利用微米尺度计算机断层扫描技术重建水泥石三维微观结构

水泥基材料的微观结构与其性能存在着密切关系.利用微米尺度计算机断层扫描技术这种基于X射线技术及数学方法的测试手段,研究了水泥石的微观结构.通过对选定的水泥基材料局部区域进行X射线逐层扫描之后得到系列二维灰度图像,再通过数学方法和软件将其依次叠加重构成三维图像;然后基于孔、水化产物和未水化水泥熟料颗粒灰度阈值之不同,将其分别标识并分割出来进行单独研究,并可进一步计算其各自体积分数、在空间的分布状态等.     

地下工程防水现状、存在问题及解决措施之研究

地下工程防水层失效导致渗漏的问题,一直未能较好解决。其原因在于没有找到问题的根源,从而导引出正确的防水思路并建立起有效的防水机制。通过持续观察总结,发现混凝土垫层破坏牵连所依附的防水层失效,是地下工程防水问题的根本原因。自防水混凝土又不能脱离外防水层而独当大任。故此,研究并设计一种不依赖于垫层,能够与上部基层混凝土相嵌联的新型防水材料,就成为最佳选择。所以就此进行研究探讨,并提出"嵌联式卷材"理论与技术。该理论、技术抓住了问题的根本,克服了目前防水理论技术的弊端和漏洞,弥补了现有防水材料的缺陷,可以有效实现地下工程防水。有望彻底解决防水问题。     

HDPE防水卷材与EVA防水材料在隧道防水中的对比

对HDPE防水卷材与EVA防水材料在隧道防水工程中应用进行了优劣对比,反映了HDPE防水卷材技术的先进性。     

桥面用防水卷材性能评价与分析

自粘型防水卷材是一种新型的混凝土桥梁桥面用防水材料 ,本文通过对自粘型聚酯毡防水卷材的粘结性能和防水性能试验 ,分析了用于桥面时防水卷材与水泥混凝土桥面板和沥青铺装层的粘结能力及防水效果。此外本文还通过了防水卷材流淌试验 ,评价了各种防水卷材在高温下的流淌变化情况     

路用泡沫混凝土微观孔隙结构特性影响研究

泡沫混凝土的物理特性受其微观孔隙结构的影响.该文利用扫描电镜和Image软件对4组冻融循环下泡沫微观孔隙结构进行分析,并使用丢球算法对不同空隙率和孔径泡沫混凝土的微观孔隙进行模拟,研究微观孔隙结构对弹性模量的影响规律.得出以下结论:泡沫混凝土内部微观孔隙结构及内部的连接破坏程度随着冻融温度和循环次数的增加而加剧;慢速冻融时,其内部破坏多为孔壁破坏,循环冻融时,在破坏力积累作用下使其内部连接发生破坏,并形成贯通裂缝;泡沫混凝土中气泡占比约为60％,多为依附于骨架的细小气泡,既能减轻泡沫混凝土的重度,又能保证其强度;泡沫混凝土的弹性模量会伴随空隙率和孔隙直径的增大而减小.     

西湖泥炭质土微观结构和矿物组成分析

以西湖泥炭质土为研究对象,取不同深度的土进行分析.利用扫描电镜试验(SEM)、X射线衍射(XRD)和X射线能谱仪(EDS)对泥炭质土进行微观结构观察、测定土中常见的微量元素并计算其相对百分比,分析了该土的微观结构组成和矿物成分.实验结果表明:泥炭质土表层(6 m)主要由水云母和二八面体蒙皂石组成,中部(10 m)主要由三八面体绿泥石和二八面体蒙皂石组成,底层(10 m)主要由三八面体绿泥石和二八面体蒙皂石组成.泥炭质土微观结构比较疏松,由土体基质和基质间胶结矿物组成,并存在着大量的孔隙.这决定了泥炭质土物理、力学性质极差,并能很好的说明泥炭质土的流动性.     

布敦岩天然沥青的材料特性与改性机理分析

为了揭示布敦岩天然沥青(BRA)的改性机理,采用四组分试验、X射线衍射试验、X荧光光谱试验和环境扫描电镜试验对BRA的材料特性进行了研究.结果表明,BRA的纯沥青中强极性的沥青质含量高而油分含量低,能显著提高基质沥青的高温稳定性;且BRA岩矿微观孔隙发达,具有极强的吸附自由沥青的能力,结晶程度高的活性矿物质表面和内部均...     

国产环氧沥青桥面防水黏结材料路用性能研究

防水黏结层是桥面铺装结构中的薄弱层,环氧沥青以其优良的黏结、抗刺穿和防水性能在桥面防水黏结层中逐渐得到广泛应用.为了研究环氧沥青的防水黏结性能,试验研究了不同温度时环氧沥青防水黏结材料的力学性能和微观结构,并与SBS改性沥青进行对比.结果表明,SBS改性沥青最佳用量为2.0 kg/m2,环氧沥青防水黏结材料最佳用量为1.0 kg/m2,与SBS改性沥青相比,环氧沥青防水黏结材料具有良好的抗剪切破坏及层间黏结能力.     

国产环氧沥青桥面防水粘结材料路用性能研究

防水粘结层是桥面铺装结构中的薄弱层,环氧沥青以其优良的粘结、抗刺穿和防水性能在桥面防水粘结层中逐渐得到广泛应用。为了研究环氧沥青的防水粘结性能,实验研究了不同温度时环氧沥青防水粘结材料的力学性能和微观结构,并与SBS改性沥青进行对比。结果表明,SBS改性沥青最佳用量为2.0kg/m2,环氧沥青防水粘结材料最佳用量为1.0kg/m2,与SBS改性沥青相比,环氧沥青防水粘结材料具有良好的抗剪切破坏及层间粘结能力。     

电动汽车锂离子电池碳负极扩散应力与微观结构失效机理研究

扩散应力易引起电极体积变化、电极颗粒破裂和脱落,导致电极材料失效,从而引起锂离子电池容量的衰减。为探究不同材料厚度和放电倍率下的扩散应力规律以及扩散应力与微观结构破坏间的关联性,采用试验与仿真相结合的方法进行相关研究。首先,制备3种不同厚度(25、36、48 μm)的石墨负极,与三元正极组装成纽扣全电池;其次,以相同充电倍率(0.2C)、不同放电倍率(1C、2C、5C)在25℃下进行循环测试,为模型验证及微观测试提供样本;随后,根据电化学及扩散力学原理建立电化学-力耦合模型,并通过不同倍率放电工况对模型进行验证;进一步,利用控制变量法,基于所建模型研究不同材料厚度与放电倍率下扩散应力的规律;最后,基于电镜扫描和X射线衍射测试,对循环后的负极形貌及微观结构进行表征,结合模型仿真研究扩散应力与负极微观结构的破坏关联性。研究结果表明:随着放电倍率增大或材料厚度减小,扩散应力增大、负极损坏程度加深,可根据拉伸屈服强度将扩散应力与微观结构变化关系分为2个阶段;进一步,引入剥落指数定量描述微观结构失效,发现剥落指数与扩散应力之间存在幂函数关系。研究结果可为揭示扩散应力与容量损失之间的关联性提供思路。     

CT技术在沥青胶结颗粒材料内部结构分析中的应用

沥青胶结颗粒材料是由沥青、集料和孔隙组成的特殊复合颗粒材料,被广泛地应用于交通基础设施建设中。其性能既受沥青、集料和孔隙的体积含量影响,也受这些因素的空间分布影响,具有结构性、各向异性及不连续性等特点。本文提出了利用CT技术定量评价沥青胶结颗粒材料内部结构性的方法,通过不同扫描参数下的CT扫描,从CT数和CT图像两方面分析了试件内部的初始结构,着重对比了试件内部不同层面孔隙的分布,为评价沥青胶结颗粒材料初始损伤奠定了基础。     

大跨径预应力混凝土桥梁防水粘结层的研究

根据滨州黄河公路大桥结构特点和桥面受力特性,应用三维有限元法,建立计算模型,通过分析荷载对防水粘结层及铺装层层间的剪应力的影响、防水粘结层厚度对其剪应力的影响来确定防水粘结层材料的主要控制指标,并通过室内试验进行验证和完善技术指标;通过几种防水材料的性能试验和模拟现场受力试验的结果比较,选择出性能优良、技术指标满足本桥要求的防水粘结层材料,为防水粘结层的设计与施工提供了系统的技术控制指标。     

桥面铺装防水粘结层室内外试验研究

防水系统是关系桥面铺装及桥梁结构使用寿命的重要因素,文中结合郑州黄河二桥桥面防水工程,对几种桥面防水材料进行了比选,对桥面防水系统施工工艺及质量验收等进行了介绍;根据使用情况,在全方位施工质量控制下,采用防水涂膜材料能满足桥面防水要求.     

沥青混合料冻融劈裂微观结构损伤特性分析

量化研究了沥青混合料冻融劈裂试件微观结构的损伤特性。基于冻融劈裂前后试件的CT图像,以CT值和损伤变量为基础,根据试件内部损伤特征,借助损伤力学基本概念,通过适当的数学假设,建立了冻融劈裂前后沥青混合料试件内部结构CT值分布规律的数学模型。利用CT值和损伤变量实现了对冻融劈裂前后试件内部微观损伤的量化。以损伤力学概念为基础,给出了沥青混合料损伤密度的定义,推导了以CT值表示的混合料密度损伤变量表达式,从而将CT值和损伤变量联系起来。利用损伤变量可以对混合料试件冻融劈裂前后内部微观结构的变化进行对比分析,实现了试件内部微观损伤特性变化的定量对比。对冻融劈裂前后试件上中下3个层位损伤变量的计算结果表明,冻融劈裂后试件各层位相应的损伤变量均有不同程度的增加,与CT图像表明的试件内部损伤明显加剧相吻合。     

新型水泥混凝土桥面防水层性能试验研究

文章通过接触角试验和抗裂试验优选桥面防水材料,确定了其最佳用量与喷涂方式,并且对比了SEAL和SPC两种防水材料在不同的喷涂方式下的防水性能和抗裂性能,研究表明SEAL系列效果比SPC系列效果好。然后通过工业CT观察喷涂防水剂后的渗透情况,发现防水剂能渗透进混凝土里,渗透后混凝土表面密度更大,微观结构更为密实,憎水性能更好。     

胶粉对水泥水化及水泥基材料孔结构的影响研究

为揭示胶粉的掺入对水泥基材料力学性能及抗渗性、抗冻性的影响,文章采用量化的XRD(X射线衍射分析)及压汞试验法,研究不同胶粉掺量对水泥水化及水泥基材料微观孔结构的影响。通过分析了不同胶粉掺量下样品中各物相的质量分数及样品孔径的分布范围及其在总孔隙中的占比,量化研究胶粉改性水泥基材料的水泥水化情况及孔结构分布。研究结果表明:随着胶粉掺量的增加,样品中硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙及铁铝酸四钙呈现逐渐增加的趋势,而钙钒石、氢氧化钙及无定形物则呈现逐渐下降的趋势,说明胶粉抑制了水泥的水化;直径为0~50nm的孔径数量呈现减少的趋势,而大于1000nm孔径则呈现出增大的趋势,说明胶粉的掺入改善了水泥基材料的抗冻性能而降低了力学强度。     

湖底明挖隧道两侧回填材料受力变形特性分析

湖底明挖隧道采用结构自防水与回填材料主动防水的方案,为研究高水位压力对湖底明挖隧道回填材料受力与变形的影响,通过现场试验测试了泥岩层、黏土层在不同埋深(1、5 m)下的土压力和孔隙水压力;利用数值模拟分析了回填层在不同上覆水位(分别为3、5、7和9 m)下的沉降变化规律。研究结果表明:随埋深增加,高水位压力对回填层土压力和孔隙水压力的上升程度加剧。埋深5 m处黏土层的土压力和孔隙水压力均最大;同埋深下泥岩层较黏土层承受的土压力和孔隙水压力较小。随着上覆水位压力增大,回填层累计沉降值不断增大;埋深1 m处黏土层的沉降累计最大,达到0.028 m。相同压力和埋深下,泥岩层的受力与位移较黏土层均较小,作为回填材料更具工程稳定性。     

水泥混凝土桥面防水黏结层材料性能评价分析

防水黏结层是桥面铺装的重要组成部分,桥面防水层对于桥面铺装的使用效果有重要影响,桥面防水黏结材料的选择是否合理影响着桥面的使用性能。用于桥面防水层的黏结材料类型较多,整体而言可分为涂膜类防水层、结构性防水层、卷材类防水层等,结合室内试验和试验路对不同类型防水材料做了性能评价,为桥面防水层材料的选择提供参考,并结合双层式SMA桥面铺装的特点,推荐采用热喷沥青加碎石的结构性防水层。     

基于图像技术的水泥稳定级配碎石加载损伤特征研究

采用工业CT扫描及分析技术手段,对5种不同级配特征水泥稳定级配碎石孔隙分布状态和其中两种混合料的裂纹扩展规律开展研究,讨论了级配对于孔隙分布特征及裂缝类损坏特征的影响。结果表明:经对断层图像分析发现孔隙面积的分布频数与级配的分形维数具有良好的相关性;静态压实的试件,孔隙沿圆柱形试件纵向的分布并不均匀,上端的孔隙率大于下端。另一方面,两组进行单轴压缩的试验表明,水泥稳定级配碎石的准脆性材料特征明显,裂纹的出现对应着材料力学性能的劣化,裂纹增量与荷载的相关性表明:裂纹增量随荷载增加呈现指数增长;从断层图像所反映的裂缝看,端部约束作用将导致试件纵向中间部位的裂缝扩展明显大于端部;连续级配的水稳级配碎石裂缝呈环形分布,而骨架结构的水稳级配碎石的裂缝基本随机分布。     

基于Matlab的沥青混合料内部空隙率测定与分析

为了研究沥青混合料CT图像空隙率大小及其分布特征,基于Matlab图像处理软件对各层位扫描CT图像进行图像增强、图像锐化处理。采用二维最大熵阈值分割法对沥青混合料不同层位的CT图像进行二值化,利用Canny算子模板进行边缘检测,检测出图像边缘内部空隙点数与试件CT图像总点数做熵运算,计算空隙占整个试件的百分率。同时,对试件空隙率检测计算结果差异的显著性进行数理统计检验。结果表明:空隙率随层位呈两头大中间小的分布趋势,验证了沥青混合料内部微观结构的非均匀性;CT图像计算的空隙率均值可以作为试件的空隙率值,同时试验数据结果与图像处理结果具有一致性,表明图像处理具有一定的准确性和可信度。