聚合物骨架空隙混凝土细观模型及结合料的受力分析

基于聚合物骨架空隙混凝土的力学性能在很大程度上依赖于结合材料的力学性能,运用有限元计算方法研究结合料的性能和其厚度对聚合物骨架空隙混凝土的影响,可以减少试验工作量、优化聚合物骨架空隙混凝土材料的配比设计。有限元计算时,针对聚合物骨架空隙混凝土"弹性结合料+骨料+空隙"的构造特点,细观计算模型中考虑了混凝土内部的构造空隙;针对结合料厚度较小的特点,采用了细观单元建模,材料参数取值采用了试验结果的代表值。结果表明,计算值和试验值吻合较好,说明细观模型能够较好模拟弹性聚合物骨架空隙混凝土的力学特性;聚合物骨架空隙混凝土采用较厚的聚合物水泥结合料对聚合物骨架空隙混凝土材料的整体受力有利。     

基于骨架原则的再生骨料多孔混凝土配合比设计方法探讨

通过试验与设计研究,提出一种以骨架原则设计的、适用于再生骨料多孔混凝土配合比设计的新方法。再生骨料以饱和面干状态为基准,参考ATPB-25开级配沥青稳定碎石排水基层的级配范围,按照骨架-空隙结构设计再生粗骨料级配;依据再生骨料多孔混凝土设计的目标空隙率,采用体积法计算单位水泥用量、用水量、再生骨料用量。对于C20再生骨料多孔混凝土的配合比设计,当目标空隙率为15%,坍落度为10~20 mm时,水灰比为0.30,砂率选取8%为宜,且C20再生骨料多孔混凝土的试验室配合比为水泥∶水∶饱和面干再生骨料A∶饱和面干再生骨料B(4.75mm)∶再生骨料B(4.75mm)∶砂=274∶82∶1 101∶493∶62∶136。     

2.36～4.75mm档材料对沥青混合料性能指标影响分析

保持4.75 mm以上粗骨料骨架结构不变,通过变化2.36～4.75 mm材料用量,对粗骨架进行不同程度的拔开,设计出不同的矿料级配组合,采用Superpave旋转压实仪成型试件,对不同级配组合的混合料进行体积指标性能分析,得出2.36～4.75 mm档材料对混合料性能指标的影响规律,并从中优选出骨架结构好、有利于施工的合理级配,指导施工。     

骨料组成对混凝土吸水特性的影响研究

为研究骨料组成对混凝土吸水特性的影响,试验采用不同种类的骨料级配,以开口孔隙率和毛细吸水能力为评价指标,进行了混凝土吸水性试验研究。结果表明:提高砂率会降低混凝土的开口孔隙率,同时会增强混凝土的毛细吸水能力;随着橡胶粉掺量的增加,混凝土的开口孔隙率会增大,同时也会减弱混凝土的毛细吸水能力;普通橡胶集料混凝土的毛细吸水性能弱于普通混凝土。     

不同骨料粒径对透水混凝土性能影响研究

为研究碎石骨料粒径对透水混凝土性能的影响,采用室内试验方法,对比分析了在不同水灰比条件下骨料粒径变化对透水混凝土力学性能、物理性能及透水性能的影响规律。研究表明:水灰比的增大会降低不同骨料粒径透水混凝土的综合性能;增大骨料粒径会减小混凝土的抗压、抗折强度,但会增大混凝土的孔隙率和透水系数,综合考虑骨料粒径对透水混凝土力学性能、物理性能和透水性能的影响,水灰比控制在0.25～0.30之间,骨料粒径选择9.5～16 mm玄武岩碎石制备的透水混凝土综合性能相对较优,其结论可为类似路面透水混凝土骨料粒径的选择和研究提供借鉴和参考。     

骨架密实结构水泥稳定碎石粗集料抗破碎性能研究

粗集料形成的骨架结构对骨架密实结构水泥稳定碎石路用性能有较大影响。在室内利用振动压实设备对不同级配4.75～26．5mm的粗集料进行上振压实,并对压实后的粗集料进行了破碎情况试验。试验结果表明粗集料的破碎程度不但与压实后粗集料的孔隙率而且与集料中较粗颗粒含量有关。在几种级配形式中连续级配粗集料在压实后孔隙率最小,集料中粗颗粒含量适中,故破碎程度较小。     

透水混凝土强度与渗透性影响因素及效应分析

为了探讨不同骨料级配、水胶比、减水剂用量和外掺砂率对透水混凝土的强度与渗透性的影响，采用控制变量法进行透水混凝土20组配合比设计，并分别对抗压强度(f_cc)、抗折强度(f_f)、透水系数(k)以及有效孔隙率(ρ_e)进行测试。结果表明：1)骨料级配、水胶比、减水剂、外掺砂砂率均对透水混凝土性能产生显著影响，当骨料为单一粒径4.75 mm～9.5 mm的粗骨料、水胶比为0.27、减水剂用量为0.3%时，透水混凝土强度达到最高；2)随着外掺砂含量的增加，透水混凝土的强度呈先增大后减小的趋势，外掺细骨料后透水混凝土的最佳水胶比增大；3)根据强度变化规律，确定最优砂率为4%,抗压强度可达18.55 MPa,透水系数为3.54 mm/s; 4)通过探究透水混凝土强度与渗透性之间的平衡关系，确定最优配合比，即骨料为单一粒径的4.75 mm～9.5 mm粗骨料、水胶比为0.28、减水剂用量为0.3%、外掺砂率为4%,使实际工程中透水混凝土强度与渗透率均满足要求。     

水泥稳定碎石强嵌挤型骨架密实级配研究

为了提高水泥稳定碎石路用性能,分析了水泥稳定碎石组成结构对性能影响规律,提出级配设计原则和强嵌挤骨架密实级配,并通过室内试验验证了其路用性能。结果表明:强嵌挤骨架密实级配中9.5mm以上集料、4.75mm以下集料和0.075mm以下集料用量多,4.75～9.5mm集料用量少;强嵌挤骨架密实级配矿料的CBR值比规范骨架密实级配矿料提高了8%～14%;与规范骨架密实级配水泥稳定碎石相比,强嵌挤骨架密实级配水泥稳定碎石28天抗压强度、极限强度和劈裂强度分别提高了6%～12%、8%～20%、8%～15%。     

基于X-ray CT和离散元法级配离析对沥青混合料骨架结构力学性能的影响

为从细观角度探究分析级配离析对沥青混合料骨架结构力学性能的影响,基于X-ray CT断层图像扫描技术和离散元法建立三维混合料骨架模型,对不同级配离析情况下的混合料骨架内部受力情况、抵抗荷载性能、应力传递性能等方面进行了对比和研究。结果表明:提出了利用X-ray CT断层图像扫描技术构建更接近于真实形态的集料颗粒模型的方法;骨架结构中较粗集料承受了主要的外力荷载作用;以典型的SMA-16级配为例,4.75~9.5 mm档集料是构成该级配集料骨架的关键粒径;骨架结构中细集料的增多有助于提高骨架的抗压强度,发生粗集料离析时,抗压强度将随着离析程度的加剧而显著地降低;不同的级配离析状态对混合料骨架结构的竖向与横向应力传递性能产生不同影响,其中细集料离析对应力传递性能的影响更大。     

垃圾焚烧炉渣的性质及对混凝土抗压强度影响

研究了哈尔滨市某住宅区生活垃圾焚烧发电厂炉渣的工程性质,测试了其组成、级配、吸水率、表观密度和压碎指标,试验表明垃圾炉渣物理组分复杂、级配良好,与普通混凝土骨料相比,吸水率高、表观密度小、压碎指标大。将其全部或部分替代普通混凝土中粗骨料进行抗压强度试验研究,分析了垃圾炉渣骨料对混凝土抗压强度的影响。     

基于椭球形骨料的预制装配式桥梁混凝土构件端壁效应研究

受到边界约束的影响,混凝土构件表层的骨料含量低于构件内部,这一现象被成为端壁效应。在细观尺度上,开展了针对端壁效应影响区域范围以及骨料含量变化趋势的研究。首先,建立了基于椭球形骨料的混凝土细观模型生成方法;其次,提出了端壁效应的计算方法;最后,分析了骨料形状、级配和体积分数对端壁效应的影响。研究成果可为预制装配式桥梁混凝土构件节点处的耐久性能设计和维护提供参考。     

再生骨料混凝土在道路基层中的应用研究

为寻找废弃混凝土再利用的新途径,探索了废弃混凝土用于道路基层的可能性。首先将再生骨料划分为两档,调配为连续级配,然后研究了废弃混凝土作为粗骨料完全代替粗集料对混凝土强度和收缩性能的影响。研究发现:不同水胶比再生骨料混凝土的强度均可满足道路基层的要求;再生骨料混凝土的收缩应变随着粉煤灰掺量的增加先增大后减小;30%掺量粉煤灰的再生骨料混凝土不仅具有较高的强度,而且具有优良的收缩性能,可应用于重交通等级高速公路的基层。     

矿料级配对沥青混凝土体积特性及抗车辙性能的影响

以2.36mm作为粗细集料的分界筛孔尺寸,将级配曲线分为粗段与细段两部分。采用分段设计思想,依据分界筛孔的通过率设计了3种公称最大粒径沥青混凝土混合料的15种级配。通过粗集料振实试验、沥青混凝土混合料马歇尔击实与车辙试验,研究了矿料级配对混合料体积特性与抗车辙性能的影响。结果表明:级配明显影响混合料的体积参数与组成结构形态,是抗车辙性能的显著影响因素。当分界筛孔的通过率设计适当时,沥青混凝土混合料为骨架密实结构,该结构呈现最好的抗车辙性能。     

振动法微粘结级配碎石矿料级配与性能研究

在分析级配碎石粗集料骨架组成的基础上,采用振动压实仪进行室内CBR试验,以研究细集料含量对级配碎石承载特性的影响规律,并优化得出骨架密实型级配碎石的矿料级配组成。另外,采用振动成型方式对不同结构类型微粘结级配碎石性能进行对比试验。试验结果表明:微粘结级配碎石的内部结构类型对其性能有重要影响,与悬浮密实结构相比,骨架密实结构微粘结级配碎石的抗压强度与抗压回弹模量更优,而抗弯拉性能略差。     

超薄磨耗层相关研究——小粒径骨架密实型级配构造深度研究

对国内外预养护工法超薄磨耗层现状、产品进行分析,指出薄层加罩的特性,关键性能,产品应用情况。然后,将市场上常用的产品级配进行比较,得出小粒径骨架密实结构型级配性能优秀,但是其构造深度不佳。接着,研究级配设计中哪些因素对构造深度有较大的影响,从而探究出最关键影响因素为2.36 mm筛孔通过率,合理地调整2.36 mm筛孔通过率能够显著提高构造深度。     

级配变化对水泥稳定碎石材料综合性能的影响研究

研究了悬浮密实型、骨架密实型以及悬浮骨架密实型水泥稳定碎石的施工性能、力学性能以及干缩抗裂性能,探讨了级配变化对水泥稳定碎石综合性能的影响规律。结果表明,悬浮密实型级配具有较好的工作性能,骨架密实型级配具有较好的力学性能,悬浮骨架密实型级配则具有更好的综合性能,尤其是优良的抗裂性能。     

ATB—25沥青混合料级配优化

以混合料骨料填充理论为基础,运用理论计算的手段给出了高温多雨大交通量高速公路沥青路面下面层用ATB—25的合理级配范围,并且根据生产实践对级配进行了优化。与规范规定的级配范围相比,优化后的ATB—25混合料级配范围,适当提高了级配下限的细集料比例,保证了ATB—25混合料的密实性;且大幅度减少了级配上限细集料比例,使ATB—25混合料始终处骨架密实结构,提高了ATB—25混合料的高温抗车辙性能。同时,ATB—25矿料级配骨架密实结构理论分析与试验验证表明,考虑正常的施工偏差,优化后的级配范围始终处于骨架密实结构,高温稳定性和水稳性能可以得到保证,可以应用在我国高温多雨大交通量高速公路的下面层中。     

透水混凝土性能的影响因素分析

透水混凝土以其绿色环保、吸收噪音、多孔隙、轻质、透气性及透水性较好等优点成为一种绿色生态型混凝土。通过实验研究骨料粒径、水灰比、浆骨比、搅拌工艺等因素对透水混凝土的孔隙率、透水系数、抗压强度等性能的影响。得出以下结论:水灰比对透水混凝土的性能影响比较小;聚羧酸系高效减水剂可以有效改善透水混凝土的性能;采用集料表面包裹法搅拌工艺虽然对透水混凝土的透水系数影响不大,但可以减小透水混凝土的孔隙率,增大透水混凝土的抗压强度;骨料粒径、浆骨比是影响透水混凝土孔隙率、透水系数、抗压强度的关键因素。     

半柔性路面路用性能的试验及机理分析

半柔性路面是一种在开级配沥青混合料中填充水泥胶浆而形成的一种路面结构,它兼具有沥青混凝土路面与水泥混凝土路面的特点.其材料结构属于骨架一密实结构,作为其基体的沥青混合料则属于骨架一空隙结构.结合半柔性混合料粘结界面上的SEM扫描电镜和傅立叶红外光谱图的分析,对半柔性路面优良的路用性能进行试验和机理的分析.研究结果表明:半柔性路面具有优良的高温稳定性和水稳定性,以及较好的低温抗裂性;母体沥青混合料设计空隙率为25%时路用性能最优;水泥胶浆的加入只是增强了沥青胶浆与级配骨料间粘结界面的特性,并没有改变沥青的性质;半柔性路面是一种综合性能良好、值得推广应用的新型高等级路面,研究所得结果对道路工程具有重要指导意义.     

沥青种类对SMA-13级配的影响

为了研究不同沥青种类对SMA-13级配的影响,进行了武云高速复合改性橡胶沥青AR-SMA-13和中州大道整治工程SBS-SMA-13的级配、油石比、粗集料的骨架分界筛孔、粉胶比、沥青膜厚度及混合料路用性能等的对比研究。研究过程中采用贝雷法对两种沥青混合料的级配嵌挤效果进行了分析。由于复合改性橡胶沥青和SBS改性沥青的化学成分差异较大,其运动黏度和延度均差异较大。试验得出,AR-SMA-13中2.36~4.75 mm之间的碎石含量接近12%,是传统间断级配的2倍,路用性能仍然较好;AR-SMA-13中0.075 mm筛孔的通过率仅为6%,与SBS-SMA-13中0.075 mm通过率8%~12%形成显著区别;SMA-13骨架分界筛孔选择4.75 mm还是2.36 mm,对混合料的骨架嵌挤的判断是不同的,结果表明,传统间断级配理论关于SMA-13级配中2.36~4.75 mm间断是不必要的;SMA-13骨架分界筛孔建议选择2.36 mm。虽然复合改性橡胶沥青5℃延度远小于SBS I-D,但AR-SMA-13也具有较好的抗低温变形能力,低温弯曲应变与SBS-SMA-13混合料相比,差异不大;复合改性橡胶沥青运动黏度与SBS I-D改性沥青相比差异非常大,但两种级配的混合料都具有较好的抗车辙性能,SBSSMA-13比AR-SMA-13的动稳定度仅低12%,其混合料高温性能的差异远没有沥青运动黏度之间的差异大。当沥青性能差异较大时,沥青混合料的设计指标应做出适当调整,以保证沥青混合料能够具有良好的路用性能。