制备参数对泡沫轻质土工作性能和力学性能的影响

分析不同制备参数对泡沫轻质土拌合物工作性能及其经时变化的影响,并对其硬化体力学性能进行了对比研究。结果表明:在水胶比为0.5且未掺加减水剂的情况下,泡沫轻质土拌合物流值随初始湿密度的增大而增大,不同初始湿密度的拌合物在60 min内的湿密度增加率均在±5%以内;泡沫轻质土硬化体的抗压强度、劈裂抗拉强度均与拌合物初始湿密度呈良好的线性相关性,当拌合物湿密度为500 kg/m~3时,硬化体抗压强度已超过1 MPa;拌合物湿密度增加率随水胶比的变化有所波动,当水胶比为0.5~0.7时,硬化体力学性能基本稳定;减水剂会提高泡沫轻质土拌合物的流值,但对硬化体力学性能无明显影响。     

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。     

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。     

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。     

橡胶粉掺量对泡沫混凝土性能影响的研究

利用由废旧轮胎制成的橡胶粉、普通硅酸盐水泥和复合类发泡剂制备干密度为500 kg/m~3的泡沫混凝土。研究了橡胶粉掺量对泡沫混凝土抗压强度、孔隙率、吸水率、抗裂性能的影响,并通过电子扫描显微镜对其微观结构进行了分析。结果表明:随着橡胶粉掺量的增大,泡沫混凝土的开裂时间显著延长,裂缝发展速度明显减缓,抗压强度、孔隙率及体积吸水率逐渐减小。     

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。     

采用压顶梁抗浮的地铁车站主体结构整体响应分析

在明挖地铁车站抗浮设计中越来越多地采用的压顶梁抗浮型式。该型式具有易于与围护结构结合使用、施工简便、抗浮性能可靠等优点。将压顶梁和围护结构二者结合作为抗浮压重措施,对地铁车站主体结构利用有限元软件建立足尺三维荷载-结构模型,从理论上对抗浮工况下地铁车站主体结构进行受力分析,揭示压顶梁作用下地铁车站结构的一系列力学响应。研究表明:在浮力和压顶梁共同作用下,车站结构顶板呈下沉状态,浮力影响主要通过侧墙传递至顶板,结构抗浮满足要求;底板位移呈山峰状分布,底板中部为结构抗浮不利部位,宜增设必要的抗浮措施,如抗拔桩等;底板配重可较好地约束浮力作用下底板结构的上浮变形,且变形更均匀;车站结构局部出现裂缝,但通过配筋设计可使裂缝控制在规范允许的范围内,满足正常使用要求。     

不同浸水方式下泥岩膨胀变形及含水量变化规律研究

实际工程中地基泥岩当有地表水及地下水渗入时,将引起土体膨胀变形。本文以兰新高铁新疆段典型膨胀地段泥岩为研究对象,进行了单向顶部和单向底部不同浸水方式下土体膨胀变形试验,通过在土样不同深度处埋设湿度传感器测定含水量变化情况。试验结果表明:顶部和底部不同浸水方式下土体膨胀变形量随时间变化规律不同,顶部浸水时膨胀变形速度初期快,随后减慢并趋于稳定;底部浸水时膨胀变形初期缓慢,随后加速,后期减慢并趋于稳定。不同浸水方式下泥岩不同深度处含水量时程曲线变化规律相似,本文使用平均渗透系数量化不同深度范围内土体渗透性变化规律,顶部浸水时平均渗透系数随深度增加呈减小趋势;底部浸水时平均渗透系数随深度减小呈减小趋势。研究结果可为实际工程中不同浸水方式下土体膨胀变形和渗透变化分析提供理论支撑。     

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。     

35~40t轴重铁路泡沫轻质土路桥过渡段力学特性试验研究

依托美国交通技术中心(TTCI)加速试验线(FAST)中的大轴重环线(HTL),通过实尺实车试验,分析泡沫轻质土路桥过渡段在大轴重实载列车动力作用下的应力传递规律和动态响应特性。研究结果表明:泡沫轻质土路桥过渡段动应力水平满足路基结构设计要求;列车轴重和列车行车速度对轻质土路基结构动应力影响较小;泡沫轻质土路桥过渡段动位移对深度较敏感,对列车行车速度相对敏感,对列车轴重较不敏感;泡沫轻质土路桥过渡段动态响应性能良好,整体动态服役性能较好,满足重载铁路各设计参数的要求。     

钢弹簧浮置板浸水对减振效果及振动传递的影响

根据某地铁曲线地段现场实测数据,针对钢弹簧浮置板浸水对其减振效果及振动传递的影响进行分析。结果表明:作为特殊减振轨道结构,钢弹簧浮置板能有效地衰减道床面与隧道壁之间的振动传递,正常工作时加速度级最大衰减量(传递损失)高达44.3 d B;浸水后在10~200 Hz频段,随着浸水量增加,道床面的加速度级逐渐减小,隧道壁的加速度级逐渐增大,道床传递至隧道壁的传递损失值逐渐减小,单侧浸水测试断面传递损失值减小至25~35 d B,两侧浸水测试断面传递损失值则降至10~25 d B;正常浮置板、单侧浸水及两侧浸水测试断面道床面至隧道壁的垂向传递函数值基本范围分别为0~0.01、0.01~0.05和0.04~0.3,依次呈增大趋势。这说明,作为振动传导体,水对10~200 Hz频段的振动传递影响显著。     

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。     

35～40 t轴重重载铁路轻质混凝土路基结构的力学特性

提出了适用于35～40 t轴重重载铁路轻质混凝土路基结构架构方案,采用将实尺模型试验、室内力学试验及理论分析相结合的方法验证其力学可行性,研究轻质混凝土路基结构的应力传递规律及受力变形关系。试验结果表明:湿密度800 kg/m3的轻质混凝土7,28 d抗压强度分别为1. 55,2. 63 MPa,满足重载铁路轻质混凝土路基结构的设计要求;轨下应力较为集中,两轨中间应力叠加,竖向应力随着扩散广度及深度增加逐渐降低,沿线路纵向竖向应力传递规律也类似。     

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...     

不同面密度吸声板对声屏障结构影响研究

针对吸声板面密度为40 kg/m~2和60 kg/m~2的2种直立插板式声屏障,基于有限元法计算声屏障结构的模态,并在台风荷载为8 000 Pa条件下,研究声屏障的稳态结构响应。研究结果表明:(1)这2种声屏障的1阶振动频率和2阶振动频率各不相同,3阶到6阶模态相差不大;(2)当吸声板面密度为60 kg/m~2时,声屏障结构具有较好的稳定性。并提出建议:(1)在保证吸声降噪效果的前提下,建议吸声板面密度选择60 kg/m~2;(2)在台风载荷作用下,声屏障结构会发生破坏,建议结构设计时在H形支座底部合理布置一定数量的加强筋板或将H形支座材料改为Q275钢。     

不同类型挡土结构碳排放计算与评价

挡土结构在修建过程中因能源消耗会产生大量的二氧化碳,现有的研究成果关于挡土结构碳排放的研究报道较少。依托河北省新元高速公路改扩建路基加宽工程,并基于相关研究成果,将挡土结构全生命周期分为建材生产、建材运输、建造施工与运营维护4个主要阶段;针对这4个主要阶段,基于生命周期评价理论和碳排放系数法,建立了挡土结构的碳排放计算数学模型,得到返包式加筋土陡边坡、液态粉煤灰悬臂式挡墙和泡沫轻质土挡墙3种类型的挡土结构各阶段的碳排放量。研究结果表明,返包式加筋土陡边坡、液态粉煤灰悬臂式挡墙、泡沫轻质土挡墙的总碳排放量分别为-195.471 t、325.713 t和322.599 t。返包式加筋土陡边坡总碳排放量最少、泡沫轻质土挡墙次之、液态粉煤灰悬臂式挡墙最多,返包式加筋土陡边坡对于改善碳排放环境状况具有明显优势。研究成果可为相关挡土结构碳排放量计算与评价提供参考。     

狮子洋隧道明挖敞开结构抗浮设计

研究目的:广深港客运专线狮子洋隧道是我国第一条水下铁路隧道,也是世界上行车速度目标值最高的水下隧道.本文结合广深港客运专线狮子洋隧道,阐述明挖隧道结构抗浮设计中存在的一些问题,通过分析与计算,提出明挖隧道结构设计中可采取的抗浮水位、浮力、抗浮力建议值和抗拔桩的配筋量,可为类似工程抗拔桩设计提供借鉴.研究结论:目前由于抗浮水位的选取没有统一标准,既有浮力计算理论不考虑结构所处地层的渗透特性,导致抗浮设计结果与实际情况有一定偏差.通过分析与计算提出:当抗拔桩桩长大于10 m时,采用分段方式配筋,以节约成本;在抗拔桩设计时应同时考虑其作为承压桩的可能性,并验算抗拔桩的设置对隧道结构内力的影响.     

泡沫轻质土在高填帮宽路基中的应用

以商合杭(商丘—合肥—杭州)高速铁路肥东站高填帮宽路基为依托,经现场试验和数值模拟研究,对比了常规填料和泡沫轻质土帮宽时既有线和新建线路的附加应力和附加沉降变形情况.结果表明:泡沫轻质土应用于高填帮宽路基,在新老路堤搭接处产生的附加应力、附加沉降分别比采用普通填料帮宽降低了58.2％、70.3％,最大差异沉降1.6‰;...     

气泡混合轻质土在特大桥桥头路基填筑中的应用研究

依托某特大桥桥头路基气泡混合轻质土填筑典型工程案例,研究了气泡混合轻质土填筑施工准备阶段、配合比设计、输送、浇筑、养护等各工序技术要点,测试分析了气泡混合轻质土填筑效果。结果表明：气泡群掺量对气泡混合轻质土流动度影响较大,对于湿容重W6级、强度CF0.8级的有泵送要求的气泡混合轻质土施工配合比,可按每方采用水泥350 kg、水215 kg、气泡群672.1 L确定;最佳经济泵送距离为100 m以内;气泡混合轻质土分层分块填筑,泵送管的出料口与填筑面保持水平,减少扰动消泡;纵坡、横坡等斜面部位,采用台阶填筑形式,由路面基层调平;气泡混合轻质土填筑段最大沉降量约16.6 mm,约为普通土填筑路基最大沉降量的27%,显著改善桥头路段行车平稳性。     

轻质土换填路堤地基侧向变形非线性算法研究

研究目的:目前对于轻质土路堤下地基侧向变形方面的研究仍缺乏相配套的理论算法,因此本文考虑轻质土换填路堤荷载的特殊性,推导地基侧向位移理论解;基于Walsh公式和土体单元球形孔隙假定提出考虑土体非线性的变形模量修正模型,综合构建轻质土换填路堤下地基侧向变形非线性算法。结合工程算例验证算法的有效性,并开展参数敏感性分析。研究结论:(1)通过对比验证,本文理论算法计算值接近现场实测值,整体误差为15.3%,具有合理性;(2)轻质土换填路堤荷载作用下,坡脚处的侧向位移在竖向上呈“弓”形曲线分布;(3)越靠近路堤外侧位置,地基侧向位移越大;随着地基土泊松比增大,地基整体侧向位移增大,最大侧向位移位置也逐渐上移;地基土变形模量越大,侧向位移值越小;轻质土路堤越宽,侧向位移越小;(4)本研究结果可为泡沫轻质土路基稳定性分析提供理论参考。