无侧限抗压试验、CBR试验和浸水膨胀试验优选钢渣碎石级配,并设计水泥稳定钢渣碎石材料水泥剂量,研究钢渣掺量和养生龄期对水泥稳定钢渣碎石力学强度影响规律。研究表明,C级配的钢渣碎石材料击实特性、CBR和浸水膨胀率最优,水泥掺量4%的级配钢渣碎石7d抗压强度满足公路工程基层抗压强度设计要求,且水泥掺量超过4.0%时,抗压强度增长速率降低显著;养生初期,水泥稳定钢渣碎石力学强度随钢渣掺量增加呈线性提高;养生龄期超过7d时,钢渣掺量80%的水泥稳定钢渣碎石力学强度最大;不同钢渣掺量的水泥稳定钢渣碎石力学强度在养生前期增长迅速,养生龄期超过28d时,抗压强度增速减缓。     

大掺量煤气化炉渣稳定基层混合料的制备及路用性能研究

为解决传统砂石骨料供应不足、工业固废煤气化炉渣大量堆存的问题，本文利用煤气化炉渣、砂砾土制备路面基层材料，探究煤气化炉渣、水泥剂量与砂砾土掺配最佳比例，从力学性能、路用性能及耐久性能方面研究了水泥稳定煤气化炉渣路面基层材料在公路工程中应用的可行性。研究结果表明：最佳配比为煤气化炉渣和砂砾土的质量比为40%∶60%、水泥剂量7%,该配比下水泥稳定煤气化炉渣路面基层材料7 d无侧限抗压强度超过3.0 MPa,劈裂强度超过0.5 MPa,弯拉强度超过1.5 MPa,具有良好的抵抗竖向变形能力；经过5次冻融循环试验后，试件抗压强度损失比B均在90%以上，质量变化率小于5%,且水稳定性良好；经过180 d干缩试验，A组(煤气化炉渣掺量35%、水泥剂量6%)和C组(煤气化炉渣掺量40%、水泥剂量7%)试件累积干缩量均小于2.5 mm,具有较好的干缩应变。采用SEM、XRD观测煤气化炉渣路面基层材料的水化产物种类及空间分布特征，提出煤气化炉渣强度形成机理，得出主要水化产物为水化硅酸钙(C-S-H)凝胶、Ca(OH)₂,有利于基层混合料强度的形成。     

工业固废磷石膏路面基层材料路用性能研究

为促进磷石膏在公路工程中的规模化利用,本文通过基础力学试验、泡水膨胀试验、收缩试验、冻融循环试验、延迟成型试验以及低温自然养生试验对磷石膏路面基层材料的综合路用性能进行了系统化评估。结果表明：磷石膏路面基层材料的力学性能与普通水泥稳定碎石性能相当;磷石膏路面基层材料的28 d浸水累计膨胀率仅为0.086%,具有良好的浸水稳定性;干缩系数为116.64με/%,温缩系数为5.15με/℃,冻融循环抗压强度比为81.13%,抗收缩性能和抗冻性能显著;试件的成型时间延迟和低温养生均对混合料强度产生不利影响,延迟4 h后强度下降了24%,5℃养生条件下强度下降了33%。     

尾矿制备气泡混合轻质土的力学与抗冻性能研究

以尾矿制备气泡混合轻质土,研究了湿密度和尾矿质量掺量对轻质土力学和抗冻性能的影响,并研究了尾矿对轻质土气孔结构的影响。结果表明,气泡混合轻质土的抗压强度与湿密度成正相关,与尾矿掺量成负相关。当尾矿掺量达到45%(质量分数,下同)时,湿密度为700 kg/m³和800 kg/m³的轻质土抗压强度分别为0.97 MPa和1.40 MPa,相比未掺尾矿的轻质土强度分别下降约69%和66%。尾矿制备气泡混合轻质土具有良好的抗冻性,30次冻融循环中,湿密度为700 kg/m³尾矿掺量为0%~45%的轻质土抗压强度损失率均在15%以内,且抗压强度均大于0.80 MPa,提高湿密度等级可以进一步改善轻质土的抗冻性。尾矿的掺入会导致轻质土孔隙率和平均孔径增大,孔圆度降低,相比于未掺尾矿的轻质土,当尾矿掺量达到30%时,孔隙率增大3.58%、平均孔径增大16.7%、圆度值增加7.4%。     

矿渣对轻骨料混凝土耐久性影响试验研究

矿物掺合料能有效改善混凝土内部孔隙结构,提高混凝土密实度。本文针对轻骨料混凝土耐久性问题,通过掺加不同比例的矿渣粉,对不同掺量比例的矿渣型轻骨料混凝土进行冻融循环与硫酸盐侵蚀试验研究,探究矿渣粉掺量对不同强度等级的轻骨料混凝土抗冻性能及抗硫酸盐侵蚀性能的影响规律。结果表明:掺加一定量的矿渣对轻骨料混凝土抗冻性能具有良好促进作用,矿渣掺量相同情况下,混凝土设计强度越高,抗冻性能促进效果较明显;相同强度等级混凝土,随着矿渣掺量增加,抗冻性能呈先增加后减小趋势,矿渣内掺比例不宜超过40%,外掺比例可适当增加;混凝土试件的质量损失率及抗压强度损失率在相同浓度硫酸盐溶液中随着矿渣粉的增加呈现先减小后增加的趋势,研究成果可为冻融-硫酸盐侵蚀复合环境下轻骨料混凝土工程质量控制和耐久性评价提供理论依据。     

水泥锶渣混凝土路用性能评价

为了分析水泥锶渣混凝土用于低交通量道路路面的可行性,采用正交方法分析了水泥用量、用水量(坍落度)、砂率、碎石级配等因素对水泥锶渣混凝土抗压强度和抗折强度的影响规律,优选出合理的材料配合比;试验对不同水泥用量的水泥锶渣混凝土的力学性能、干缩性能、温缩性能和抗冻性能进行了系统评价.结果表明:水泥锶渣混凝土强度低于普通C30混凝土,但“折压比”高,弹性模量小,具有较好的抗裂性能;于缩系数比普通混凝土低20％,温缩系数为普通混凝土的53％,具有优良的抗收缩性能;抗冻性能低于普通混凝土;水泥锶渣混凝土可用于非冰冻地区低交通量道路路面.     

低水泥含量级配碎石路用性能试验研究

为研究低水泥掺量对级配碎石路用性能的影响,考虑1%、2%、3%和4%水泥掺量,进行7 d无侧限抗压强度、承载比CBR、抗压回弹模量以及温缩、干缩系数等路用性能指标试验,确定出低水泥含量级配碎石的最佳水泥掺量。结果表明:通过7 d无侧限抗压强度指标确定最佳水泥掺量为3%,抗压强度均为3.65 MPa;3%低水泥含量级配碎石承载比CBR值为435.7%;3%低水泥含量级配碎石抗压回弹模量为900.5 MPa,与普通掺量回弹模量相比,降低了26.45%,有效提高基层韧性抑制反射裂缝扩展;3%低水泥含量级配碎石与普通水泥稳定级配碎石温缩、干缩系数的发展趋势相同,但3%低水泥含量级配碎石对温度和湿度敏感性最弱。     

基于正交试验的EPS轻型混凝土配合比设计及性能研究

保温性能和抗冻性能对衡量功能一体化材料耐久性，以及促进绿色节能、减排具有重要影响。借助正交试验方法，以聚苯乙烯(EPS)掺量、水胶比、聚甲醛(POM)纤维掺量为影响因素，开展EPS轻型混凝土的力学性能、保温性能及抗冻性能试验，并对试验结果进行极差分析和AHP-CRITIC混合加权分析，得到综合性能最佳的EPS轻型混凝土基础配合比。结果表明：EPS掺量对EPS轻型混凝土力学性能影响最大，POM纤维能显著提高EPS轻型混凝土的抗拉强度，水胶比对EPS轻型混凝土力学性能影响最小；当EPS掺量为35%(体积分数)、POM纤维掺量为0.9%(质量分数)、水胶比为0.21时，EPS轻型混凝土的力学性能最优；在冻融循环下，EPS轻型混凝土冻融损伤满足二参数Weibull分布模型，该模型能较好地反映EPS轻型混凝土冻融损伤变化规律。     

风积沙掺量对水泥稳定级配碎石力学性能与耐久性的影响

为了探讨风积沙替代细集料用于水泥稳定级配碎石基层的可行性,基于室内力学性能试验、干温缩变形试验、动水冲刷试验、间接拉伸疲劳试验和试验段跟踪检测,验证了不同风积沙掺量下水泥稳定级配碎石基层的力学强度、变形特性和耐久性能.结果表明,掺加风积沙对水泥稳定级配碎石混合料力学性能(无侧限抗压强度、劈裂强度、弯拉强度、单轴压缩模量)、变形特性(温缩变形、干缩变形)、水稳定性和耐久性有显著劣化影响,风积沙掺量越大,其对水泥稳定级配碎石混合料性能的劣化影响程度越严重,综合考虑水泥稳定级配碎石混合料的温缩性能、干缩性能和抗冲刷性能及疲劳耐久性,推荐最大风积沙掺量为6％.工程实践表明,将6％风积沙等质量替代细集料应用于水泥稳定级配碎石基层是可行的.研究成果对修筑风积沙水泥稳定级配碎石基层有一定参考价值和指导意义.     

双氧水发泡泡沫混凝土抗冻性与气孔特征的关系(英文)

采用化学发泡法,制备了不同水胶比及双氧水掺量的泡沫混凝土,测试了其抗冻性和气孔特征,分析了其冻融质量损失率、强度损失率与气孔特征的关系。结果表明:水胶比分别为0.54、0.62、0.70和0.78的泡沫混凝土,其冻融质量损失率最大的中小孔"最不利孔径区间"分别为0.239～0.260、0.311～0.347、0.337～0.360和0.352～0.676mm,冻融质量损失率最小的中小孔"最有利平均孔径标准差"分别为0.11、0.13、0.14和0.16,其冻融强度损失率均随着开口孔影响系数和大孔圆度分布系数的增加而降低;当大孔率为1%～20%时,冻融强度损失率与大孔率呈正态分布关系;避免过高的水胶比,增加截面面积小于0.05mm2的气孔数,制造孔径级配适当的泡沫,有助于提高泡沫混凝土的抗冻性。     

早强剂对水泥稳定碎石材料干缩特性试验研究

以研究水泥稳定碎石路用材料的干缩特性为目的,在稳定碎石材料中掺入5%的水泥,再按水泥用量的0%、8%、10%、12%、14%、16%的早强剂(ESE-1型)替换水泥,研究不同早强剂掺量的水泥稳定碎石材料的失水率、干缩应变、干缩系数、失水率与干缩应变的关系.研究结果表明:早强剂能够降低材料的失水率、干缩应变、干缩系数,其中早强剂掺量为16%的材料抗干缩能力最强.故早强剂在提高材料早期强度和加快道路施工速度的同时,能够提高水泥稳定碎石材料的抗干缩能力,改善水泥稳定碎石材料因干缩造成的早期病害.     

玄武岩纤维再生混凝土抗冻性能及损伤劣化模型

为了研究纤维再生混凝土的抗冻性能,提高寒区再生混凝土结构服役寿命,试验采用等体积再生骨料替代石子制备了5组不同玄武岩纤维掺量的再生混凝土,分别从质量损失率、相对动弹性模量、抗压强度和抗拉强度等方面探讨纤维再生混凝土抗冻性能损伤劣化规律。研究结果表明:冻融初期,再生混凝土质量损失率呈现负增长现象,相对动弹性模量、抗压强度和抗拉强度曲线随冻融循环次数的增加呈下降趋势;玄武岩纤维加入能够减缓再生混凝土冻融破坏,掺量为1.2 kg·m~(-3)时再生混凝土的抗冻性能最优;纤维加入对冻融作用下再生混凝土抗拉强度的作用效果优于抗压强度。建立了基于相对动弹性模量和强度为损伤变量的线性及多项式损伤劣化模型,模型可以准确预测纤维再生混凝土冻融损伤劣化程度。     

复合纤维对严寒地区混凝土抗冻性能的影响研究

为了研究严寒地区混凝土的抗冻性能,制备了5种不同聚丙烯纤维和钢纤维掺加的混凝土试件,测试了混凝土试件的抗压强度、抗折强度、质量损失率和动弹性模量,分析了不同冻融循环次数影响混凝土力学强度的变化规律.结果表明:复掺聚丙烯纤维和钢纤维能够在单掺一种纤维的基础上再进一步提高混凝土的抗压强度以及抗折强度;复合纤维混凝土的抗压强度、抗折强度、质量以及动弹性模量损失随着冻融循环次数的增大而增大;相同冻融次数下,复掺聚丙烯纤维1.0 kg·m-3和钢纤维40 kg·m-3条件下混凝土的抗冻性能最佳.