骨架密实型稳定碎石制备及性能研究

针对骨架密实型水泥稳定碎石制备问题,采用振动填充法和i法分别设计粗集料骨架级配和细集料填充级配,并通过分形维数来描述级配特征;通过无侧限抗压强度试验、劈裂强度试验、干缩试验研究不同级配的力学性质和干缩性能来对比选出最优级配方案,并探究分形维数与力学、干缩性能之间的关系。最后将优选级配的性能与工程实例级配的性能进行对比分析。结果表明,在设计级配中,骨架密实结构水泥稳定碎石的级配连续性最好,其分形维数处于骨架空隙结构和悬浮密实结构之间;水泥稳定碎石的抗压强度和劈裂强度随着分形维数的减少先增大后减小,干缩系数随着分形维数的减小而减小。     

橡胶颗粒沥青混合料矿料级配的分形评价

橡胶颗粒沥青混合料集料分布具有明显的分形特征,建立了橡胶颗粒沥青混合料集料体积分形维数与沥青混合料空隙率的回归模型。验证了集料体积参数与混合料空隙率的强相关性,空隙率随着矿料级配分维值D的增加而减小。与橡胶颗粒沥青混合料对应的级配范围集料粒径分维值D范围为2.54～2.59。间断级配JAC-16适用于二重分形评价,采用二重分形计算的相关系数较高,说明该级配的实际组成与级配分形理想模型拟合的程度较高。     

再生骨料级配对混凝土抗压强度的影响

对再生粗细骨料进行级配调整,并将调整前后的再生骨料分别用于制作再生混凝土立方体试块,研究级配调整对再生混凝土立方体抗压强度的影响,并探索级配调整前后再生混凝土立方体抗压强度变异现象及其规律。结果表明：按现行规范再生粗细骨料的级配不良时,人工级配调整可优化再生粗细骨料的级配,提高再生粗细骨料的堆积密度并降低压碎指标。级配调整前后的再生混凝土的立方体抗压强度总体上均随着再生粗骨料取代率的增加而下降,但再生粗骨料取代率50%时存在变异现象。相同再生粗骨料取代率下抗压强度基本上呈正态分布,标准差在1.0-3.0MPa之间。再生粗骨料的取代率为50%时,再生混凝土立方体抗压强度标准差比其他取代率下的标准差稍大,但仍小于3.0MPa。骨料级配调整后的抗压强度标准差有大幅下降,意味着抗压强度的离散性得到大幅抑制。另外,将再生细骨料的取代率从0%增加到30%,出现强度提高的变异现象。     

国产塔河沥青混合料矿料级配研究

利用分形理论评价了塔河沥青混合料矿料级配性质,研究了沥青混合料级配的分形理论表征方法,分析了分形维数D与最大密度曲线理论中n值的关系,研究了塔河沥青混合料级配分形维数与最佳沥青用量、车辙动稳定度和冻融劈裂等指标的关系.研究结果表明矿料级配分形维数D与最大密度曲线理论中n值的关系为:D=3-n.当级配曲线没有交叉时,分形维数D能够定量表征连续级配的粗细程度,分形维数D与车辙试验的动稳定度、抗水稳定性能的TSR具有较好的相关性.     

孔隙特征对泡沫混凝土基本性能的影响研究

研究孔隙特征对泡沫混凝土基本性能的影响,可以为轻质泡沫混凝土在建筑领域的应用提供理论依据。文章制备了9种不同的泡沫混凝土,采用SZ61体视显微镜观察泡沫混凝土样品孔隙,利用软件Image-Pro plus6.0计算泡沫混凝土孔隙孔径、孔表面积、孔圆度以及孔分形维数,研究泡沫混凝土孔隙平均直径、表面积、圆度及分形维数对表观密度和28 d强度的影响。结果表明:泡沫混凝土的表观密度和28 d抗压强度随孔隙孔径、孔表面积、孔圆度以及孔分形维数的增大而减小;泡沫混凝土的水胶会影响了孔隙的特征,当水胶比为0.4时,孔径、表面积和圆度变小,分形维数和泡沫混凝土的强度变大;泡沫混凝土孔圆度与泡沫混凝土的28 d强度有强的负相关性。     

拳石嵌锁型基层材料性能研究

通过调整拳石的级配和不同填充料的配比,探究拳石嵌锁型基层材料的抗压强度、体积稳定性等性能,研究表明随着拳石中31.5～53 mm粒径的增多,拳石堆积空隙减少,对于填充料流动度要求逐渐提高,骨料(31.5～53 mm)∶(53～80 mm)=5 ∶ 5,拳石骨架最为致密,但其骨料内部空隙较小,填充料在此拳石级配下不能填满...     

邯郸地区再生骨料在混凝土和砂浆中应用

全面研究了邯郸地区用砖混结构建筑垃圾生成的再生骨料的粒径、堆积密度、吸水率、筒压强度等基本性能。通过试验,分别测试了以建筑垃圾为骨料的再生混凝土的干表观密度、抗压强度、抗渗性、抗冻性等相关的物理力学性能、以混凝土废渣为粗骨料的再生混凝土的抗压强度和以建筑垃圾作为细骨料等体积替代砂浆中的砂的再生砂浆的抗压强度,并分别与普通混凝土和砂浆对比分析。试验结果表明：以建筑垃圾为骨料的再生混凝土具有良好的基本力学性能,强度最高可达C30;用混凝土废渣作为粗骨料配制的再生混凝土的强度等级可达C50;再生砂浆的强度不降低。     

不同骨料级配透水混凝土的性能研究及其孔隙识别

依据体积堆积理论采用5~10、10~15、15~20 mm单粒级的碎石骨料设计和配制孔隙率分别为15%、20%、25%的透水混凝土,利用相关数学模型探究实测孔隙率与透水混凝土性能相关性,通过平面孔隙二值化识别透水混凝土内部孔隙结构特征。结果表明:透水混凝土的实测孔隙率能达到设计孔隙率的90%以上,与表观密度呈现良好的线性关系,与透水系数和抗压强度均呈现良好的幂函数关系。设计孔隙率的变化对骨料粒径较小的透水混凝土的透水性能影响较大,较小的骨料粒径有利于增加透水混凝土的28 d抗压强度,较大的骨料粒径有利于增加透水混凝土的透水系数。设计孔隙率与骨料粒径的增大均能使透水混凝土内部孔隙等效直径增大,降低孔隙曲折度,改变骨料级配,但骨料粒径的影响作用更为明显,二者的作用机理不同。     

基于颗粒最紧密堆积理论的真空搅拌 轻骨料混凝土配合比设计

为配制轻骨料混凝土,选用中空玻璃微珠和页岩陶粒作为减重材料,并基于颗粒最紧密堆积理论确定了水泥—玻璃微珠—硅灰体系的组成和用量。依照绝对体积法计算各组分的配合比,设计了3组不同胶凝体系与骨料体系比例的混凝土,最后选用比强度最高的一组,运用真空搅拌技术进一步提高混凝土的力学性能,并对比研究了不同真空度下混凝土的3 d、28 d的抗压强度和表观密度。试验结果表明,成功配制出了表观密度小于1 350 kg/m3、抗压强度大于40 MPa的轻骨料混凝土,可为轻骨料混凝土的发展与应用提供理论依据。     

沥青稳定碎石混合料集料级配分形规律及其应用

为了分析和利用沥青稳定碎石混合料集料级配分形规律,基于分形几何的基本理论,推导出沥青稳定碎石混合料集料的分形几何模型;以ATB-30为例,计算了集料级配分维值,并通过沥青混合料体积参数的测试,研究了分形维数与体积参数的关系.结果表明:规范级配范围对应的ATB-30分维值D范围为2.4117～2.5744;分维值D与空隙率、矿料间隙率、沥青饱和度、稳定度等体积参数有很好的相关性.利用集料级配分形规律,可对具有不同分维值D的沥青稳定碎石混合料的体积参数进行预估,使混合料的配合比设计更具针对性.     

邯郸地区再生骨料在混凝土和砂浆中应用研究

摘要：全面研究了邯郸地区用砖混结构建筑垃圾生成的再生骨料的粒径、堆积密度、吸水率、筒压强度等基本性能。通过试验,分别测试了以建筑垃圾为骨料的再生混凝土的干表观密度、抗压强度、抗渗性、抗冻性等相关的物理力学性能、以混凝土废渣为粗骨料的再生混凝土的抗压强度和以建筑垃圾作为细骨料等体积替代砂浆中的砂的再生砂浆的抗压强度,并分别与普通混凝土和砂浆对比分析。试验结果表明：以建筑垃圾为骨料的再生混凝土具有良好的基本力学性能,强度最高可达C30;用混凝土废渣作为粗骨料配制的再生混凝土的强度等级可达C50;再生砂浆的强度不降低。研究结果可供工程应用和科学研究参考,为再生混凝土和砂浆的进一步研究提供了一定的理论依据。     

基于紧密堆积理论的环氧混凝土配合比设计

基于紧密堆积理论，采用MAA模型和Fuller最大密度理论选出了砂石骨料的最优级配，应用正交试验方法确定了环氧混凝土的最佳配合比，并进行了力学性能评价和微观分析。结果表明：砂石骨料经级配优化后，紧密堆积空隙率明显降低，最紧密堆积空隙率仅为22.23％。骨胶比对环氧混凝土劈裂抗拉强度具有显著性影响，水泥适合作为填料掺入环氧混凝土中。环氧混凝土的立方体抗压强度随龄期的增长而略有增长，且与环氧树脂的固化程度紧密相关，当环氧树脂完全固化时，环氧混凝土的立方体抗压强度基本不再随龄期而变化。经级配优化后，环氧混凝土的力学性能得到改善，立方体抗压强度有所提高。通过SEM微观测试分析发现，级配优化后的环氧混凝土内部有害缺陷明显减少，体系密实均匀，内部黏结力更强。     

复合结构透水砖配合比参数研究

对比研究了复合前/后透水砖的外观及其主要性能的变化,在此基础上,固定表层配合比,研究了底层配合比设计参数(水灰比、集灰比、集料粒径以及级配等)对复合结构透水砖的有效孔隙率、透水系数与抗压强度等性能的影响。确定了复合结构透水砖的最佳水灰比为0.24~0.26,集灰比为3,粒径为2.36~4.75mm的集料在粒径为2.36~4.75mm和4.75~9.5mm的石灰石混合料中的最佳质量百分比范围为60%~100%。根据以上参数所配制的复合结构透水砖7d抗压强度大于30MPa,透水系数满足JC/T 945—2005《透水砖》标准;当钢渣粉与矿渣粉复合掺合料等体积取代50%的水泥时,钢渣粉与矿渣粉存在一个最佳体积比25%∶25%,在此比例下透水砖7d和28d抗压强度最高,分别为29.9MPa和35.8MPa,透水系数达2.83mm/s。     

基于低温氮吸附实验的页岩储层孔隙分形特征

为研究页岩储层孔隙结构特征,以重庆南川三泉剖面泉浅1井、綦江观音桥剖面、涪陵B井和石柱打风坳剖面等龙马溪组页岩储层样品为例,通过低温氮吸附实验数据建立FHH分形模型,讨论分形维数与孔隙结构参数、TOC质量分数的相互关系.结果表明:样品孔隙以微孔为主,孔径分布集中在40nm以下,具有明显的分形特征,分形维数介于2.760~2.850之间,相关因数大多超过0.99,反映复杂的孔隙结构与较强的非均质性;部分样品显示明显的双重分形特征,以甲烷分子自由程为界可将纳米孔分为渗透孔隙和吸附孔隙,吸附孔隙阶段分形维数变化范围在2.881~2.917之间,渗透孔隙阶段分形维数变化范围在2.791~2.823之间;孔隙体积和平均孔径与分形维数具有负相关性,BET比表面积与分形维数呈明显的正相关关系,即平均孔径越小、孔隙体积越小、BET比表面积越大,分形维数越接近于3;TOC质量分数也与分形维数呈明显的正相关关系,是分形维数的重要影响因素.通过分形维数可以定量评价储层孔隙的复杂程度和非均质程度,为储层评价和页岩气在纳米孔隙中的赋存和运移机理研究提供思路.     

多种因素对混凝土孔结构分形特征的影响研究

目的在分形理论的指导下,以压汞测孔为基础,探索混凝土结构形成条件与其分形特征,尤其是冻融循环后的混凝土孔隙分形特征.方法计算并分析了不同水化龄期下普通水泥和硫铝酸盐水泥孔隙分形特征的变化,研究了水泥熟料单矿物组成的孔隙分形维数.用压汞测孔的试验结果计算分析了混凝土冻融循环前后分形维数的变化.结果在180d以内水泥石的孔隙的分形维数随龄期增长而增大,在龄期为360d时,虽然总孔隙率最低,但由于水化物结晶度提高,凝胶孔含量降低,毛细孔增多,其分形维数变低;硫铝酸盐水泥水化3d～14d期间,分形维数不断增高,28d维数回落,与硅酸盐水泥长龄期的特征一致.结论在水泥熟料单矿物水化硬化孔分布特征评价中,其分形维数大小顺序为C3S>C2S>CF>C3A.C40强度等级的混凝土和C60非引气混凝土冻融循环200次后与受冻前孔隙分形维数相比有明显的变化,C100非引气混凝土冻融循环1200次后,其分形维数有明显的变化,而引气后的C60混凝土经1200次冻融循环后,其分形维数无明显变化.此外,养护条件对水泥石孔隙分形特征也有明显的影响.采用分形理论分析评价多种因素对混凝土孔结构分形特征的影响是十分有效的.     

离心成型钢纤维混凝土轴心抗压强度试验研究

通过试验研究了离心成型钢纤维混凝土环形截面构件的轴心抗压性能,分析了离心成型中速阶段离心时间、离心加速度、骨料级配、钢纤维长度、钢纤维体积率等因素对钢纤维混凝土轴心抗压强度的影响作用.结果表明:当钢纤维长度小于25 mm时,延长离心时间有利于提高钢纤维混凝土的轴心抗压强度;增大离心加速度不利于钢纤维混凝土轴心抗压强度的提高;粗骨料粒径5~10 mm时的钢纤维混凝土轴心抗压强度高于粗骨料粒径5~15 mm时的钢纤维混凝土轴心抗压强度;从材料的性价比角度考虑,宜选取长度为25~32 mm、体积率为1.2%左右的钢纤维.     

采用分布分形维数分析不同级配对沥青混合料热物性能的影响

利用热常数分析仪Hot Disk测定沥青混合料热常数,通过对热物性参数热传导系数、热扩散系数、体积比热容3个参数对比分析,以此来比较不同级配对沥青混合料热物性参数的影响。在此基础上,以集料粒径分布分形维数D作为表征不同级配特征的参数,建立了热物性参数与粒径分布分维数D的相关关系。结果表明:热传导系数、热扩散系数和体积比热容与粒径分布分形维数D之间存在着较强的线性相关性;粒径分布分形维数D越大,沥青混合料热传导系数和热扩散系数越小,体积比热容越大。     

基于级配分形的SUPERPAVE混合料设计参数预估

基于分形几何理论,推导出矿料的分形分布模型;以SUPERPAVE-19为例,计算了矿料级配分维值,并通过沥青混合料设计参数的测试,研究了分形维数与混合料设计参数的关系,在此基础上对SUPERPAVE混合料设计参数进行了预估.结果表明:SUPERPAVE混合料矿料级配亦具有明显的分形特征;分维值D与矿料间隙率、沥青饱和度、初始压实度和沥青用量等设计参数有很好的线性相关性.利用矿料级配分形规律,可对具有不同分维值D的SUPERPAVE混合料的体积参数进行预估,使混合料的配合比设计更具针对性.     

压汞测孔评价磷渣-水泥浆体材料孔隙分形特征的试验

用混沌分形理论结合压汞测孔技术,直接测试评价了磷渣-水泥浆体材料孔隙的显微结构特征,计算出了对应的分形维数,并对普通水泥浆体与掺磷渣的水泥浆体孔隙的分形特征进行了比较;同时探讨了孔体积分维数与孔隙率、孔表面积、孔分布及磷渣掺量的关系.研究表明,磷渣-水泥浆体的孔结构具有明显的分形特征,孔体积分形维数在2.4~2.8之间;掺磷渣的水泥浆体不仅具有粗孔细化的效果,而且孔隙的分形特征也有了明显的改善;在磷渣掺量大于30%时,其分维数、孔隙率与小于20 nm的微孔数有明显的突变性.     

再生砖骨料混凝土架构模型试验研究

通过试验研究水灰质量比、粒径级配、再生砖骨料和砂体积分数对混凝土抗压强度的影响以及灰砂质量比对水泥石抗压强度的影响,分析骨浆体积比、灰砂质量比、再生砖骨料和砂体积分数对混凝土架构贡献强度的影响. 结果表明,再生砖骨料混凝土的抗压强度随着水灰质量比的减小而增大,当骨料粒径为19~26.5 mm时抗压强度达到最大值;当再生砖骨料体积分数为30%~43.2%时,混凝土抗压强度和再生砖骨料构架贡献强度都随着再生砖骨料体积分数的增大而增大,且都随着砂体积分数的增大而增大;当灰砂质量比为0.33~1.33时,水泥砂浆试件的抗压强度随着灰砂质量比的增大而增大;当再生砖骨料体积分数为40%和43.2%时,灰砂质量比与再生砖骨料架构贡献强度以及骨浆体积比与再生砖骨料架构贡献强度均高度线性相关;再生砖骨料架构贡献强度高于混凝土强度,主要集中在再生砖骨料体积分数为40%~43.2%,特别是再生砖骨料体积分数为43.2%、砂体积分数为18%~26%.