粗骨料粒径和级配对混凝土性能的影响

本文从理论和实验两个方面分析了粗骨料粒径和级配对混凝土性能的影响,对混凝土施工有积极的借鉴作用。     

矸石粒径对矸石混凝土性能影响的研究及运用

矸石混凝土是指以煤矿井下生产产生的废弃矸石为骨料,通过破碎、分级和配合比加工而成的混凝土,矸石作为骨料的混凝土与传统骨料制作的混凝土有比较明显的区别,通过试验室力学试验测试和PFC数值分析双种手段研究得出,骨料最大粒径在12 mm以内时,制作的矸石混凝土早期强度高,后期强度发展也较明显,通过工业试验,进一步验证了此种骨料粒径下的矸石混凝土满足沿空留巷强度要求,同时密闭性强,研究结果可以在类似条件下推广应用。     

矸石-粉煤灰充填采煤覆岩结构与变形规律

矸石-粉煤灰充填采煤可解决“三下”压煤和固体废弃物排放造成的环境污染问题。根据充填采煤工作面覆岩移动规律,提出矸石-粉煤灰充填采煤覆岩存在3类结构;在弹性地基薄板理论基础上,建立了基本顶力学模型,推导出了基本顶弯曲下沉的理论公式,给出了基本顶破断的临界条件;据此,分析了基本顶变形影响因素,并进行了工程实践。结果表明,基本顶最大下沉量理论计算值与实测值基本一致,各因素对基本顶弯曲下沉影响大小依次为:基本顶弹性模量、覆岩载荷、直接顶弹性模量、充填体弹性模量。邢台矿7606工作面采空区基本顶的最大下沉量为234 mm,沿专用铁路线地表最大下沉量为16 mm,仅直接顶产生了局部裂隙和离层,基本顶完整性较好,覆岩属于第II类结构,地表变形得到了有效控制。     

级配对珊瑚砂颗粒破碎与变形特性的影响

珊瑚砂具有典型的颗粒破碎特征,而破碎导致的粒径变化对珊瑚砂力学特性有显著的影响。为探究初始级配和围压对珊瑚砂颗粒破碎及变形特性的影响,选择4种不同初始颗粒级配的试样在4种不同围压下进行了三轴固结排水剪切试验。研究结果表明：在小围压下,剪切过程中不同级配的珊瑚砂试样的应力应变关系均表现出应变软化现象,体变曲线呈现出非常明显的剪胀,而且粒组的颗粒粒径越细,峰值强度越大,体积应变也越大。随着围压的增加,粗颗粒级配砂样表现为应变硬化。研究发现对于某一级配,随着围压的增加加剧了珊瑚砂颗粒破碎的发生,两者之间存在显著的幂函数关系。通过引入级配参数β,建立了颗粒破碎率B_r与级配和围压之间的关系表达式。研究还发现在e-(p’/p_a)^ξ平面内,不同级配的珊瑚砂试样临界状态线为相互平行的直线,其截距eГ与初始孔隙比eic、级配参数β之间存在显著的线性关系,并据此建立了考虑级配影响的珊瑚砂临界状态方程。     

矿料级配对沥青混合料压实性能影响研究

采用美国SHRP计划开发的Superpave旋转压实仪（SGC）,选取SMA13,DAC13,SJ13三种常用级配,通过分析在不同坐标系下沥青混合料的压实曲线及不同级配在各压实阶段特征参数的分布规律,对不同级配沥青混合料的压实性能进行了评价,为沥青混合料压实施工奠定基础。     

骨料级配对外掺氧化镁混凝土膨胀变形性能的影响

为了合理确定氧化镁混凝土的MgO极限外掺量,进行了不同MgO外掺量情况下的不同骨料级配混凝土的砂浆压蒸膨胀率试验和混凝土的自生体积变形测定.试验成果表明:不同骨料级配混凝土的砂浆的压蒸膨胀率的大小与单位体积试件中所含MgO的量大致相关;经湿筛去除大于40mm的粗骨料获得的混凝土试件的自生体积变形的顺序为:一级配混凝土＞三级配混凝土＞二级配混凝土;利用筛除大于40 mm粗骨料的拌合物测试混凝土的自生体积变形,结果是人为地增大了混凝土的自生体积变形值.研究成果对氧化镁混凝土中MgO合理掺量的确定有参考价值.     

砂土粒径特征对渗透系数影响的试验研究

为通过合理调整砂土颗粒级配控制渗透性以减小地基渗透危害,文中针对黄河沿线砂土,基于控制变量法开展常水头渗透试验探讨砂土粒径特征对渗透特性的影响机理.结果 表明渗透系数与分界粒径二次方和均值粒径二次方呈线性增长关系,与限制粒径和有效粒径之比呈对数衰减关系;渗透系数变化幅值受粒径大小影响,分界粒径影响最显著,均值粒径次之,...     

散体矸石的承载性能试验研究

为了研究散体矸石的承载、变形规律,通过对不同级配、增强措施及尺寸效应下的矸石体进行压缩试验,获得了其承载变形规律,并建立了散体矸石承载力学模型。研究结果表明:1)矸石处于不同压缩时期具有不同的变形、破坏特征,大致可分为如下阶段:第一阶段,以颗粒间相互错动为主的自组织平衡段;第二阶段,以矸石破碎、空隙率降低为主的破碎压密段;第三阶段,以不同粒径颗粒固结并稳定增阻为主的固结增阻段;2)对于单一级配矸石来说,粒径越大,前期能够承受的载荷越大,但随着变形的增加,压缩量-载荷曲线越平缓;3)散体矸石的级配曲线越接近泰勒曲线,其承载性能越优,且对矸石体用钢筋和金属网增强后,承载性能明显提升;4)矸石体不同位置处的压缩量由不同步趋于同步,最终形成类圆台承载体,该体表面松散,内部紧密。     

粗集料级配对混凝土强度发展历程的影响

在粗集料掺量相同的前提下,变动混凝土的粗集料级配和水胶比,以考察粗集料级配对混凝土强度发展历程的影响.试验结果表明:从提高混凝土强度的角度,随着混凝土水胶比的降低,其胶凝材料用量增大,同时,宜采用最大粒径较小的粗集料,反之亦然.     

基于混料设计理论的透水混凝土骨料特征响应分析

骨料级配特征对透水混凝土配合比优化设计方法及其基本性能有较大影响.采用A,B,C 3种粒径的骨料进行混料设计试验,通过对大量的试验数据拟合与方差分析,建立了透水混凝土有效孔隙率、单位体积骨料颗粒数量、骨料比表面积、不同龄期抗压强度与骨料级配的关系式.研究结果对透水混凝土配合比设计方法优化和基本性能的预测具有重要的指导意义.     

不同类型沥青混合料的压实特性分析

通过对AC-13、SMA-13和Super-12.5等3种典型级配的沥青混合料在不同的成型温度下进行室内马歇尔试验,测试、分析不同沥青粘度下混合料试件的各种体积参数,并模拟不同碾压温度对沥青混合料体积参数的影响,探求其中的规律,以指导沥青路面的现场施工.     

大口径预制直埋供热管摩擦系数的实验研究

为了满足集中供热对大口径预制保温管直埋敷设设计的需要,针对DN800、DN700、DN600三种规格的硬质聚氨酯保温、外护高密度聚乙稀保护壳的供热直埋管道进行了实验研究。通过对施工变量、运行变量的工程测量及计算得到三种规格的预制直埋供热管道与回填砂的摩擦系数样本值。按极大似然法原理计算出三种规格的预制直埋供热管和回填砂的摩擦系数以及样本方差的估计值,并按照摩擦系数和样本方差的估计值进行了摩擦系数的区间估计。分别给出了置信度为95%、99%下摩擦系数的置信区间。DN800、DN700、DN600等规格的摩擦系数极大似然估计值依次为0.31、0.28、0.24;置信区间依次为0.24～0.38、0.23～0.33、0.22～0.26。计算数据可供集中供热管道工程直埋敷设设计选用。     

级配对乳化沥青冷再生混合料强度的影响

采用垂直振动成型方法制备圆柱体试件,研究了矿粉、机制砂和9.5~19.0mm粗集料掺量对乳化沥青冷再生混合料强度的影响.结果表明:矿粉掺量(质量分数,下同)小于5%时,随矿粉掺量增加,冷再生混合料力学强度增大,但增大速率逐渐变缓,矿粉掺量大于3%时,与不掺加新集料乳化沥青冷再生混合料相比,其力学强度至少可提高5%;随机制砂掺量增加,冷再生混合料力学强度先增大后减小,机制砂掺量为20%时,混合料马歇尔稳定度、干湿劈裂强度和冻融劈裂强度均达到峰值,力学强度至少可提高17%;随9.5~19.0mm粗集料掺量增加,冷再生混合料干湿劈裂强度先增加后减小,当9.5~19.0 mm粗集料掺量为20%时,冷再生混合料力学强度至少提高19%.因此,考虑材料经济性问题,建议冷再生混合料中矿粉掺量为3%,机制砂掺量为20%,9.5~19.0mm粗集料掺量为20%.     

煤样粒级分布对粘结指数测定的影响

分析了不同煤样粒级分布对粘结指数测定的影响。     

骨料级配对应变硬化水泥基材料力学性能的影响

水泥基复合材料的高脆性是诱发结构开裂、腐蚀甚至失去承载能力的主要原因.PVA纤维增强水泥基复合材料(SHCC)的应变硬化特性和多微缝开裂特征可显著改善此类材料的性能.通过三点受弯和直拉试验对比了骨料颗粒级配合理与否对SHCC材料力学性能的影响.结果表明:适宜的颗粒级配可以显著改善SHCC的应变硬化特性,骨料的最大粒径可以由ECC材料常用的110 μm放大到1.25 mm,便于此类材料在实际工程中的推广应用.     

连续分布的粗粒土级配方程与压实性能

以Morgan等人提出的生长曲线为基础,提出了可反映粗粒土"S型"以及"上凸型"颗粒分布的2参数级配方程及参数取值范围;当形状参数a趋向无穷大时,则级配方程转化为分形分布公式。在此基础上,提出了采用相对密度试验手段确定最优压实性能级配的方法。建议级配方程对于长河坝、大石峡、两河口等高坝的填筑级配,具有很好的适用性。利用所得研究成果,对大石峡砂砾料进行室内相对密度试验,结果表明:①对于最大粒径60 mm的不同分布规律的粗粒土而言,随着级配参数的变化,其最大、最小干密度均存在极值点或拐点,且对应的临界P5值都在35%附近。②临界P5值对应粗粒土的极优压实性能级配;颗粒级配越接近分形分布,压实性能越好,临界P5值对应的分形分布级配,即为最优压实性能级配。接近分形分布的长河坝堆石料,较低的现场压实参数却获得了较高的填筑干密度,也佐证了这一结论的合理性。③利用临界分形维数的尺度无关性,可以方便地将室内最优压实性能级配的研究成果推广至现场不同最大粒径的工程级配。结论可用于粗粒土的级配设计以及压实性能评价。     

基于颗粒破碎特性的堆石材料级配演化模型

颗粒破碎会改变土体级配,进而影响其应力应变等力学行为。针对现有技术手段难以实时确定加载过程中颗粒破碎与级配变化的现状,依据天然岩石颗粒的破碎特性,建立了一个基于颗粒强度的级配演化模型。模型中应力参数采用增量加载法,可预测加载过程中的级配演化。由单粒强度试验确定颗粒破碎特性和模型参数,试验结果表明颗粒强度服从Weibull分布。筛分颗粒破碎后的碎片发现,粒径累计分布可用正态曲线拟合,且不同粒组的粒径累计分布相似。最后,模型计算结果与三轴试验数据的对比分析表明,模型可以较好地预测试样在加载过程中的级配变化。     

大直径扩底桩承载力和沉降变形分析

本文介绍了大直径扩底桩的地基变形特点，讨论了桩端面积效应问题，阐述了按变形确定竖向承载力的原理和方法。文中提出的承载力取值和沉降计算是一套适合于我国大直径扩底桩的设计方法。     

骨料级配和粉煤灰掺量对透水混凝土性能的影响

分别选取了不同粒径(2~5 mm、5~10 mm和10~15 mm)的骨料进行双粒级混合,在水灰比为0.32的条件下,调整粉煤灰掺量(10%、20%、30%)制备了目标孔隙率为18%的透水混凝土试件。并对试件的抗压强度、有效孔隙率以及透水系数进行了测试,得出了骨料级配和粉煤灰掺量对透水混凝土抗压强度和透水性能的影响规律。结果表明:当骨料混合比例m_(5~10 mm)∶m_(10~15 mm)=5∶5,粉煤灰掺量为20%时,透水混凝土性能最佳,抗压强度达到21.2 MPa,透水系数可达到1.45 mm/s。