基于不同流变模型下粉煤灰对水泥净浆流变性能的影响

采用Rheology QC旋转黏度计研究粉煤灰掺量对水泥净浆流变性能的影响,并分别采用Bingham流体模型和Herschel-Bulkey(H-B)模型对浆体的流变曲线进行拟合,分析不同粉煤灰掺量对浆体屈服应力、塑性黏度、触变环面积、临界剪切速率以及流变指数的影响。研究结果表明:采用Bingham流体模型拟合得到水泥-粉煤灰复合浆体的屈服应力、塑性黏度以及触变环面积等流变参数均随粉煤灰掺量的增加先降低后升高,当粉煤灰掺量为50%时,各流变参数降为最低。采用H-B模型拟合得到水泥-粉煤灰浆体的流变行为则为浆体先呈现剪切变稀后出现剪切增稠,浆体剪切变稀或剪切增稠的程度均随粉煤灰掺量的增加而增加,浆体的临界剪切速率随粉煤灰掺量的增加出现先降低后升高,当粉煤灰掺量为40%左右时,浆体的临界剪切速率最低。     

水泥-粉煤灰浆体流变特性及其机理研究

采用Rheolab QC型旋转黏度计研究水泥-粉煤灰浆体的流变性能,分析粉煤灰掺量和剪切速率对浆体的流变模型、屈服应力、塑性黏度、触变性、临界剪切速率以及剪切增稠作用的影响。研究结果表明:随粉煤灰掺量增加,基于Bingham模型进行描述的水泥-粉煤灰浆体剪切应力与剪切速率的线性相关性逐渐降低。浆体的屈服应力、塑性黏度、触变性和临界剪切速率等流变参数随着粉煤灰掺量的增加而降低,当粉煤灰掺量约为50%时,各流变参数均降为最低。在较低的剪切速率下水泥-粉煤灰浆体的塑性黏度显著减低,浆体呈现显著的剪切稀化,然后随剪切速率的增大浆体的塑性黏度增大,浆体出现了剪切增稠。增大粉煤灰的掺量,降低了浆体由剪切变稀向剪切增稠转变的临界剪切速率,使浆体在较低的剪切速率下出现剪切增稠。粉煤灰颗粒在水泥浆体中的"滚珠效应"、"减水润滑效应"以及"比表面积效应"是造成浆体流变性能变化的重要原因。     

新拌水泥浆体在不同流变模型下流变参数表征适用性研究

为研究新拌水泥基材料在不同流变模型下流变参数的表征适用性,采用Anton Paar MCR 102型流变仪测试得到不同组成参数的水泥基材料稳态流变曲线,并分别采用Bingham模型、Modified Bingham(M-B)模型和Herschel-Bulkley(H-B)模型对流变曲线进行拟合,得到新拌水泥基材料在不同流变模型下的流变参数.研究结果表明:采用Bingham模型能够较好地表征塑性黏度,采用H-B模型能够较准确地表征动态屈服应力.当采用H-B模型拟合得到的流变指数n的范围在00时,浆体表现为剪切增稠,当c<0时,浆体表现为剪切稀化,且|c/μ|越大,浆体增稠或稀化的程度越大.当浆体临界剪切速率较大(≥30 s-1)或流变曲线在测试段内呈现非单调递增时,宜对流变曲线进行分段拟合.     

石灰石粉对水泥-粉煤灰砂浆流变行为影响的研究

采用RHEOLAB QC型旋转黏度计研究石灰石粉对水泥-粉煤灰砂浆流变性能的影响,并采用Bingham流体模型拟合了所测浆体的屈服应力和塑性黏度,采用POWER LAW流体模型拟合所测浆体的流变指数。研究结果表明:在水泥砂浆中分别掺入石灰石粉和粉煤灰后,显著降低了砂浆的屈服应力,改变了砂浆的塑性黏度,增大了砂浆的流变指数,降低了砂浆剪切变稀的程度,改善了砂浆的工作性。水泥-粉煤灰砂浆中,随着石灰石粉掺量的增加,砂浆的屈服应力和塑性黏度均增大,当石灰石粉掺量不大于14%时,砂浆的屈服应力增大不显著,当石灰石粉掺量低于8%时,砂浆的塑性黏度增大不明显。当石灰石粉掺量大于22%以后,砂浆流变指数降低,砂浆剪切变稀的程度增大。石灰石粉的密实填充、形状尺寸、比表面积和浆体体积等四大效应是造成砂浆流变性能变化的重要原因。     

铁路桥梁钻孔桩泥浆黏度及流变特性研究

通过试验研究了铁路桥梁钻孔护壁泥浆的黏度及流变特性.结果表明,泥浆的黏度随密度的增加呈增加趋势;500 mL马氏漏斗黏度和946 mL马氏漏斗黏度与塑性黏度和屈服值之间均呈线性相关关系;黏土泥浆的流变特性与密度有关,密度为1.15g/cm3以上的黏土泥浆属于带屈服值的假塑型流体,密度为1.10g/cm3的泥浆属于假塑型流体,密度为1.05g/cm3的泥浆则属于牛顿流体.膨润土泥浆系属于带屈服值的假塑型流体,而且屈服应力随着密度的增加而增加.     

SAP对沥青胶浆物理力学性能的影响研究

超吸水性树脂(SAP)有着良好的吸水和保水能力,在水泥基材料中得到了广泛的应用,但在沥青材料中的应用却鲜有研究。以SAP在工程材料领域广阔的应用前景为背景,通过温度扫描试验、多重应力蠕变恢复试验、线性振幅扫描试验、浸水拉拔试验以及扫描电镜试验对SAP替代不同掺量的矿粉(10%,20%,30%,40%)后改性沥青胶浆的基本物理力学性能进行研究。试验结果表明：当SAP等体积替代矿粉后,G*和G*/sin δ在矿粉替代量为10%时达到最大,超过10%后下降,并且掺量越多下降幅度越明显;SAP对沥青胶浆的相位角的影响较小;SAP的掺量为10%时,沥青胶浆表现出最佳的蠕变恢复能力;SAP等体积替代不超过10%的矿粉时,疲劳寿命有一定的提升,但超过10%后开始下降,并且掺量越大疲劳性能越差。SAP在干燥状态下对沥青胶浆与集料之间的黏附性影响很小,浸水后拉拔强度随着SAP掺量的增加略微下降,因此水损害指数逐渐下降;沥青胶浆在干燥状态下的破坏主要是黏聚破坏,而浸水之后的破坏状态为黏附破坏与黏聚破坏共存。SAP微观样貌形态与矿粉十分相似,矿粉和SAP均能够均匀地分散在沥青当中,但由于SAP呈弱酸性,沥青...     

考虑道砟嵌入作用的有砟轨道基床表层变形行为研究

为研究有砟轨道道砟嵌入现象及其对基床表层变形行为的影响，开展以道砟碎石-基床粉土双层试样为研究对象的动三轴试验，分析道砟嵌入对基床表层变形行为的影响，探讨基于道砟嵌入指标的基床表层变形行为标准。试验结果表明，道砟嵌入使得道砟碎石-基床粉土试样的粉土表层出现道砟槽痕并发生侧向变形，同时承受动荷载的能力降低；提高动应力水平和增加粉土含水率会加剧道砟嵌入程度；道砟碎石-基床粉土试样的破坏模式可分为剪切破坏型和软化破坏型；基床粉土含水率较低时，道砟碎石-基床粉土试样整体变形主要源于道砟和粉土的压缩变形，而当粉土含水率较高时，道砟嵌入引起的轴向和侧向变形则较为显著；当粉土处于最优含水率时，道砟嵌入速率为2.9×10^-5 mm/s时道砟碎石-基床粉土试样达到塑性安定极限，而当粉土处于天然含水率和饱和含水率时，塑性安定极限对应的道砟嵌入速率则为1.4×10^-4 mm/s。     

铁路桥梁钻孔泥浆携带出孔钻渣粒径分析

流变特性试验结果表明,铁路桥梁钻孔黏土泥浆和膨润土泥浆体系的流变特性可以采用宾汉模式来描述。分析表明,泥浆携带钻渣粒径与上升速度、泥浆的密度和黏度有关。在常规泥浆运动速度的条件下,取泥浆的塑性黏度为绝对黏度,研究泥浆的密度和黏度对携带钻渣粒径的影响,结果表明,相对于泥浆的密度,泥浆黏度对携带钻渣粒径大小的影响更明显。     

考虑剪切速率和剪切面积影响土石混合体直剪试验

选取云南虎跳峡龙蟠右岸地区分布的土石混合体,基于室内大型直剪仪对土石混合体进行不同剪切速率下的直剪试验。为消除大型直剪试验过程中实际剪切面积变化对试验结果的影响,建立基于圆形剪切盒剪应力的修正公式,在此基础上得到考虑与不考虑实际剪切面积变化影响的剪应力-剪切位移曲线。经过对比分析,发现相同剪切位移时,修正后剪应力比修正前有不同程度提高,随着剪切位移的增加,其提高程度也随之增大;用修正后的剪应力-剪切位移曲线获取的内摩擦角比用修正前的实验曲线获取的指标值偏大,而用修正后的实验曲线获取的黏聚力比用修正前的实验曲线获取的黏聚力偏小;剪切速率对峰值剪应力的影响随着法向应力的增大而愈加明显;不同剪切速率下内摩擦角有一定的差别,但总体趋势是随剪切速率增加而增大;而不同剪切速率下黏聚力差别较大,总体趋势是随着剪切速率的增加而减小。在此基础上,提出不同剪切速率条件下内摩擦角和黏聚力的计算公式,经过实例验证分析发现理论计算值和试验值误差较小,初步验证了该公式的有效性。     

含碳酸盐掺合料复合胶凝材料净浆流动特性研究

对比研究了含碳酸盐掺合料复合胶凝材料净浆的流动度和黏度.结果表明,碳酸盐复合胶凝材料净浆流动度与其黏度具有负相关性,即净浆流动度越大、其黏度越小;掺量在15%～20%、颗粒D52在5～9μm时碳酸盐掺合料能够改善复合胶凝材料净浆流动性,表现为提高其净浆流动度、降低其黏度;粉煤灰、矿渣的加入能够进一步降低含碳酸盐掺合料复合胶凝材料的黏度,提高其净浆流动度.     

水粉比对不同类型自密实混凝土剪切变形行为的影响

采用RHM-3000 ICAR混凝土流变仪测试了水粉比对粉体型自密实混凝土、黏度改性剂型自密实混凝土和粉体-黏度改性剂复合型自密实混凝土剪切变形行为的影响,分析了Herschel-Bulkley模型(H-B模型)以及改进Bingham模型对流变曲线的适用性。结果表明:3种自密实混凝土坍落扩展度与含气量接近,屈服应力均随水粉比增大而增大,塑性黏度均随水粉比的增大而减小;自密实混凝土剪切变稠程度随水粉比的增大而降低,并存在由剪切变稠向剪切变稀过渡的临界水粉比;H-B模型和改进Bingham模型均可用于表征自密实混凝土的剪切变形行为,二者具有良好的相关性,但是改进Bingham模型二阶参数与塑性黏度的比值对剪切变形行为的变化更为敏感;黏度改性剂型自密实混凝土剪切变形行为对水粉比的变化最为敏感,粉体型自密实混凝土次之,粉体-黏度改性剂复合型自密实混凝土敏感性最低。     

烧失量和细度对粉煤灰浆体流变特性的影响

为研究烧失量和细度指标对粉煤灰浆体流变特性影响规律的差异性,选择了烧失量相当、细度相差较大和细度相当、烧失量相差较大的三种粉煤灰,并对其净浆浆体的流动度和马歇尔流出时间等流变特性指标进行了测试。试验结果表明:在对粉煤灰流变特性的影响因素中,烧失量的影响程度大大高于细度,即细度相当时,粉煤灰烧失量越小,其浆体的流动度值越大,马歇尔流出时间越短;当烧失量较小时,即使粉煤灰细度较大(即粒度较粗),仍具有与Ⅰ级粉煤灰相当的减水能力。这也反映出在选用粉煤灰时,只要烧失量指标满足标准要求,可适当放宽对细度的上限要求,即可拓宽粉煤灰料源的范围。     

基于宾汉模式的桥梁桩基钻孔泥浆流变特性初步研究

通过试验及数值计算探讨了桥梁桩基钻孔泥浆不同黏度下的流变特性。结果表明,泥浆的黏度随密度的增加呈增加趋势;马氏黏度、有效黏度和有效黏度与泥浆密度的比值呈线性关系;泥浆属于宾汉流体,泥浆的流变特性与其密度有关,泥浆的黏度和静剪切力以及流变曲线的斜率均随着密度的增加而增加。     

风化花岗岩及水泥稳定土的动模量影响因素研究

动模量是土动力学的重要参数,从风化花岗岩的物理指标入手,通过风化花岗岩及其改良土的动三轴对比试验,研究各种因素与动模量的相关关系。结果表明:风化花岗岩的动模量随动应力增加而减少,随围压增加而增加,随密实度呈幂函数关系增加;在最佳含水量附近,全风化花岗岩的动强度和动模量有最大值;随水泥掺入量增加而增加,若试样的水泥含量超过11%,动模量不随动应力的变化而变化。     

长江阶地粉质黏土相似材料配比试验研究

为确定长江阶地粉质黏土相似材料配比方案,本文研究原材料间配比关系。基于三因素三水平正交试验设计方法,以滑石粉、膨润土、石英砂和水为原料,配置基坑模型试验粉质黏土相似材料,通过剪切试验获取九组配比方案的黏聚力和内摩擦角两个物理力学指标,采用极差法和方差法分析各因素的敏感性与显著性,研究滑石粉、膨润土、石英砂以及水含量对黏聚力和内摩擦角的影响规律。结果表明:极差法与方差法分析结果具有一致性,两种方法能合理判断各因素对考察指标的敏感性与显著性;膨润土掺量虽少,但对粉质黏土的黏聚力有很大程度的影响,其次为滑石粉含量,当滑石粉含量增多时,相似材料黏聚力逐渐增大;滑石粉含量为相似材料内摩擦角的主要控制因素。试验方法和结果可为其他模型试验中土质相似材料的配比提供参考。     

浸水作用下重载铁路基床动回弹模量衰减规律

以包神铁路某病害段土体为研究对象,制备不同压实系数、不同含水率的试样,利用GDS动三轴系统进行模拟浸水状态下的动力特性试验;使用自行研制的常水头马氏瓶模拟雨水自然浸入基床,构建动力湿化环境,研究浸水作用下重载铁路基床动回弹模量衰减规律及敏感影响因素。结果表明:浸水过程会打破土体的动力稳定状态,引发塑性应变的持续累积以及动回弹模量的持续衰减,累积程度和衰减规律受到压实系数的显著影响;压实系数为0.96的土体在浸水作用下循环加载至50000次时其累积塑性应变小于3%,而压实系数分别为0.9和0.93土体的累积塑性应变皆大于10%;压实系数越大的土体在浸水作用下动回弹模量衰减程度越大,压实系数分别为0.9,0.93和0.96的土体在浸水作用下其动回弹模量分别衰减22%,32%和42%;不同初始含水率土体的累积塑性应变和动回弹模量衰减规律相近。在试验数据基础上,提出了用动回弹模量构建的动力湿化作用下的土体软化模型,该模型体现了土体刚度受压实系数显著影响的特性,且具有较好的适用性。     

剪切速率对黏土不排水强度影响的试验研究

通过三轴试验和直剪试验,研究了剪切速率对于饱和黏土三轴不排水抗剪强度与固结快剪强度的影响.对于固结不排水三轴试验结果分析表明,随着剪切速率的增加,三轴固结不排水强度和内摩擦角不断增大;随着剪切速率的增加,固结直剪强度和内摩擦角不断减小;固结压力较小时,剪切初期速率对于应力应变关系的影响较小;固结压力较大时,速率的影响更显著.     

高速铁路路基基床表层低细颗粒含量级配碎石冻胀机理研究

在我国寒冷地区,高速铁路路基的防冻胀结构设计,是需要重点考虑的问题。在高速铁路路基的设计施工中,采取了控制细颗粒含量、设置隔水层、加强排水等一系列防冻胀措施,但铁路路基冻胀病害仍时有发生。为了掌握高速铁路路基基床表层冻胀病害特点及原因,对低细颗粒含量的级配碎石填料进行了试验研究。结果表明:随着细颗粒含量的增加,级配碎石的冻胀敏感性增加,冻胀量增大;且细颗粒含量越大,外界水分对路基填料土体的冻胀影响越大;土体的渗透系数越大,其抗冻能力越强,当渗透系数大于10~(-3)时,土体的冻胀系数小于1;通过对低细颗粒含量级配碎石冻胀机理的分析,得出粗颗粒骨架接触部位的水及粘粒颗粒是引起低细颗粒含量级配碎石冻胀的主要原因。     

超固结土三轴率敏性特性及影响因素分析

为建立超固结土的弹黏塑性本构模型并预测其长期变形,研究土体不同应力历史的时间相依变形特性,采用土体率敏性三轴试验,对预加800k Pa有效应力历史的饱和黏土开展不同加载速率下的三轴剪切试验,并通过改变有效围压(50,100,200和400kPa)、细砂含量(占比0%,10%和20%)和加载速率(0.5625%/min,0.037 5%/min和0.002 5%/min)等方式,深入探讨超固结比、黏性以及应变速率对土体变形特征的影响,引入能通过试验测定的应变率参数ρ来表征黏土率敏性大小。试验结果表明:归一化不排水抗剪强度随超固结比(OCR)单调递增;随着OCR的增大,土体剪胀软化越明显;应变速率与土体的抗剪强度呈半对数线性关系;随着含砂的降低,土体的黏性增大,剪胀软化也越明显;率敏性随超固结比的增大而增强,土体黏性越大率敏性就越显著。     

基底模量对路基振动压实能量影响的数值计算分析

路基填筑时,基底模量的大小对上层振动压实具有较大影响。利用ABAQUS软件对两层土体现场振动压实和室内击实试验进行数值模拟,分析这两种情况中上层土体单位体积应变能最小值随基底模量的变化规律,表明基底模量对振动压实和击实试验应变能的吸收均具有较大影响,应变能最小值随着基底模量的增大而增大,呈非线性变化。归一化分析表明,振动压实与击实试验应变能最小值之比随着基底模量与上层模量之比减小而减小。当基底模量与上层模量之比超过0.8时,压实应变能最小值归一化比值超过0.9;当基底模量与上层模量之比超过0.6时,归一化比值超过0.8。这个结果对现场诸多工况具有参考意义。