高寒地区水泥稳定碎石弯拉特性研究

青藏高原寒冷地区特殊的气候环境条件对水泥稳定碎石半刚性基层强度形成与使用性能的影响较大.通过标准养生与低温养生成型的混合料劈裂强度和弯拉强度室内试验,对比分析了水泥用量、养生龄期、养生温度对混合料劈裂强度和弯拉强度的影响.研究得出:标准养生条件下,水泥用量与养生龄期对混合料劈裂强度和弯拉强度呈交互影响,水泥用量越大,养生龄期越长,其劈裂强度和弯拉强度越大;养生龄期对混合料弯拉强度的影响比水泥用量更明显,应重视基层7d龄期的养生温度.研究表明,水泥用量选用4％,7d养生龄期内最低养生温度大于10℃,并对7～28 d养生期间基层进行适当保护,能够满足水泥稳定碎石的基本性能要求.     

温度匹配养护对大掺量矿物掺合料混凝土抗压强度及早期水化性能的影响

大体积混凝土由于胶凝材料水化放热,其内部温升对混凝土强度发展规律有很大影响.采用温度匹配养护和标准养护两种不同的养护方式,研究了单掺40％粉煤灰、单掺50％矿粉以及复掺30％粉煤灰和20％矿粉三种大掺量矿物掺合料混凝土与纯水泥、单掺20％粉煤灰两种普通混凝土在不同温度养护条件下的抗压强度差异,并对胶凝材料水化早期的浆体进行了扫描电镜和化学结合水测试.结果 表明:与纯水泥混凝土相比,温度匹配养护对大掺量矿物掺合料混凝土早期强度发展的促进作用要显著得多,且大掺量矿物掺合料混凝土温度匹配养护方式下的各龄期强度均比标准养护方式下的要高,然而纯水泥混凝土温度匹配养护条件下的后期强度却要低于标准养护条件下的后期强度.温度匹配养护方式下较高的早期水化温度显著加速了大掺量矿物掺合料混凝土的水化反应进程,从而使大掺量矿物掺合料混凝土的早期强度提高.     

寒冷地区冬季混凝土强度增长规律的试验研究

通过对冬季混凝土试件强度的系统试验研究,得出了在寒冷地区冬季混凝土强度(标准养护、自然养护)随龄期的增长规律、冬季混凝土强度(标准养护、自然养护)随成熟度的增长规律.统计分析表明,冬期混凝土强度即使在0 ℃以下也有缓慢增长,增长与龄期的关系不确定性较大,但与成熟度呈明显的对应关系.冬期的成熟度应根据冬期施工规程考虑温度等效系数进行折算,并由折算成熟度累积确定等效养护龄期.     

五个度在水泥水化进程中的影响关系研究

通过试验,模拟多年冻土区低负温环境,完成了低负温环境下水泥水化的宏观影响因素的研究,确定了入模温度、养护温度、水化速度对水泥水化程度和成熟度的影响,以及在这样的影响因素下其水泥水化随龄期的变化规律,进而为在多年冻土地区的混凝土施工提供重要的理论依据.在持续低负温环境下水泥水化是一个非常复杂的过程,一定龄期内,受其入模温度以及养护温度的影响较大,水化程度以及成熟度越小,其混凝土的强度增长越低.本文通过对以上五个因素的研究,得出了之间的相互影响规律,为进一步研究水泥水化打下坚实的理论支撑,为研究多年冻土区灌注桩混凝土强度发展规律提供了良好的铺垫.     

水泥稳定砂砾力学强度增长机理及影响因素研究

为研究水泥稳定砂砾力学强度增长机理及影响因素,设计试验方案和方法,研究龄期、水泥剂量、温度等对水泥稳定砂砾力学强度的影响。结果表明：随龄期增长,水泥稳定砂砾力学强度增长速率呈现先快后慢的趋势,并逐渐趋于其极限值;合适的水泥剂量可实现工程项目的经济性;选择合适的温度并缩短混合料从拌合至压实完成的时间,可有效提高水泥稳定类材料的强度,从而提高高速公路建设质量。     

不利养护条件对混凝土强度影响试验研究

研究不同养护龄期、不同养护过程以及典型不利养护条件对混凝土强度的影响。利用人工环境模拟室,设计不同养护过程,重点模拟夏季高温施工、冬季低温施工、低湿度自然养护等不利养护条件,尽可能真实反映工程现场实际养护情况而得到各种试验试样,对其进行室内抗压强度试验,得到各种养护条件下混凝土抗压强度值。结果表明:混凝土抗压强度整体上随养护龄期增大而增大,但高温养护条件下,强度与龄期的关系基本符合双曲线规律,标准养护条件下,抗压强度与龄期关系更接近幂函数关系;模拟不利养护条件反映出施工季节不同,对混凝土强度的影响比较大;而且实际工程中若不采取养护措施,混凝土的温度和湿度均无法得到保证,强度损失最严重。因此,科学合理的养护措施对工程中混凝土强度的保证非常必要。     

养护温度和粉煤灰对补偿收缩混凝土膨胀效能的影响

研究了养护温度和粉煤灰掺量对补偿收缩混凝土的膨胀效能和强度的影响。结果表明：20、40℃养护时混凝土的各龄期强度均匀增长;60℃养护能极大地促进早期强度增长,后期强度增长缓慢。粉煤灰在不同养护温度下对混凝土的早期强度发展都有抑制作用;长期高温养护后,粉煤灰活性逐渐显现,显著促进混凝土的强度增长,且粉煤灰掺量越大,混凝土强度增幅越大。硫铝酸钙–氧化钙类膨胀剂的膨胀效能发挥对温度非常敏感,养护温度越高,膨胀剂的水化速度越快,膨胀作用发挥越早;适量掺加粉煤灰有利于膨胀效能的发挥,掺量越大,膨胀随温度增长的增幅越大。大掺量粉煤灰补偿收缩混凝土的强度发展和限制膨胀率的温度敏感性均很高。     

玄武岩纤维对水泥稳定多孔玄武岩碎石力学性能的影响

通过开展一系列劈裂强度测试、无侧限抗压强度测试和弯拉强度测试,研究了玄武岩短切纤维对水泥稳定多孔玄武岩碎石力学性能的增强作用。龄期为7 d的混合料劈裂试验表明,玄武岩短切纤维对水泥稳定多孔玄武岩碎石的劈裂强度具有显著的增强效果,其中长度为18 mm的纤维对混合料劈裂强度的增强效果优于12 mm、24 mm的纤维。掺加长度18 mm玄武岩纤维的水泥稳定多孔玄武岩碎石,其劈裂强度、无侧限抗压强度、弯拉强度等随着纤维掺量增加先增大后减小;当掺量为碎石质量的0.10%时,纤维对混合料各项力学性能的增强效果最好;随着养护龄期的延长,混合料力学性能不断提升。研究表明掺加玄武岩短切纤维可提高水泥稳定多孔玄武岩碎石的路用性能。     

施工现场养护方式对混凝土抗压强度的影响研究

针对新疆等寒冷干旱地区气候特点,模拟混凝土施工现场养护方式,对4种常见养护条件下的混凝土抗压强度进行研究,比较模拟施工现场养护条件下混凝土强度降低率,对不同养护方式进行评价,为实际混凝土工程的施工养护与质量控制提供参考。研究结果表明:养护方式对混凝土抗压强度发展有明显影响,模拟施工现场养护条件下的混凝土强度低于标养试件强度,且两者差值随养护龄期的延长逐渐增加;养护湿度对于混凝土抗压强度的影响大于温度对其影响,实际工程中尤需注意混凝土的早期保湿养护。     

粉煤灰地质聚合物混凝土的强度特性

本文研究了骨料掺量、砂率、养护温度、高温养护时间对粉煤灰地质聚合物混凝土抗压强度,以及劈拉强度、抗折强度、弹性模量、泊松比等力学性能.结果表明:粉煤灰地质聚合物混凝土的抗压强度随骨料掺量及砂率的增加先增大后减小,存在一个相对最优值;强度随养护温度的升高而增大,100℃时达到最大值,且强度增长在高温养护24 h内基本完成.粉煤灰地质聚合物混凝土早期强度较高,7d以后强度增长较小;劈拉强度随着骨料掺量的增加而提高,抗折强度、弹性模量、泊松比都随骨料掺量的增加先增大后减小,掺量为70％时达到峰值.     

养护温度对喷射混凝土性能影响的试验研究

为探究不同地温环境对喷射混凝土性能的影响,本研究在实验室模拟相应温度条件,开展不同养护温度下喷射混凝土强度、耐久性及混凝土与岩石粘结强度的研究.结果表明,在25～40℃养护条件下,随养护温度的提高,喷射混凝土的抗压强度、混凝土与岩石的粘结强度呈增大趋势,但在60℃养护条件下抗压强度和粘结强度均降低并随龄期呈先增大后降低的趋势;25～60℃养护条件下的混凝土抗渗等级都为最高等级,氯离子渗透性皆处于低级;随温度升高,其抗渗性、抗氯离子渗透性、抗碳化能力均有所降低.     

养护条件及龄期对引气混凝土强度和渗透性影响规律研究

本试验主要研究负温(-3℃)和低温(3℃)不同养护条件下,引气混凝土在7 d、14 d、28 d、56 d、84 d和112 d不同龄期内强度增长规律及引气混凝土在28 d、56 d、84 d和112 d不同龄期内渗透性能变化规律。通过与标准养护条件下相应龄期引气混凝土抗压强度及渗透性能对比,得出了不同养护条件下引气混凝土随龄期增长强度损失率及渗透性能增长率。结果证明,试验龄期内引气混凝土强度损失率范围负温和低温下分别是22.40%~41.00%、7.97%~18.26%;渗透性能增长率范围,负温下约为76.52%~114.35%,低温下则在12.34%~47.86%之间波动。同时对该引气混凝土渗透性及强度实验数据进行回归分析,得到不同养护条件下线性相关系数。数据显示,负温(-3℃)养护条件下引气混凝土线性相关系数小于低温(3℃)养护条件下引气混凝土线性相关系数,说明养护温度影响混凝土渗透性与强度的线性相关性。通过掌握渗透性与强度的辩证关系,可为冬季防水工程施工中耐久混凝土配合比设计提供理论支持及参考依据。     

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。     

养护制度对高强混凝土强度发展规律的影响

对比研究了标准养护(20℃、相对湿度≥90%)、高温养护(50℃)以及温度匹配养护对高强混凝土的抗压强度发展规律的影响。结果表明:提高养护温度到50℃以上可显著激发水泥–磨细矿渣粉和水泥–粉煤灰–硅灰复合胶凝材料的反应活性,复合胶凝材料混凝土的3 d强度提高1倍以上,并使其后期强度持续增长,但对纯水泥混凝土的后期强度发展有抑制作用;当胶凝材料处于结晶成核与晶体生长或相边界反应阶段时,混凝土强度随之明显增长,当水化反应进入扩散控制阶段时,混凝土强度增长幅度减小,各种混凝土之间的差别也变小;无论何种养护条件,用水泥–粉煤灰–硅灰复合胶凝材料配制的混凝土都具有最高的强度和最好的抗氯离子渗透性能,适合配制高强混凝土。采用标准条件养护的试件进行强度测定,基本能反映实体结构内部混凝土长龄期的状态。     

水泥稳定碎石早期损伤自愈合疲劳特性试验研究

为了使水泥稳定碎石基层微裂技术在实际工程应用中的理论依据得到进一步完善,对水泥稳定碎石早期损伤自愈合疲劳性能进行全面和深入的研究.使用振动压实仪成型水泥稳定碎石梁式试件,并在不同微裂时间对梁式试件进行不同程度的微裂;在龄期为90d时,通过弯拉强度试验和疲劳试验测定微裂前后水泥稳定碎石材料的弯拉强度和疲劳寿命次数,并对试验结果进行分析.研究微裂后水泥稳定碎石材料早期损伤自愈合疲劳寿命的变化规律,并且应用Weibull分布建立了水泥稳定碎石微裂疲劳方程.研究结果表明:微裂前后的水泥稳定碎石材料疲劳寿命随应力水平增加均呈现出线性递减的规律;微裂程度为20％和30％时,水泥稳定碎石材料的疲劳寿命与未微裂时水平基本一致,微裂程度为40％的水泥稳定碎石材料的疲劳寿命相对降低,但仍在使用要求范围内;微裂时间对疲劳试验结果无显著性影响.     

快速测定水泥强度简易法

1 引言 现今,许多水泥厂均采用快速测定水泥强度法来进行生产操作指导和出厂水泥标号控制。这些方法(见表1)大多采用提高养护温度进行强化养护来加速水泥水化硬化过程,并通过系列试验先建立强化养护某龄期强度值与标准养护28天强度值之间的相应关系,据此相应关系,用短期强化养护获得的强度值就可推算出厂水泥标号。     

高贝利特水泥混凝土的抗拉性能

通过劈裂抗拉试验和轴心抗拉试验,比较了不同水灰比、不同龄期的高贝利特水泥混凝土与硅酸盐混凝土的抗拉强度、极限拉伸值,研究了高贝利特水泥抗拉性能对开裂的影响。采用界面过渡区显微硬度试验、电子扫描电镜和X射线能谱分析,分别对高贝利特水泥和硅酸盐水泥混凝土界面过渡区进行了表征。结果表明:相同水灰比和龄期的高贝利特水泥混凝土的抗拉强度和极限拉伸值均大于硅酸盐水泥的;高贝利特水泥混凝土后期抗拉强度增长率大,强度高;高贝利特水泥混凝土界面过渡区厚度比硅酸盐水泥混凝土小25μm,显微硬度大8.9MPa,钙硅比低,界面黏结好。高贝利特混凝土的界面结构和抗拉性能均优于硅酸盐水泥混凝土。     

混凝土裂缝化学激励愈合试验研究

对不同掺量氧化镁混凝土试块预制裂缝并在不同浓度硫酸钠溶液中进行养护试验,利用超声波综合回弹法测量带缝试块回弹波速,对比分析不同养护龄期时试块的波速和抗压强度的变化,研究了氧化镁和硫酸钠对混凝土裂缝自愈合性能的化学激励作用.结果 表明:掺氧化镁和硫酸钠溶液养护均能延长混凝土裂缝的自愈合龄期;掺氧化镁混凝土裂缝的28 d强度恢复率随氧化镁掺量增加而提高;试块28 d强度恢复率随硫酸钠溶液浓度增加而显著增长;在28 d养护龄期内,掺12％氧化镁混凝土试块在6％硫酸钠溶液中养护后,抗压强度恢复率最高.     

不同养护环境对粉煤灰混凝土强度及碳化性能的影响

基于C30强度等级混凝土、以不同骨料(天然骨料、再生骨料)、不同粉煤灰取代率(0％、25％、40％等量取代水泥)、不同养护温度(水中10℃、20℃、35℃)及养护龄期(28 d、56 d、90 d)为变量,探明不同养护环境对粉煤灰混凝土强度和碳化性能的影响.研究结果表明:相同养护环境再生混凝土的强度略低于普通混凝土,掺粉煤灰再生混凝土中长期强度要高于相同养护环境未掺粉煤灰的普通混凝土,相同养护环境下粉煤灰取代率越大,对再生混凝土28 d以内早期强度降低越明显;相对较高温度(35℃)养护能够加速粉煤灰的火山灰反应,并能细化孔隙,使内部结构更加致密,对提高混凝土的强度及抗碳化性能非常有利;在分析粉煤灰混凝土的碳化性能时,应考虑胶凝材料水化引起混凝土内部结构的致密程度,以及伴随着粉煤灰取代率的增加,水泥用量减少及粉煤灰的水化,都会不同程度上减少或消耗Ca(OH)2,导致pH值的降低,从而影响抗碳化性能.     

水泥水化热对混凝土早期开裂的影响

对于预拌混凝土应用过程出现的早期开裂现象，有些混凝土专家归因于水泥比表面积太大和早期强度太高；而水泥界则认为，我国目前水泥的比表面积和早期强度并不比国外的高，混凝土的早期开裂主要是混凝土施工和养护不当所致。笔者认为，必须通过混凝土生产者和水泥生产商沟通，对早期裂缝的成因达成共识，在水泥生产、混凝土配制及施工养护等环节共同采取措施加以解决。“高强早强、高比表面积”及“水泥磨得太细”，这些都是表面现象，其本质是早期水化热太高及混凝土温度应力大的缘故。