大掺量激活钢渣微粉-水泥稳定碎石性能及微观特性

为研究大掺量钢渣微粉-水泥稳定碎石的性能，采用自制复合激发剂激活钢渣微粉（ASSP），开展了不同胶凝材料剂量（质量分数4%、5%和6%）大掺量（质量分数100%、90%、70%、50%）ASSP-水泥稳定碎石的7 d无侧限抗压强度（UCS）与5%胶凝材料剂量不同龄期（7，28，90 d）的UCS和劈裂强度（SS）试验；在此基础上，进行了5%胶凝材料剂量100%和70%ASSP-水泥混合料的抗压与劈裂回弹模量、抗冻性、干缩与温缩以及SEM、XRD微观试验，并与对照组P·S·A32.5水泥稳定碎石混合料性能进行了对比分析。结果表明：随着胶凝材料剂量增加，ASSP-水泥混合料的UCS和SS均越大，且同剂量下，70%和50%ASSP-水泥混合料强度与对照组的相当；通过调整胶凝材料剂量，大掺量ASSP混合料7 d的UCS完全能满足不同公路等级基层、底基层的要求；各ASSP-水泥混合料不同龄期UCS和SS、抗压与劈裂回弹模量的变化规律与对照组一致，均随剂量和龄期的增加而增大，抗冻性均满足要求；随ASSP掺量的增大，混合料干缩系数越小，温缩系数越大，掺入适量ASSP能减少混合料的干缩开裂；不同ASSP掺量混合料的主要水化产物为C-S-H、AFt和CH等，ASSP混合料的早期水化慢，水化产物数量少；28 d后70%ASSP混合料的水化产物C-S-H、AFt特征峰值与对照组相当，SEM结果与此一致；7 d后100%ASSP混合料胶凝浆体形貌和界面过渡区中浆体与骨料间连接不紧密，ASSP-水泥的浆体形貌较好，混合料结构密实，孔隙和裂缝的数量明显减少，较好地解释了混合料的宏观力学性能。可见，将大掺量ASSP-水泥稳定碎石用作路面基层完全是可行的，该研究为此类材料的推广应用提供了参考。     

养护制度对混凝土抗氯离子渗透性能的影响

通过检测不同养护制度下混凝土试样的氯离子电通量,并通过扫描电镜观察其水化产物形貌,研究不同的养护制度对混凝土抗氯离子渗透性能的影响。研究表明:前期蒸养后的混凝土抗氯离子渗透性会明显降低;经过蒸养后再水养条件下的混凝土氯离子电通量最低,水化产物分布更为均匀;前期蒸养+水养7d+自然养护至28d的养护方式最有利于混凝土预制构件的生产。     

基于地聚合物再生混凝土的道路基层结构力学性能研究

地聚合物再生混凝土是将粉煤灰、氢氧化钠溶液及水玻璃的混合物作为胶凝材料,将废弃混凝土破碎后重新筛分作为集料,按照一定的配合比浇筑成新的混凝土材料。再生混凝土材料由于其组成材料的质量难以控制,用于道路基层时必须经过严格的试验验证。利用试验的方法,得到了再生混凝土不同胶凝材料掺量下7、28、90 d的抗压强度,90 d龄期的劈裂强度和90 d龄期的无侧限抗压回弹模量3个力学指标,通过3个指标分析,胶凝材料掺量在5%~7%时,再生混凝土材料的力学性能符合相关规范要求。     

石粉对胶凝材料水化性能及路面混凝土力学性能的影响

采用正交试验方法研究了影响混凝土抗压强度和抗折强度的主要因素,以优选混凝土配合比为基础,考察了石粉含量对胶凝材料水化性能及混凝土抗折强度和耐磨性能的影响,结果表明:提高石粉含量不仅降低了胶凝材料体系的最大放热速率,且延迟了最大放热速率出现的时间;混凝土抗折强度和耐磨性能随石粉含量增加先提高后降低,在石粉含量为10%时抗折强度和耐磨性能达最大值,在石粉含量为3%～13%的范围内,机制砂混凝土的抗折强度和耐磨性能均优于河砂混凝土试件。     

SAP内养生路面混凝土抗渗性及机理研究

为改善路面混凝土抗渗性能,采用高吸水性树脂(SAP)对路面混凝土进行内养生,设计氯离子渗透试验、劈裂抗拉强度试验,研究不同SAP参数对路面混凝土抗渗性及劈裂抗拉强度的影响,同时设计水化热测试、水化反应程度测试及扫描电镜(SEM)等微观试验,探索SAP参数对胶凝材料水化过程及混凝土微观形貌的影响。结果表明：SAP显著提高了混凝土抗渗性及劈裂抗拉强度,0.17%掺量的SAP内养生混凝土氯离子迁移系数比基准组降低33.62%,劈裂抗拉强度增大50.07%;SAP的加入,有效降低胶凝材料水化放热速率、降低放热量、延缓水化进程、提高水化反应程度;SAP增强胶凝材料与集料黏附性,明显减小混凝土表面裂缝,同时促进胶凝材料二次水化,产生的大量水化产物,充分填充混凝土内部孔隙及SAP释水残留孔,增强了浆体密实性,从而改善混凝土抗渗性等耐久性。     

SAP内养护作用对高性能混凝土耐磨性影响

采用高吸水树脂(SAP)作为内养护材料,研究了SAP掺量和额外引水倍数对高性能混凝土水化程度、28 d抗压强度和耐磨性的影响。结果表明:SAP能提高混凝土的水化程度,且水化程度随SAP增加而增加;混凝土的耐磨性和28 d抗压强度随SAP掺量和额外引水倍数的增加而先增大后减少;原因是少量的SAP能减少混凝土干缩裂缝,改善界面区结构,提高骨料和胶凝材料之间的粘结力,但SAP掺量太大会减小混凝土受压有效面积从而降低耐磨性和强度,因此需要合理设计SAP掺量。     

高模量沥青混凝土力学性能试验研究

从高模量沥青混凝土材料组成设计入手,通过沥青混凝土力学性能试验,分析低标号沥青、外掺剂用量对高模量沥青混凝土力学性能的影响规律。试验研究结果显示:低标号沥青可提高沥青混凝土的力学强度;沥青混凝土的回弹模量、劈裂强度和动态抗压模量随外掺剂用量的增加呈增加趋势,当外掺剂用量增加至混合料用量的0.7 %时,沥青混凝土的回弹模量增加幅度平均可达到50 %左右;添加外掺剂的沥青混凝土,其累积变形在一定程度上有所降低。     

瓦斯隧道气密性混凝土性能研究

为研究胶凝材料体系和气密剂掺量对气密性混凝土性能影响,通过调整胶凝材料二元体系的组成、比例以及气密剂掺量制备了C30气密性混凝土,研究了胶凝材料体系和气密剂掺量对C30气密性混凝土新拌性能(含气量和工作性能)、力学性能(抗压强度和抗折强度)、耐久性能(抗氯离子渗透性能和抗渗等级)和透气性能(透气系数)影响。结果表明,增加胶凝材料体系中粉煤灰用量可减少新拌混凝土含气量,同时提升混凝土坍落度、抗压和抗折强度、56d电通量、透气系数等指标;气密剂在合理掺量范围内可改善混凝土抗渗性能,为保证C30气密性混凝土同时具备良好的力学性能和抗渗性能,建议水泥和粉煤灰二元体系中比例为280∶100,而气密剂掺量不小于6.05%。随气密剂掺量增加,C30气密性混凝土透气性能增加,且气密剂的最佳掺量为6.58%。     

混凝土路面行车荷载疲劳应力影响因素的研究

我国目前路面设计采用的力学经验法,在设计基准期内满足承载能力、耐久性、舒适性、安全性的要求。本文通过对现行《公路水泥混凝土路面设计规范》(JTG D20-2011)的理解,结合工程经验,研究设计轴载、板底地基当量回弹模量、基层类型及厚度、面层混凝土弯拉强度等设计参数对路面结构的影响,结果表明：合理设计轴载对荷载应力影响较大;设置粒料层可有效提高地基回弹模量;半刚性基层不宜过厚,刚性基层需与面层协同设计,使二者受力最佳;提高面层材料弯拉强度,能承担较高荷载应力。本研究结论为路面设计提供合理建议,供设计参考。     

两种养护条件下水泥-粉煤灰胶凝体系的性能

通过测定不同粉煤灰掺量的水泥净浆的化学结合水量、孔隙结构和抗压强度,研究了在蒸汽养护与标准养护条件下水泥-粉煤灰胶凝材料的性能。试验结果表明:蒸汽养护条件加快了水泥-粉煤灰胶凝体系的早期水化速率,提高了硬化浆体的早期抗压强度,但与标准养护条件下的对应试件相比,硬化浆体的孔径粗化,且后期强度增长较缓。     

掺粉煤灰气泡轻质土动态回弹模量特性研究

为了适应公路路基工程设计的需要,对掺粉煤灰气泡轻质土的动态回弹模量开展了室内试验研究.采用正交试验方案开展动三轴试验,对胶凝材料用量、粉煤灰掺加比例、水胶比影响气泡轻质土动态回弹模量的程度进行对比分析.结果 表明:胶凝材料用量影响最大,粉煤灰掺加比例次之;在不同围压和偏应力的组合加载条件下,当轴向应力和围压同步等量增大时,掺粉煤灰气泡轻质土的动态回弹模量随之增加;仅轴向应力增加时,动态回弹模量随之减小.并基于JTG D30-2015《公路路基设计规范》推荐的通用模型,建立掺粉煤灰气泡轻质土的动态回弹模量预估模型.     

路基含水量对水泥混凝土路面疲劳寿命的影响分析

含水量对路基的回弹模量有显著的影响,而回弹模量是水泥混凝土路面板应力和路面弯沉的重要影响因素。为克服采用线弹性当量回弹模量进行路面结构分析带来的偏差,通过对粉土三轴试验数据拟合,获得了不同含水量下应力相关的非线性回弹模量参数。推导了精确的一致切线刚度矩阵,利用Abaqus用户材料子程序UMAT对应力相关的回弹模量模型进行有限元实现。基于路基-路面协调变形,建立三维有限元分析模型,调用移植的回弹模量模型对典型的水泥混凝土路面结构进行结构分析,获取路基土在不同含水量下的路面结构的应力应变响应,结合水泥混凝土路面的疲劳寿命关系分析路基土含水量对混凝土路面疲劳寿命的影响。研究结果表明:路基土含水量从最佳含水量-3%增加到最佳含水量+3%,回弹模量相应显著减小,路面顶面最大弯沉增加,路面板的板底最大拉应力增加,路面结构的疲劳寿命减少。     

青岛海湾大桥胶凝材料体系水化放热性能及开裂敏感性研究

分别对比研究了单掺粉煤灰、单掺矿粉以及混掺粉煤灰与矿粉的胶凝材料体系的水化放热性能和开裂敏感性.试验结果表明:粉煤灰可以明显降低胶凝材料体系的放热总量、放热速率以及开裂敏感性,并随着粉煤灰掺量的增加,降低效果越明显.只有掺量大于70%的矿粉才可以明显降低胶凝材料体系的放热总量及放热速率,但是矿粉掺量大于30%不利于提高体系的抗裂性能.混合掺入粉煤灰与矿粉更能降低胶凝材料的放热速率、放热总量,减缓水化放热速率变化趋势,降低体系开裂敏感性.     

矿粉-粉煤灰-石灰石粉胶凝体系耐低温硫酸盐腐蚀研究

该文设计了从净浆、砂浆到混凝土一系列的矿粉-粉煤灰-石灰石粉-硅酸盐水泥胶凝体系在冰点以上的低温、硫酸镁溶液环境下的受侵蚀过程。净浆浸泡研究结果表明:在无粉煤灰掺入情况下,石灰石硅酸盐水泥受硫酸盐低温侵蚀的程度与石灰石粉在水泥中的比例有关,且呈正比关系,即石灰石粉含量愈高,受侵蚀程度愈严重;对受侵净浆剥离物的XRD分析结果证实石灰石硅酸盐水泥受侵是由于CaCO3与氢氧化钙、水化硅酸钙和硫酸镁反应生成了类似水化硫铝酸钙的产物(称其为水化碳硫硅酸钙)有关。当有矿粉、粉煤灰介入该体系后,可以明显改善石灰石硅酸盐水泥耐硫酸盐低温侵蚀性能。砂浆浸泡试验结果表明:当矿粉、粉煤灰替代石灰石粉达50%(总量达水泥胶凝体系质量的30%)时,胶砂强度损失由无粉煤灰替代的3个月8.8%、6个月13.4%,分别下降至3个月1.5%、6个月2.8%。混凝土试验结果与胶砂和净浆浸泡结果是一致的:单掺石灰石粉的混凝土低温浸泡6个月后外观已经出现明显的裂纹,浸泡后强度损失超过20%;当矿粉、粉煤灰以50%替代石灰石粉时,强度损失下降至8.0%。     

水泥混凝土路面快速修补材料研究

针对水泥混凝土路面快速修复材料快硬早强的需求,提出普通硅酸盐水泥-快硬硫铝酸盐水泥-丁苯胶乳三元复合胶凝体系。测试不同胶凝材料体系下净浆的凝结时间、砂浆的流动度、抗折强度、抗压强度、黏结强度。结果表明,选用质量比例为6∶4的快硬硫铝酸盐水泥和普通硅酸盐水泥作为基础胶凝材料,水胶比0.3、胶砂比1∶1.5,并掺加胶凝材料用量8%的丁苯胶乳,以及适量减水剂、消泡剂,可以得到最佳的力学性能及施工和易性。     

水泥稳定碎石排水基层胶浆合理稠度的评价方法

为了定量评价水泥稳定碎石排水基层材料中水泥胶浆稠度的合理性,设计了针对水泥稳定碎石排水基层材料的析漏试验。以析漏质量为评价指标,根据对不同胶浆稠度的水泥稳定碎石材料的析漏试验确定了试验的标准析漏时间为60 s。以7 d无侧限抗压强度大于5 MPa和空隙差小于5%作为力学强度和空隙均匀性的评价标准,通过建立析漏质量与7d无侧限抗压强度和空隙差的关系,确定满足力学强度和空隙均匀性要求的水泥胶浆的析漏质量小于150 g。为检验方法的合理性,测试了采用该方法所设计混合料的空隙率和不同龄期的抗压强度、劈裂强度和回弹模量。结果表明,采用该方法设计的混合料既具有较大且均匀的空隙率,在不同的龄期又具有较高的抗压强度、劈裂强度和回弹模量,满足力学性能要求。     

磷石膏对水玻璃激发粉煤灰-矿粉复合材料强度的影响

磷石膏、粉煤灰、矿粉为主要胶凝材料，水玻璃作为激发剂，研究了不同水胶比时，磷石膏的掺量对碱激发-粉煤灰-矿粉胶凝材料力学性能的影响。结果表明，掺加磷石膏可以改善胶凝材料的力学性能，掺量在20 wt.%～30 wt.%范围内，试样早期强度较高，后期强度不发生倒缩，且后期强度增长明显；降低水胶比可以显著提升胶凝材料的力学性能，抑制后期强度的倒缩；不同的水胶比条件下，磷石膏掺量为5 wt.%时，可以显著改善材料的力学性能，掺量为10 wt.%时，材料体系力学性能下降，而20 wt.%～30 wt.%为磷石膏的最佳掺量区间。     

临哈线沥青路面基层材料设计参数龄期演变特性分析

各种半刚性基层材料的劈裂强度与弯拉强度之间具有一定的相关关系,而且劈裂强度和抗压回弹模量相对于弯拉强度和劈裂模量、弯拉模量测定方法简便、测定数值稳定,且更接近路面结构受力状态,因此《公路沥青路面设计规范》(JTG D50-2006)[1]采用抗压回弹模量和劈裂强度进行设计计算。现行沥青路面设计规范中虽然提出了不同路面材料的回弹模量的取值范围,但并不能代表全国各地的材料情况。为了得出准确且适用于临哈线沥青路面基层材料设计参数值,文章通过试验研究,并结合内蒙古西部地区路面基层材料设计参数,提出基于龄期和抗压强度两参数的相关关系公式。     

用快凝蒸养法快速判定混凝土28天强度初获成果

交通部科学研究院公路研究所材料室,在学习国外经验的基础上,根据我国具体情况,从研制快凝剂和改进蒸养工艺着手,用正交设计进行各种优选试验,最近在室内用快凝压蒸法判定混凝土强度初步获得成果。     

大掺量粉煤灰混凝土在海工桩基中的应用

杭州湾跨海大桥的桩基海工混凝土设计强度为C30 ,使用寿命10 0年,84 d的氯离子扩散系数小于3.0×10 - 1 2 m2 / s。参考国内外有关资料及《杭州湾跨海大桥专用施工技术规范》,试配粉煤灰掺量与胶凝材料之比达到4 5 %的海工混凝土,结果满足设计要求,其2 8d强度达到5 3.7MPa,84 d的氯离子扩散系数仅为1.17×10 - 1 2 m2 / s。