寒冷地区不同掺量Ⅱ类粉煤灰混凝土的力学特性研究

为探究寒冷地区不同掺量Ⅱ类粉煤灰混凝土的力学特性,首先通过正交试验筛选出合理的配合比方案,并自主研制了混凝土试件养护试验箱设备用于模拟寒冷地区冻融环境,分析在水胶比为30%的工况下,不同掺量、养护时间和冻融循环次数条件时Ⅱ类粉煤灰混凝土的和易性、耐久性,并提出了粉煤灰混凝土的强度力学特性。研究表明:首先,粉煤灰的掺入能够显著提高混凝土的和易性、后期强度和抗冻性;其次,在粉煤灰掺量20%左右时,试件塌落度适中,抗压强度提高了28.5%,抗冻性提高了23%,力学特性指标达到最佳;同时,本文发现粉煤灰的二次水化和充填反映能够有效降低混凝土时间的孔隙率,提高其抗冻性,若掺量超过30%时,多余的粉煤灰颗粒会因排异破坏混凝土内部稳定性,反而提高冻融劣化速率。希望通过研究成果和研发设备,为环境劣化试验设备的设计以及北方寒冷地区混凝土性能的优化应用提供一定借鉴。     

寒区粉煤灰道路混凝土磨耗机理及试验研究

根据寒冷地区气候条件下道路混凝土受冻融循环作用特点,以验证从通辽燃煤火力发电厂排出的粉煤灰用在混凝土道路的实用性为目的,阐述了掺粉煤灰道路混凝土受冻结融解作用后的耐磨耗性。试验结果表明,掺粉煤灰道路混凝土受冻融作用后,表面受到冻融的剥离作用露出了粗集料,在粗集料抵抗磨耗的情况下,粉煤灰取代率对耐磨耗性的影响不大。     

水泥路面冻融破坏机理和对策研究

从寒冷地区水泥混凝土路面的表面类破坏出发，对混凝土的冻融破坏和盐剥蚀破坏进行了分析，并通过抗冻性试验对掺不同外加剂的混凝土进行了研究。     

季冻区掺粉煤灰水泥混凝土路面耐久性研究

针对东北季冻区夏季多雨、冬季寒冷、春秋两季冻融频繁的实际特点,对水泥混凝土路面耐久性进行研究.首先对各种原材料开展室内试验,进行配合比设计,试验结果显示:掺入粉煤灰后,水泥混凝土和易性和抗弯拉强度均明显改善.然后分别对水泥混凝土抗冻性、耐磨耗性、抗渗性、干缩性进行研究,结果表明:双掺减水剂和粉煤灰可以显著改善混凝土抗冻性能,并且粉煤灰掺量对混凝土抗冻性能影响最大,其次是水泥用量和减水剂用量,而砂率的显著性水平为不显著;当粉煤灰掺量为10%时,混凝土28 d的耐磨性能最好,而粉煤灰掺量大于30%时,其耐磨性能显著下降;同时,掺粉煤灰混凝土与普通混凝土相比,抗渗性显著增强,干缩值大大降低.最后,进行经济效益分析和社会效益分析.     

复掺矿料高寒隧道泵送混凝土优化设计与性能

针对高寒地区隧道所处的气候环境,结合二次衬砌结构要求,进行了掺复合矿料隧道机制砂泵送混凝土配合比的两阶段优化设计。第1阶段以和易性和力学性能为优化设计控制指标,采用正交试验方法,对9组含有不同水灰比、砂率、单位用水量的泵送混凝土坍落度和抗压强度进行了研究。第2阶段以耐久性为优化设计控制指标,利用单因素变量法,对10组不同粉煤灰(F)、矿渣微粉(S)和复掺F-S掺量的泵送混凝土抗冻性和抗渗性进行了测试和分析。对复掺F-S高寒区泵送混凝土界面区结构进行了扫描电镜观察,利用压汞试验对其孔结构参数进行了测试,进而分析了复掺F-S改善泵送混凝土耐久性的微观机理。结果表明:当水灰比、砂率、单位用水量分别为0.48, 42%, 198 kg/m~3时,泵送混凝土的和易性和力学性能最佳;单掺适量粉煤灰、矿渣微粉和复掺F-S均可有效提升泵送混凝土的耐久性,当复掺F-S为30%时,泵送混凝土的抗冻性和抗渗性最优;复掺F-S改善机制砂泵送混凝土的界面区结构和孔结构的原理分别为:矿渣微粉和粉煤灰分别在早期和后期参与了水化反应,生成较为致密C-S-H凝胶和C-A-H晶体等水化产物,增强了界面区强度;矿渣微粉和粉煤灰的微集料填充效应和致密的水化产物细化了泵送混凝土的孔结构,减少了水分和有害离子的渗入。     

高强度纤维素纤维混凝土抗冻融性能试验研究

冻融破坏是混凝土耐久性的重要病害之一,严重影响混凝土结构的使用寿命.本试验研究了C50高强度混凝土抗冻性能随纤维素纤维掺量的变化规律,探讨了纤维素纤维改善混凝土抗冻性能的机理.试验结果表明:掺加纤维素纤维可以明显改善混凝土的抗冻性能,随着冻融次数的增加,纤维的作用愈加明显;300次冻融循环后,素混凝土的相对动弹性模量降为42.46%,而纤维混凝土试件U1、U2、U3和U4的相对动弹性模量分别为68.21%、67.42%、68.32%和70.17%.纤维掺量为0.9～1.5 kg/m<'3>时,纤维素纤维混凝土抗冻标号均大于D300.对于抗冻指标要求高的地区和结构,选用纤维掺量1.3 kg/m<'3>比较经济合理.     

外掺料掺量对再生沥青砖性能的影响显著性研究

为了简化一种铺面用新型砖砌块——再生沥青砖的配比优化设计过程,采用正交试验方法,通过极差分析和方差分析研究了再生沥青砖的胶结料掺量、新集料替代比例和木质素纤维掺量对其抗压强度、冻融强度比和棱角最大破损尺寸影响的显著性。结果表明:3种外掺料掺量对冻融强度比和棱角最大破损尺寸影响均较小,木质素纤维掺量对抗压强度影响显著,而胶结料掺量和新集料替代比例对抗压强度影响很小。因此,再生沥青砖配比优化设计中需考虑木质素纤维掺量的影响,而胶结料掺量和新集料替代比例的影响几乎可不予考虑。     

掺沥青路面回收料再生水泥混凝土抗冻性能研究

为研究掺沥青路面回收料(RAP)再生水泥混凝土的抗冻性能,采用慢冻法研究了冻融循环下RAP掺量(20%、30%、40%、50%)和水灰比(0.4、0.5、0.6、0.7)对再生水泥混凝土外观形貌和抗压强度损失率的影响。结果表明：在冻融循环下,掺沥青路面回收料再生水泥混凝土外观形貌表现出表面裂缝出现-裂缝延伸扩展-裂缝遍布表面-表面浆体胀落-试件彻底解体等发展历程。冻融早期再生水泥混凝土的抗压强度损失较为缓慢,随着冻融次数的不断增加,再生水泥混凝土的强度损失速度也随之加快。随着RAP掺量和水灰比增大,再生水泥混凝土抗压强度损失率随之增大,冻胀解体时承受的循环次数随之减小,抗冻性能随之减弱。     

掺加硅藻土混凝土孔隙结构冻融破坏试验研究

为提高寒冷地区混凝土结构的抗冻性，提出掺加硅藻土的方法来改善混凝土内部结构。以中等强度混凝土为研究主体，基于冻融循环试验，通过压汞测孔法与扫描电子显微镜分析混凝土结构孔隙特征，从而探究掺加硅藻土材料改变混凝土抗冻性的作用机理。结果表明:硅藻土掺量为1.5%的C30混凝土与硅藻土掺量为1.0%的C40混凝土的孔隙结构分布更为均匀，使大于100 μm的孔隙数量减少，孔隙比例更小，从而减小了混凝土冻融破坏程度。     

公路工程构造物水泥混凝土抗冻性能试验研究

针对高海拔寒冷气候条件下公路构造物冻融破坏病害,同时考虑普通水凝混凝土、添加防冻剂水泥混凝土和添加纤维水凝混凝土,通过混凝土配合比设计、冻融前后质量变化、强度损失等试验研究,得出了针对寒冷地区抗冻混凝土设计方法、冻融过程质量及强度损失规律,以及提高混凝土抗冻性的措施,研究成果对提高公路构造物水泥混凝土抗冻性具有重要的工程意义和实用价值。     

抗冻型机场水泥混凝土道面配合比设计方法研究

我国冰冻地区机场水泥混凝土道面普遍存在冻融病害,严重影响了道面的使用寿命,显著增加了机场的维护成本,且对机场运行安全构成隐患.该文分析了我国机场道面设计方法的缺陷,提出通过混凝土引气技术改善道面抗冻性能的方法;从强度和施工和易性两个方面分析了引气对混凝土性能的影响;通过建立设计抗冻标号Fn为混凝土抗冻性能评价指标,结合现有混凝土配合比设计方法,提出了需考虑抗冻性能的机场混凝土道面设计方法.     

多年冻土地区沥青混凝土路面的设计与施工

青藏公路多年冻土地区海拔高、气温低,裂缝是青藏公路沥青混凝土路面的主要破坏类型,沥青混合 料设计首先应考虑沥青和沥青混合料的低温抗裂性,其次是抗冻水稳性、抗老化性能和疲劳耐久性,高温性能是较 次要的。矿料选择时,需要考虑矿料的强度、抗冻性、级配和酸碱性,对于酸性矿料,应适当添加抗剥落剂,使集料与 沥青的粘附性不小于4级。沥青混凝土路面施工时应特别注意沥青用量、温度控制、保温措施、接缝和施工季节等, 以确保沥青混凝土路面的施工质量。     

机制砂在公路桥梁混凝土中的试验与应用

针对机制砂用作混凝土细集料,配制了公路桥梁不同部位的混凝土,在试验过程中采用了双掺方法改善混凝土和易性,并在高标号混凝土中掺加部分河砂来改善机制砂的级配。     

彩色水泥混凝土路用性能研究

为了评价无机颜料的掺入对水泥混凝土相关特性的影响程度,本文通过室内试验对彩色水泥混凝土力学、耐磨、抗渗、抗冻等特性展开研究。得到以下研究结果:随着颜料掺量的增加,水泥混凝土被着色的程度越明显,当掺量超过水泥用量的5%时,着色深度变化不大;颜料的掺入对水泥混凝土的力学特性、耐磨特性影响程度较小;颜料的掺入能够降低混凝土的孔隙率,增强混凝土的密实性,改善其抗渗性能;随着冻融次数的增多混凝土试件的质量先升高后降低,抗弯拉强度逐渐变小,颜料的掺入对混凝土的抗冻特性基本没影响。     

水泥稳定砖与混凝土再生集料基层的性能研究

为了研究水泥稳定砖与混凝土建筑垃圾再生集料基层性能,采用扫描电子显微镜和工业CT分别对砖渣、旧混凝土和新集料的表面与内部结构进行扫描,开展了再生集料与新集料的基本特性试验,并进行了对比分析;针对不同掺量再生集料,开展了4种水泥剂量稳定基层混合料的7d无侧限抗压强度试验以及质量分数为4%的水泥稳定基层混合料的不同龄期无侧限抗压强度、不同龄期劈裂强度、90d抗压和劈裂回弹模量、抗冲刷、抗冻融、干缩与温缩等一系列系统室内试验,对比分析了试验结果;铺筑了试验路并进行了跟踪监测。试验结果表明:与天然集料相比,再生集料表面微孔隙多且内部含孔隙或微裂隙,其密度小、吸水率大、压碎值大;随再生集料掺量的增加,混合料的最大干密度和最佳含水率分别呈近似线性减小和增大;随再生集料掺量的增加,混合料的无侧限抗压强度、劈裂强度、抗压模量与劈裂模量均呈先增后减的变化规律,抗冲刷能力下降,抗冻融性能变化不大,干缩系数减小,温缩系数变大;7d无侧限抗压强度和90d劈裂强度均满足规范的要求;试验路性能良好,证明砖与混凝土再生集料用作半刚性基层材料是可行的。     

水泥粉煤灰稳定碎石基层的耐久性

为了研究水泥粉煤灰稳定碎石的路用性能,将粉煤灰当成细集料考虑,采用不同的配合比制备试件,对其抗冲刷性能、疲劳性能和抗冻性能进行了分析、研究结果表明:粉煤灰掺量不宜过多,尽量不超过10%;当粉煤灰掺量为10%时,冻融前强度比较高,但是冻融后强度损失较大;考虑抗冲刷性能和抗冻性能,水泥掺量不宜小于5%     

冻融循环下橡胶-砂胶结材料力学特性试验

在季节性冻土区，冻融作用将改变桩周土体的强度，并诱发桩基发生病害，研制桩周土体置换材料，探明温度及冻融循环对其力学特性的影响机理，对于季节性冻土区桩基冻融与冻胀病害的防治非常必要。利用橡胶颗粒、砂和聚氨酯胶黏剂制作试样；开展不固结不排水三轴压缩试验，获得不同条件下橡胶-砂胶结材料试样的应力-应变曲线；并通过非线性拟合和回归分析，建立试样切线模量和切线泊松比与轴向、径向应变之间的拟合关系式；据此分析了橡胶-砂胶结材料试样在不同的冻融循环次数、温度及围压等条件下的力学特性。结果表明：橡胶-砂胶结材料试样的应力-应变曲线没有峰值点，为典型的应变硬化型材料；橡胶-砂胶结材料的切线模量介于2.0～9.0 MPa之间，温度对试样破坏强度和切线模量的影响较大，而冻融循环次数和低围压对试样破坏强度和切线模量的影响相对较小；橡胶-砂胶结材料试样的切线泊松比介于0.50～0.75之间，径向应变越大，切线泊松比也越大。相对而言，切线泊松比受冻融循环次数、温度及低围压的影响并不明显，可忽略不计。橡胶-砂胶结材料有望为季节性冻土区桩基冻融与冻胀病害防治提供支撑。     

矿物掺合料对道路水泥混凝土塑性开裂和抗冻耐久性影响的研究

抗裂性和抗冻性是影响道路水泥混凝土性能的重要因素,为比较粉煤灰、硅灰、矿渣微粉等矿物掺合料对道路水泥混凝土塑性开裂和抗冻耐久性的影响,采用平板法、电通量法和慢冻法,测定了矿物掺合料混凝土的塑性开裂时间、条数、面积,氯离子扩散系数和相对动弹模量。结果表明,矿物掺合料可加速或延缓混凝土塑性裂缝的发生时间,掺量与平均开裂面积、单位面积上的开裂面积呈正相关,但与裂缝条数无显著相关性;矿物掺合料可有效降低混凝土的氯离子扩散系数,但掺量超过20%后,降低速率有所减缓;矿物掺合料改善混凝土抗冻耐久性的作用在冻融后期愈发明显。掺量适宜时,3种掺合料均可达到相似作用效果,过量后相对动弹模量均呈下降趋势,冻融后期的下降更加显著。     

磨细矿渣高性能路面混凝土的耐久性

为了提高路面混凝土的耐久性,通过机理分析,将炼钢时的废渣磨细后,作为第6组分掺入水泥混凝土中,制作了高性能路面混凝土(HPPC)试件,并对掺磨细矿渣高性能路面混凝土试件进行了耐磨性、抗渗性、抗冻性(包括一般冻融和盐冻耦合)及收缩性(包括干缩和温缩)的试验。结果表明:掺磨细矿渣后,高性能路面混凝土的耐磨性、抗渗性、抗冻性均有显著提高,干缩和温缩均大幅度减小。     

掺水泥泡沫沥青冷再生混合料路用性能研究

为优化泡沫沥青就地冷再生混合料级配，研究了水泥、机制砂和19～26.5 mm粗集料对泡沫沥青冷再生混合料路用性能的影响。结果表明:与不掺水泥相比，掺1.5%的水泥，冷再生混合料的冻融强度比、动稳定度、弯拉强度分别提高19.0%，160.0%，18.0%。机制砂掺量为20.0%时，与不掺机制砂相比，冻融劈裂强度比、动稳定度、抗弯拉强度可分别提高10.0%，62.0%，13.0%；9.5~19 mm粗集料掺量为10.0%～20.0%时，与不掺粗集料相比，动稳定度可至少提高96.0%。建议冷再生混合料中19～26.5 mm粗集料掺量为10.0%～20.0%，机制砂掺量为20.0%，水泥掺量为1.5%。