泡沫轻质土的浸水性能试验研究

通过对湿密度400~1 000 kg/m~3泡沫轻质土试样进行浸水、吸水和抗浮试验,研究了浸水条件下结构物所受浮力的变化规律和作为填充物时泡沫轻质土的抗浮能力与吸水能力。结果表明:当泡沫轻质土逐渐浸水至全部淹没,对上部结构产生的最大浮力与湿密度呈下开口的抛物线关系,当湿密度为700 kg/m~3时浮力最大;泡沫轻质土逐渐吸水使自身密度增加,对上部结构产生的浮力逐渐减少;作为填充材料且上部无结构重物时,为使泡沫轻质土不产生上浮,初始浸水体积与总体积的比值应小于一定的限值,此限值与湿密度呈线性关系;设计时应充分考虑水的作用时间;底部接触水面时,泡沫轻质土会从底部吸水从而使自身质量增加,质量吸水率随湿密度增大而减小。     

掺合料和纤维对泡沫轻质混凝土干缩性能的影响

以普通硅酸盐水泥为胶凝材料,采用物理发泡技术制备泡沫轻质混凝土试样进行干缩试验,探讨玻璃纤维、粉煤灰、硅粉等外加剂对其干缩的抑制效果。结果表明:不同湿密度泡沫轻质混凝土的干缩值均随着龄期的增长而增大,早期干缩值增长较快,后期趋于稳定;随湿密度的增大,泡沫轻质混凝土的干缩值逐渐减小;玻璃纤维能显著抑制泡沫轻质混凝土的干缩;在合适掺量范围内,粉煤灰或硅粉能在一定程度上减小泡沫轻质混凝土的干缩,但掺量过大会对干缩产生不利影响。     

聚丙烯纤维增强泡沫轻质混凝土力学性能试验研究

针对浇筑密度700 kg/m3的泡沫轻质混凝土掺加6种长度(3,6,9,12,15,19 mm)、不同掺量的聚丙烯纤维,开展抗压强度试验、劈裂抗拉强度试验和抗折强度试验,研究聚丙烯纤维对泡沫轻质混凝土力学性能的影响。结果表明:当纤维长度为3,6,9,12 mm时,泡沫轻质混凝土的抗压强度、弹性模量、劈裂抗拉强度、抗折强度均随着纤维掺量的增加先增大后减小;当纤维长度为15,19 mm,掺量≤0.2%时,其抗压强度、弹性模量、劈裂抗拉强度、抗折强度与基准值相比稍微增加,掺量0.2%时,各参数随着纤维掺量的增加而减小;纤维长度6 mm、掺量为0.6%时泡沫轻质混凝土的无侧限抗压强度、劈裂抗拉强度与抗折强度达到最大值。     

早强剂对泡沫轻质混凝土抗压强度及弹性模量的影响试验研究

采用微机控制电子万能试验机,对湿密度分别为400,700和1 000 kg/m~3的复合发泡剂泡沫轻质混凝土试样进行室内单轴压缩试验,研究了氯化钙和硫酸钠两种早强剂对泡沫轻质混凝土抗压强度及弹性模量的影响。结果表明:不同密度泡沫轻质混凝土试样的抗压强度和弹性模量均随着养护龄期的增长而增大,且早期增长较快,后期增速逐渐降低;两种早强剂均可显著提高泡沫轻质混凝土的早期抗压强度和弹性模量,尤其是硫酸钠早强剂早强效果更显著;两种早强剂对泡沫轻质混凝土的后期抗压强度和弹性模量影响不大。     

铁路路基工程现浇泡沫轻质土力学特性研究

为研究现浇泡沫轻质土的基本力学特性,结合铁路杭州东站软土路基地基处理工程,配制不同配合比的泡沫轻质土,分别开展了浸水状态泡沫轻质土的密度增重试验及抗压强度试验。采用最优配合比的轻质土,开展直剪、无侧限抗压强度、三轴抗压强度、压缩固结试验及现场平板载荷试验,检测泡沫轻质土的力学指标。通过对试验结果分析,探讨了浸水与轻质土密度的关系,总结了泡沫轻质土的变形破坏特征及应力应变规律。研究表明:泡沫轻质土既不同于一般黏性土,也有别于普通混凝土,其各项指标均满足铁路软土路基地基处理设计要求。泡沫轻质土作为一种新型材料具有良好的应用前景,研究成果可以为类似工程提供借鉴和参考。     

高速铁路泡沫轻质土路基帮宽施工关键技术

针对既有高速铁路路基帮宽工程中的差异沉降和偏移难题,提出了浇筑泡沫轻质土的解决方案。从泡沫轻质土路基结构设计和湿密度设计2方面来控制沉降变形,根据现场具体情况分析水化热产生的原因并加以控制,提出远距离浇筑的具体办法和措施。施工前材料进场时、施工中计量和浇筑过程中、硬化后均应对泡沫轻质土进行质量检验和验收。     

减震初期支护用钢纤维泡沫混凝土材料性能优化

为提高泡沫混凝土的强度,制备三因素四水平正交配合比的钢纤维泡沫混凝土试块;通过孔隙率测定试验和单轴抗压试验,分析并推导分别考虑试块材料的原生孔隙率和泡沫孔隙率对其相对抗压强度影响的关系式;通过劈裂抗拉试验,分析并归纳试块材料的抗压强度和钢纤维体积率对试块材料抗拉强度影响的关系式;通过扫描电镜试验,发现试块材料的原生孔隙与泡沫孔隙的形态差异;通过三维复合式衬砌隧道模型在典型地震波荷载作用下的最大主应力模拟分析,对钢纤维泡沫混凝土初期支护的减震性能进行测试。结果表明：当总孔隙率一定时,相对抗压强度随泡沫孔隙率增大而减小,但随原生孔隙率的增大而增大;钢纤维泡沫混凝土的抗拉强度与其抗压强度和钢纤维体积率呈正比例线性关系;原生孔隙和泡沫孔隙对抗压强度的影响程度不同,须分类考虑二者对抗压强度的影响;水胶比为0.35、密度为1 550 kg·m-3、纤维体积率在0.9%～1%之间、水泥硅灰质量比为6∶4～9∶1之间的混合料可满足初期支护强度要求;钢纤维泡沫混凝土初期支护相比普通初期支护,减震率在26.1%～42.8%之间。     

稳泡剂对冶炼底灰泡沫轻质土力学性能的影响北大核心

以钢铁冶炼产生的底灰作为泡沫轻质土的主要原材料,分别单掺表面活性剂类稳泡剂脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(Sodium Alcohol Ether Sulphate,AES)和增稠类稳泡剂羧甲基纤维素(Carboxymethyl Cellulose,CMC),开展发泡倍率试验、泌水率和沉降距试验、无侧限抗压强度试验和扫描电子显微镜试验,分析了AES与CMC对泡沫稳定性能的改善效果,以及对冶炼底灰泡沫轻质土力学性能和孔隙结构的影响。结果表明:发泡剂的发泡倍率随AES掺量增加而增大,CMC对发泡倍率影响甚微;随稳泡剂掺量增加,泡沫的泌水率和沉降距总体上先减小后小幅增大,单掺时AES、CMC最优掺量分别为30%、10%;掺入CMC后,冶炼底灰泡沫轻质土内部孔隙结构恶化,力学性能衰减严重;掺入AES后冶炼底灰泡沫轻质土内部孔隙孔径更小更致密,AES掺量为30%时3、7、28 d无侧限抗压强度分别达到0.83、1.38、1.71 MPa,可用作冶炼底灰泡沫轻质土的稳泡剂。     

LC60级高强自密实轻骨料混凝土配制技术

分别选用堆积密度为500,600,700,800 kg/m~3的页岩陶粒作为轻骨料,通过调整水胶比控制浆体强度,预湿骨料确保混凝土工作性能,添加高分子增稠剂增加轻骨料的稳定性,配制出湿表观密度为1 900 kg/m~3的自密实轻骨料混凝土,并测试了其中陶粒与浆体界面过渡区的显微硬度。结果表明:自密实轻骨料混凝土抗压强度随页岩陶粒堆积密度增加而增加,随水胶比增大而降低,且受页岩陶粒预湿时间影响;配制LC60级高强自密实轻骨料混凝土宜选用800 kg/m~3的页岩陶粒,水胶比不宜高于0.29,预湿时间宜在1 h左右;高分子增稠剂可在不改变轻骨料混凝土流动性能的情况下提高浆体的屈服应力,抑制轻骨料的上浮,提升轻骨料的分布均匀性;与相同强度等级的普通混凝土相比,LC60级高强自密实轻骨料混凝土中陶粒与浆体界面过渡区显微硬度更高,耐久性能更好。     

泡沫轻质混凝土浇筑效果影响因素及机理分析

通过泡沫轻质混凝土的浇筑试验研究水灰比、湿密度和浇筑高度对浇筑效果的影响。结果表明:湿密度和浇筑高度相同时,随着水灰比的增加,泡沫轻质混凝土分层现象明显,塌陷高度随之增加;水灰比及浇筑高度相同时,随着湿密度的增加,分层现象越来越严重;水灰比和湿密度相同时,随着浇筑高度的增加,分层现象明显,塌陷高度的增长幅度越来越大。建议施工中泡沫轻质混凝土浇筑高度在0.5~1.0 m。     

高速铁路泡沫轻质土路基施工关键控制技术

针对泡沫轻质土这一轻质高强的高速铁路新型路基材料,研究其强度形成机理、路基控制标准与要求。结合一高速铁路路基帮填泡沫轻质土工程施工案例,得出泡沫轻质土路基施工关键参数。泡沫轻质土强度形成过程分为初始阶段、反应阶段、硬化阶段3个过程。通过原材料检验、工艺性试验、浇筑过程中控制与工艺改进等措施,确保浇筑的泡沫轻质土能够满足高速铁路路基对材料性能、结构形式、受力特征、耐久性指标的要求,从而提出了一套适用于高速铁路路基泡沫轻质土的理论和技术。     

黏性地基土非饱和SWCC试验研究

针对合肥地区某非饱和黏性铁路地基土,利用非饱和土压力板仪进行考虑干密度和初始含水率的非饱和SWCC试验,结合Van Genuchten模型分析干密度和初始含水率对非饱和SWCC参数的影响特性。研究结果表明:随干密度的增大,非饱和土SWCC中反映的空气进气值会增大,而孔隙尺寸反映参数会变小;随初始含水率的增大,非饱和土SWCC中反映的空气进气值会减小,而孔隙尺寸反映参数会变大。     

蒸养混凝土早期力学性能影响因素研究

研究了水胶比、超细粉煤灰掺量和砂率对不同粗骨料（碎石和碎卵石）蒸养混凝土早期力学性能的影响,主要包括抗压强度、棱柱体强度和弹性模量。试验结果表明：水胶比时蒸养混凝土弹性模量的影响较大,随着水胶比的增大,蒸养混凝土的弹性模量降低;随着超细粉煤灰掺量增加,蒸养混凝土的力学性能略有改善;当砂率大于0．3时,对蒸养碎石混凝土的弹性模量影响较大,而对蒸养碎卵石混凝土的力学性能均有影响。     

施工误差对铁路桥梁高性能混凝土性能影响试验研究

通过试验研究减水剂和水泥计量误差、振捣时间及静停时间差异对高性能混凝土性能的影响。研究表明:减水剂掺量由1.15%降至0.8%时,随着减水剂掺量的减少,混凝土拌合物的坍落度和坍落度扩展度降低,抗压强度增大,而电通量呈"先升高后下降"的趋势;在水泥用量上下波动20 kg.m-3范围内,随着水泥用量的增加,坍落度降低,抗压强度增大,电通量产生一定波动,但总体呈下降趋势;振捣时间在5～20 s时,随着振动时间的增加,拌合物的含气量无明显变化,抗压强度先增大后减小,电通量先下降后升高,振动时间超过20 s后产生严重的离析现象,抗压强度显著下降,电通量大幅度升高;拌合物静停时间在0～30 min时,随着静停时间的增加,振捣前拌合物的含气量降低,但是振捣成型后的含气量无明显变化,抗压强度略有增长,电通量呈下降趋势。     

泡沫轻质土回填管道沟槽路面表层动力响应研究

市政道路下伏管道沟槽常采用土、砂子、碎石等传统散体材料回填,由于沟槽空间受限,压实度难以满足设计要求,管道破损渗漏或交通荷载作用下,容易造成路面开裂,甚至塌陷。泡沫轻质土具有轻质、高强、自密实、抗渗漏等特性,可以将其应用于管道沟槽回填工程。为了研究泡沫轻质土回填管道沟槽的路面动力响应特性,以振动加速度和动位移为动力响应指标,开展泡沫轻质土回填段和中砂回填段的路面动力响应现场试验。试验车速分别为20,40和60 km/h,车重分别为空载、半载、满载,共9种试验工况。研究结果表明,泡沫轻质土回填区段测点振动加速度最大值、动位移最大值分别为31.93 mm/s²、6.23μm,而中砂回填区段分别为35.79 mm/s²、6.90μm。振动加速度峰值、动位移峰值均随车重、车速的增加而增大。车重由空载变为满载时,泡沫轻质土回填区段测点动位移峰值变化幅度仅为中砂回填区段测点的15.2%～51.0%;车速由20 km/h增加至60 km/h时,动位移峰值变化幅度为中砂回填区段测点的16.8%～66.8%。泡沫轻质土回填区段振动加速度峰值衰减率、动位移峰值衰...     

矿渣细度及掺量对水泥净浆及胶砂性能影响

通过试验研究,探讨了超细矿渣的细度和掺量对水泥净浆的流动性、凝结时间、抗压强度、化学结合水量以及对胶砂流动性和抗压强度的影响．试验结果表明：随超细矿渣掺量的提高,水泥净浆和胶砂的流动度均增大,且在试验所采用的掺量条件下,细度较小的超细矿渣对水泥净浆及胶砂流动性的改善效果更好;超细矿渣掺量较低时,掺超细矿渣水泥浆体的初凝时间和终凝时间均缩短,超细矿渣掺量较大时,随超细矿渣掺量的增大,水泥浆体的初凝时间和终凝时间延长,且超细矿渣的细度对试验结果影响不明显;随超细矿渣掺量的增大,水泥浆体和胶砂的3d抗压强度变化较小,28d抗压强度提鬲;超细矿渣细度较大时,适宜掺量的超细矿渣可以提高水泥浆体和胶砂的早期抗压强度;超细矿渣对硬化水泥浆体的化学结合水量的影响与对抗压强度的影响规律基本一致。     

非饱和黏性土土水特征曲线的分形特性研究

铁路工程中地基土往往处于非饱和状态,而土水特征曲线是表征非饱和土工程特性的重要关系曲线,进行铁路地基土土水特征曲线的研究,对分析其沉降特性具有重要理论意义。基于Van Genuchten模型,得到非饱和土土水特征曲线空气进气值的理论解;并结合非饱和土孔隙体积的分形模型,得到一种利用Van Genuchten模型参数直接求解分维数的方法。通过非饱和土压力板仪测量4种不同干密度和初始含水率情况下的非饱和黏性土土水特征曲线,分析干密度和初始含水率对非饱和黏性土分维数的影响。研究结果表明:建议的分维数计算方法是合理的;非饱和地基土分维数与干密度近似呈线性关系,并随着干密度的增大而增大;非饱和地基土分维数与初始含水率也近似呈线性关系,但随初始含水率的增大而减小。     

膨胀土损伤增量规律试验研究

进行了原状膨胀土浸水及不浸水的三轴剪切试验过程的CT扫描。提出了密度损伤增量、空隙损伤增量和总损伤增量的概念。发现在剪切过程中随着轴向位移的增大,对于干土样,密度损伤增量开始缓慢地增大,当达到峰值强度后,密度损伤增量开始迅速减小;孔隙体积在一直增大,裂隙在不断扩展;膨胀土的总损伤增量随着剪切位移的增大开始有微小的增量,但是峰值强度过后,开始大幅度的减小,说明开始时,密度损伤增量占优势,且试样被压密,后来孔隙的发展占优势,直接导致膨胀土的破坏。对于湿样,密度损伤增量随加水量的增大呈先增加后减少的变化,空隙损伤增量随加水量的增加而增加,总损伤增量随加水量的增加呈先增加后减少变化趋势,说明后期膨胀占优势,最终导致试样的破坏。     

泡沫轻质混凝土单轴循环加卸载试验研究

为研究循环加卸载对泡沫轻质混凝土力学性能的影响,采用微机控制电子万能试验机对湿密度为700 kg/m~3的泡沫轻质混凝土试样开展3组方案的循环加卸载试验,重点研究循环加卸载对其应力-应变曲线、峰值强度、弹性模量的影响。研究结果表明:随着循环加卸载的进行,应力-应变曲线出现不断迁移的现象,且对于3种试验方案,第一次循环加卸载引起的迁移值最大,而后,采用加卸载方案1、方案2,迁移值随着加卸载次数增加而减小,采用加卸载方案3,迁移值随着加卸载次数的增加先减小后增加;对于3种加卸载方案,峰值强度随着加载幅值的增加而增大,且随着循环加卸载次数的增加而增大;对于3种加卸载方案,第1次加卸载对弹性模量影响最大,而后,对于试验方案1、方案2,弹性模量随着循环加卸载次数的增加而增加,而对于试验方案3,弹性模量随着循环加卸载次数的增加而减小。     

含气量对新拌及硬化自密实混凝土气泡间距系数的影响

采用压力法、AVA仪和硬化混凝土孔隙结构分析仪测试了自密实混凝土的含气量、气泡间距系数与气泡比表面积,研究了含气量和龄期对自密实混凝土气泡间距系数的影响,讨论了具备良好抗冻性能自密实混凝土的临界含气量,探究了新拌自密实混凝土气泡间距系数与硬化自密实混凝土气泡间距系数之间的相关性。结果表明:新拌与硬化自密实混凝土气泡间距系数均随着自密实混凝土拌合物含气量的增加而减小,二者具有良好的相关性;随着混凝土龄期延长,气泡间距系数减小;当自密实混凝土拌合物含气量达到4%及以上时,其硬化体具备良好的抗冻性能。