活性粉末复合胶凝体系的水化特性及微观结构

通过水化放热分析、差热分析、SEM以及BEI(Backscattering Electron Image)等手段对比研究了不同水胶比下活性粉末复合胶凝材料体系的水化放热特点、结合水含量以及水化产物特征;分析了胶凝体系水化硬化后的微观结构及其对宏观性能的影响规律,提出了相应的微观结构模型。结果表明:超低水胶比下活性粉末复合胶凝体系的水化放热速率非常低,约为同组成的普通胶凝体系的50%;体系的水化主要集中在早期;水化硬化后的体系主要包含CSH凝胶、未水化完全的水泥熟料颗粒和活性粉末,这些未水化完全的颗粒内核被致密的水化产物层包裹,从而大大提高了活性粉末复合胶凝体系硬化后的性能。     

水胶比和组成对补偿收缩胶凝材料水化程度与水化产物的影响

利用XRD,ESEM和化学结合水量,研究了具有不同水胶比的硅酸盐水泥、膨胀剂和矿物掺和料组成的复合补偿收缩胶凝材料的水化产物和水化反应程度随水化龄期的变化规律。各种组成的补偿收缩胶凝材料在水化开始后的6h内都处于诱导期,水化产物刚开始形核生长,到24h水化产物大量形成;化学结合水量在第1d迅速增加;一直到第7d,化学结合水量仍然明显增加;此后则增加幅度明显降低在高水胶比条件下,胶凝材料的最终化学结合水量与其水化活性大小成正比。在低水胶比条件下,动力学因素也影响胶凝材料的最终水化程度,使其化学结合水量的增加幅度随水胶比降低而明显降低,而且与胶凝材料的水化活性不成比例。     

水泥-粉煤灰复合胶凝材料水化特性研究

研究了水泥-粉煤灰复合胶凝材料在等水胶比条件下的化学结合水、水化产物与硬化浆体显微结构,探讨了矿物外加剂C和激发剂D的掺入对水泥-粉煤灰复合胶凝材料体系的影响规律。研宄结果表明：矿物外加剂C、激发剂D的加入促进掺粉煤灰的水泥浆体早期的水化速度,改善了水泥石的孔结构,增大了水泥石的密实度,提高了硬化水泥石的早期抗折强度和抗压强度。     

W/C和A/C对水泥乳化沥青复合胶凝材料水化的影响

本文通过采用TAM air水泥水化热分析仪,对一定用量的水泥、乳化沥青以及水组成的复合胶凝材料浆体的水化放热进行了测试,分析了A/C(沥青水泥比)和W/C(水灰比)的变化对水泥乳化沥青复合胶凝材料的水化影响.结果表明:复合胶凝材料的水化放热速率随水化龄期的增加呈先增加后降低的趋势;增加水泥乳化沥青复合胶凝材料中乳化沥青的用量(水灰比一定,增大沥青水泥比)或用水量(沥青水泥比一定,增大水灰比),都能起到降低胶凝材料水化放热速率和延缓水化放热峰出现时间的作用,但前者的效果要比后者显著.     

活性或惰性掺和料对复合胶凝材料水化性能的影响

采用等温量热法、X射线衍射(XRD)和化学结合水量测定等方法,研究了含有不同比例的粉煤灰或磨细石英粉的复合胶凝材料在不同养护温度条件下的水化过程,观察了水化产物量和水化程度随水化龄期变化情况。在掺量相同时,矿物掺和料的种类变化不会对复合胶凝材料的初期水化过程有明显影响,其反应过程仍由其中所含硅酸盐水泥控制。活性的粉煤灰可延迟复合胶凝材料的水化反应,而惰性的石英粉则不会。热激发作用可显著促进粉煤灰的火山灰反应,但对于硅酸盐水泥的长期水化反应有抑制作用。热养护能促使水化初期生成的高含水率的CSH向低含水率的CSH变化;粉煤灰的火山灰反应生成的也是含水率较低的CSH凝胶。     

低水胶比条件下含硅灰或/和粉煤灰的胶凝材料的水化放热特性

采用差分水化量热仪研究了恒温((25±0.3)℃)低水胶比(W/B=0.30)条件下,纯水泥、水泥-硅灰、水泥-粉煤灰二元胶凝材料体系和水泥-硅灰-粉煤灰三元胶凝材料体系的水化放热特性。试验结果表明:相对于纯水泥,水泥-硅灰二元体系的水化诱导期延长,第二水化放热峰放热速率增加,水化减速期的总放热量减小;水泥-粉煤灰二元体系的水化诱导期显著延长,水化减速期后期的放热速率增大,整个水化历程的总放热量减小;水泥-硅灰-粉煤灰三元体系的水化诱导期显著延长,整个水化历程的水化放热速率降低,总放热量减小。     

蒸汽养护对高速铁路轨道板混凝土渗透性的影响

为探明蒸汽养护对采用水泥-矿渣粉复合胶凝材料的轨道板混凝土渗透性的影响规律,研究了不同养护条件下(蒸汽养护和标准养护)轨道板混凝土表面吸水率和抗氯离子渗透性能(6 h电通量和氯离子扩散系数),并分析了不同蒸汽养护最高恒温温度对复合胶凝材料水化程度的影响。试验结果表明:蒸汽养护能有效提高轨道板混凝土材料早期(28 d)和后期(56 d)抗水渗透能力,而对其抗氯离子渗透能力的改善作用则主要表现在早期,对混凝土后期抗氯离子渗透能力影响不明显;在对复合胶凝材料水化程度的影响方面,蒸汽养护会显著加快水泥-矿渣粉复合胶凝材料体系的水化进程,有利于提高水化产物密实度,蒸汽养护最高恒温不超过60℃对提高水泥基胶凝材料抗渗性更加有利。     

纳米水化硅酸钙在免蒸养轨道板中的应用研究北大核心

采用水化微量热仪等测试手段研究了纳米水化硅酸钙(N‑C‑S‑H)对水泥水化及砂浆抗压强度的影响,并开展了基于N‑C‑S‑H的免蒸养轨道板的试应用。结果表明:掺加N‑C‑S‑H能提高水泥的水化放热速率和总水化放热量,且当N‑C‑S‑H掺量超过6.0%后,水泥水化放热第二峰值不再继续提高;掺加N‑C‑S‑H能显著提高砂浆8 h和12 h抗压强度,且随着N‑C‑S‑H掺量的增加,砂浆抗压强度先提高后降低;在25℃养护条件下,掺加1%N‑C‑S‑H可达到轨道板混凝土免蒸养强度要求。     

保温养护方式下水化硅酸钙晶种对混凝土性能的影响

研究了保温养护方式下掺入水化硅酸钙晶种对混凝土水化放热、力学性能、抗冻性能和抗氯离子渗透性的影响,并分析了晶种对水化产物孔结构和微观形貌的影响。结果表明:在保温养护方式下掺入晶种会加速水泥早期水化,增大混凝土温升速率,提高混凝土早期抗压强度,但对混凝土后期强度影响不大;与蒸汽养护方式相比,保温养护方式下掺入晶种提高了混凝土的抗冻性,降低了混凝土的抗氯离子渗透性。这是由于水化硅酸钙晶种的掺入优化了水泥水化产物的孔结构,改善了水化产物微观形貌。     

速凝剂主要组成对水泥水化影响机理研究

研究目的:速凝剂是喷射混凝土施工中重要的材料,偏铝酸钠(NA)和硫酸铝(AS)作为有碱和无碱速凝剂的主要组分,对喷射混凝土性能影响显著。为系统研究速凝剂主要组成对水泥水化影响机理,本文通过凝结时间、等温量热仪、XRD-Rietveld全谱拟合及扫描电子显微镜研究偏铝酸钠(NA)和硫酸铝(AS)对水泥水化历程、特征水化产物及水泥石微结构的影响。研究结论:(1) NA和AS提高了水泥早期水化放热速率及放热量,大幅度加速了水泥的凝结;(2)掺入NA和AS显著加速了C_3A的水化速率并分别生成以六角板状AFm及棱柱状AFt为主的特征水化产物;(3) NA和AS加速了C_3S早期水化,但是早期特征水化产物AFm和AFt抑制了C_3S后期进一步水化,使得1 d和3 d后C_3S水化速率相对于空白组明显放缓;(4)掺入NA和AS明显提高了水泥早期水化速率,但降低了后期水化速率,使得C-S-H凝胶生长不充分,EDS显示养护28 d后水泥石中C-S-H凝胶Ca/Si均高于空白组,这是由于掺入NA和AS早期生成的致密水化产物层包裹了水泥矿物,从而延缓了后期水化进程;(5)本研究成果可为喷射混凝土早期水化特征及强度发展规律研究提供理论依据。     

CRTSⅢ型板式轨道充填层SCC在 水-动荷载作用下的性能变化

采用MTS试验机对典型板式轨道充填层用自密实混凝土(self-compacting concrete,SCC)进行抗压疲劳测试,分析在动荷载、动荷载+饱水2种条件下,SCC动态性能、吸水率、抗压强度以及残余应变等参数的变化。研究结果表明:随着动荷载次数的增加,各组SCC动态性能和抗压强度均降低,而吸水率和残余应变均增大。SCC在动荷载作用100万次时,动荷载+饱水组较动荷载单独作用组的动态弹性模量、动态剪切模量、动态泊松比和抗压强度分别降低了4.5%,2.4%,5.2%和6.7%,而纵向残余应变增大了8.9%,横向残余应变增大了6.4%,疲劳损伤度D增大了2.4%。水和动荷载的共同作用加速了SCC性能的劣化。     

客车振动舒适性评价方法在 瞬变风环境下的应用

瞬变风环境下铁道客车的振动情况较为复杂,为准确评估旅客乘坐感受,采用动力学仿真与实车试验相结合的方法,对瞬变风环境下客车振动情况与舒适性进行评价。分析兰新客专线实车试验中乘客对振动的感觉及仿真得到的舒适性值后发现,随着车速以及外部气动载荷变化次数的增加,车辆振动越来越剧烈,舒适性指标有变差的趋势;各工况中当车辆以200km/h速度运行且受到连续瞬变气动载荷作用时振动舒适性指标最差。在瞬变风环境下,GB5599,ISO2631和UIC513方法的评价结果有一定差异,原因部分来源于各方法频率加权的差别,导致各指标对横、垂向加速度频域峰值的放大作用不同。     

3000万次列车荷载作用下Ⅲ型板式轨道力学性能演化试验

利用CRTSⅢ型板式轨道-路基结构足尺试验模型,模拟高速列车荷载作用,进行3 000万次疲劳试验,对扣件刚度、隔离层刚度及各部件加速度的演化规律进行分析。研究结果表明:扣件动静刚度均随荷载作用次数增幅分别为116%和30%,动静刚度比呈线性增加,疲劳荷载作用到1000万次左右时,动静刚度比达到1.5;根据试验结果拟合得到隔离层刚度与荷载作用次数呈二次函数关系,相关系数为0.975,据此可以预测3 600万次时刚度达到最大值,约为初始刚度2.4倍;钢轨及轨道板加速度降幅分别为63%和34%,底座加速度增幅为54%;研究成果可为CRTSⅢ型板式轨道状态评估研究及养维策略制定提供参考。     

分级加载下铁路路基粗粒土 动力特性研究

利用大型动三轴试验仪对铁路路基粗粒土填料开展分级加载的循环三轴试验,分析围压、加载频率对粗粒土动应力-动应变关系、动弹模以及阻尼比等动力特性的影响。试验结果表明:随着围压或频率的增加,土体的动强度、动弹性模量和阻尼比均增大;动应变较小时频率或围压对阻尼比的影响较小,动应变较大时频率或围压对阻尼比影响较大。在试验基础上建立基于Hardin-Drnevich骨架曲线和符合广义Masing准则的粗粒土非线性动本构模型,并在ABAQUS中UMAT二次开发平台编制相应的子程序。通过与试验结果比较,验证了粗粒土非线性动本构模型的正确性。     

约束于圆弧的路线平面直线段重构算法

提出一种利用一组(x,y)直角坐标点拟合与给定的圆弧相切的直线的算法。该算法遵循总体最小二乘准则来构建约束于圆弧的拟合直线的数学模型,在分析函数单调隔根区间的基础上,利用反拉格朗日插值迭代法计算出函数在定义域内的所有数值根,再经最小二乘准则检验获得数学模型的解,即拟合直线的回归参数。研究结果表明:拟合数学模型简明,基于单调隔根区间的迭代算法稳健,速度快,效果优,可用于重构路线平面的精确几何参数。     

短期集中荷载作用下伏既有浅埋盾构隧道力学行为分析

某新建立交桥跨越地铁盾构隧道,受跨度影响需架设临时支墩。由于下伏盾构隧道埋深较浅,桥墩的设置及其所施加的荷载将导致赋存于土层中的盾构隧道结构产生附加应力和变形。通过数值模拟分析临时钢便桥支墩集中荷载对隧道结构的内力及位移所产生的影响,以进一步指导施工,规避风险。研究结果表明:所得集中荷载作用下盾构隧道拱顶最大沉降变形与径向收敛变形、隧道衬砌所受内力均未超过控制标准。     

隧道边仰坡滑塌处治及二次进洞施工技术实例研究

以太真隧道工程为例,采用现场调查、数值模拟和现场监测技术,针对隧道进洞施工过程中的边仰坡滑塌机理、处治措施以及二次进洞技术开展研究。研究结果表明:软弱地层条件下,强降雨是诱发依托工程边仰坡滑塌的主要原因。雨水下渗弱化岩土体强度,在隧道进洞施工扰动下,形成贯通性塑性带,进而导致山体大范围坍塌。综合考虑滑塌体本身的稳定性以及隧道再次进洞施工的扰动影响,系统性地提出边仰坡处治以及隧道二次进洞方案,包括:适度清除坍塌体、局部刷方减重+抗滑桩、锚索(杆)加固以及反压回填的边仰坡防护措施;基坑明洞法穿越坍塌体、浅埋暗挖法(加强支护结构和采用双侧壁导坑开挖法)穿越塌方影响段的隧道二次进洞施工技术。数值模拟和现场实测均表明,经综合处治后的边仰坡在隧道二次进洞过程中处于稳定状态,上述方案是可靠的。     

一种考虑中点偏移的 三电平逆变器容错控制策略

对一种具有容错能力的NPC三电平逆变器进行研究。分析传统的SVPWM容错控制算法,发现传统SVPWM容错控制算法会导致中点电位偏移。中点电位偏移会影响电压矢量,进一步导致线性调制区域减小。为了抑制中点电位偏移,提出在合适的扇区补偿参考电压幅值的策略,并给出补偿量的计算方式。最后通过实验验证该容错控制策略能够在逆变器故障后保障逆变器继续工作的同时有效控制中点电位偏移。     

基于排队论的中硬围岩长大隧道 施工机群优化配置方法

针对隧道施工过程中各作业线内部产生的机械排队作业现象,采用随机过程排队论方法以Ⅲ级围岩为例研究中硬围岩长大隧道施工循环作业线中机械配套问题,提出顾客为有限源的M/M/1/m/m排队系统的求解方法,由此得到基于快速施工的最优机械配套方案。结合黄岩隧道妹子娘冲斜井段的工程实例,得到Ⅲ级围岩下出碴运输系统以及锚喷支护系统的最优配置,可为工程实际施工提供一定参考。     

不同运行方式对高速地铁气动效应的影响

为了研究时速140km/h高速地铁列车以不同运行方式在隧道中运行时的气动效应,采用三维、可压、非定常N-S方程的数值计算方法,对地铁列车由明线驶入隧道及站间运行时产生的气动效应进行数值模拟,分析不同运行方式对高速地铁隧道气动效应的影响。研究结果表明:列车站间运行时,车体表面测点压力峰峰值沿车长方向基本不变;而列车由明线驶入隧道时,车体表面测点压力峰峰值从头车向尾车逐渐降低。2种运行方式下的隧道壁面测点压力峰峰值均在中间风井处达到最小值。并且列车由明线驶入隧道时的最大车体表面和隧道壁面压力峰峰值分别为列车站间运行时的1.37倍与1.49倍。不同列车密封指数下,列车由明线驶入隧道时的车内压力变化均大于列车站间运行时的车内压力变化。因此,地铁列车由明线驶入隧道时的空气动力学效应比站间运行时更加不利。