浇注式沥青混凝土介电特性研究

对铺筑于钢桥的浇注式沥青混凝土(Guss)进行钻芯试验,将会造成钢桥桥面损坏及留下侵害的弱面,须以无损检测方法,进行路面质量控制。以电磁波原理应用于无损检测过程中,介电常数为影响电磁波行为的重要参数,研究使用网络分析仪搭配终端开路同轴探棒,量测Guss胶浆,粒料,和Guss试件的介电常数,以2.55GHz频率的介电常数数值探讨孔隙率,密度,以及温度变化对于介电常数的影响。另发展Guss沥青混凝土介电混合模型与介电常数预测密度模型,并且使用无核密度仪Pave Tracker量测Guss沥青混凝土密度,并以校正后的Pave Tracker数值与实验室密度加以比较。试验结果显示孔隙率和密度与介电常数呈线性关系,R2约为0.6。在温度量测范围90℃至60℃的降温过程当中,Guss试件介电常数随温度下降而减少。另由本研究所发展的Guss试件介电混合模型,以胶浆,粒料,石粉和空气的介电常数及所占的体积百分比,可推测Guss试件的介电常数。并且由所建立的密度预测模型,以Guss试件介电常数预测密度,密度预测值与实验室密度的相关性R2为0.78。最后以校正无核密度仪Pave Tracker读数,校正后Pave Tracker读数与实验室密度的相关系数R2为0.89。     

高聚物注浆材料吸水特性及温度变化对体积影响试验研究

为研究高聚物注浆材料的吸水特性及温度变化对材料体积的影响,量测了不同密度的高聚物试样的吸水率,测试了干燥试样在-40~40℃温度范围内的体积变化及饱水试样在-40℃时的体积变化。试验结果表明,试样的吸水率及吸水后的体积变化率均随材料密度的增大而减小;温度变化时,干燥试样的体积变化符合热胀冷缩的规律,并且高温时体积的增大比较明显;浸水饱和试样在温度降至-40℃时体积仍然收缩,但体积收缩率明显小于干燥试样的收缩率。研究成果将对高聚物材料在工程中的应用提供重要参考。     

基于GPR的路基土介电特性影响因素试验研究

利用探地雷达(GPR)检测路基土压实质量时,路基土介电常数的确定是保证探测精度和进行图像识别的关键技术之一。运用探地雷达对3种常见路基填筑材料(粉土、中砂与砾砂)进行了介电常数的室内测试,得到填筑材料在不同含水量与干密度条件下的介电常数,分析了介电常数与路基材料类别、含水量及干密度等因素之间的关系,且拟合相关系数均大于0.95。以粉土为例,通过MATLAB软件进行多元非线性回归,获得介电常数随土体含水量、干密度双因素变化的拟合函数,拟合效果良好,表明可以采用拟合函数求取粉土在不同含水量和干密度下的介电常数。试验方法及结论为路基土介电常数确定、大范围路基土压实质量的快速、无损、连续检测与评价提供了重要依据,同时可为类似问题提供技术参考。     

涌水隧道高聚物帷幕注浆技术研究

为解决隧道涌水病害，通过高聚物注浆材料的研发、高聚物注浆材料性能的评价、公路隧道帷幕注浆方案的设计、高聚物帷幕注浆的施工及高聚物帷幕注浆的作用机理研究，提出了涌水公路隧道病害的处治方法及高聚物帷幕注浆质量检测与评价方法。结果表明：涌水公路隧道要求高聚物注浆材料密度为0.25～0.43 g/cm³,抗压强度至少为5.89～7.68 MPa,渗透系数少于2×10^-7 m/s;高聚物帷幕注浆可以有效封堵隧道涌水，及时解决隧道涌水病害。     

碳纤维对水泥砂浆力学性能和电磁屏蔽性能的影响

具备优异力学性能和电磁屏蔽性能的碳纤维水泥基材料备受业内关注。文章通过制备不同碳纤维掺量的水泥砂浆，系统研究了碳纤维掺量、养护龄期及电磁波频率对砂浆力学性能和电磁屏蔽性能的影响。结果表明：0.6%碳纤维掺量的水泥28 d砂浆抗压和抗折强度最优，分别为48.19 MPa和7.7 MPa，高于对照组12.3%和5.5%。砂浆电磁屏蔽效能随频率增加呈现先增大后减小的趋势。0.6%碳纤维掺量砂浆屏蔽效能最大，为10.6 dB；继续增大碳纤维掺量，屏蔽效能峰值位点向18 GHz位点移动。碳纤维掺量从0增至0.6%，砂浆最大介电常数虚部从0.5增至32.6；碳纤维掺量继续增至1.0%，介电常数虚部从32.6降至24.9，降幅为23.6%。     

沥青混合料理论经验介电公式研究

研究量测沥青混凝土介电常数并探讨影响沥青混凝土介电性质的因素。结果显示孔隙率每增加1%,沥青混凝土试件介电常数值降低0.07。在相同孔隙率范围,沥青含量增加,介电常数降低。若水存在于沥青混凝土孔隙中,受水分子极化机制影响,介电常数随含水率的提高而增加。在密度预测模型方面,以介电混合理论模型为基础,由沥青混凝土各组成成分及体积分率计算介电常数值,并与沥青混凝土整体介电常数实验量测值比较。最后利用沥青混凝土试件介电常数、孔隙率及沥青含量进行回归分析,建立密度预测模型,密度预测值与实验值的相关性R2为0.94,此模型将有助于发展非破坏性沥青混凝土密度检测。     

典型路基土复合介电特性试验研究

以介电常数为试验指标对典型路基土材料的介电特性进行"四因素三水平"的正交试验,分析各因素对介电常数的影响,得到其变化规律,并进一步考察介电常数与含水率、干密度的相关关系,以验证探地雷达检验路基压实质量的可行性。     

水泥混凝土路面脱空高聚物注浆技术研究

应用落锤式弯沉仪(FWD)无损检测和高聚物注浆技术,开发了水泥混凝土路面脱空快速修复技术和施工工艺,研究了注浆修复效果评价指标.通过现场试验分析,证明该方法切实有效,修复效果良好.     

非发泡型高聚物与混凝土基体锚固性能研究

为探讨非发泡型高聚物注浆材料在岩质基体中的锚固性能,以非发泡型高聚物和不同强度的混凝土空心圆柱筒为研究对象,采用中心拉拔模型试验,对高聚物锚固体与岩体界面间的黏结性能进行试验研究,并通过ABAQUS有限元软件对不同锚固长度下的极限拉拔力进行模拟计算。结果表明:1)锚固长度及锚固体直径对界面黏结强度有较大影响,且锚固长度的影响更为显著;2)当混凝土基体强度不大于30 MPa时,滑移面发生在基体一侧,且界面黏结强度随混凝土基体强度的增大而增大; 3)拉拔力对黏结强度的分布规律也有较大影响,随着拉拔荷载的增加,黏结强度由随着锚固深度的增加而减小,向随着锚固深度的增加先增大后逐渐减小过渡; 4)ABAQUS有限元软件可以很好地模拟不同荷载作用下轴力及界面黏结力的分布及传递规律。     

循环荷载作用下软土动力特性试验研究

为研究循环荷载作用引起的软土动力特性变化及由此导致的地基承载力不足等问题,以营口软土为研究对象,通过动三轴试验,研究了动应力幅值、固结围压、固结比、振动频率和振动次数对软土动力特性的影响.试验结果表明:营口软土具有明显的结构性,其动应变-振动次数(εd-lg N)曲线和动骨干曲线存在明显的应变转折点,超过此应变转折点后,土体变形迅速增加;动强度随固结围压的增加而增大,固结比和振动频率对软土动强度的影响却并非简单的一致增大或减小;动弹性模量随固结围压、固结比和振动频率的增加而增大,而动阻尼比则随着固结围压和固结比的增加而减小,随振动频率的增加而增大.     

不同注浆材料修复水泥混凝土路面板角脱空的效果评价

为了完善现有的注浆材料修复效果评价方法,以及给水泥混凝土路面脱空修复注浆材料的选择提供合理依据,基于ABAQUS软件建立注浆材料修复板角脱空的有限元模型,模拟在标准轴载作用下不同脱空尺寸和注浆材料对板角弯沉及弯拉应力的修复效果,分析厚度、轴载因素对水泥基注浆块弯拉性能的影响,并结合工艺要求、材料性能、经济效益等因素进行注浆材料的综合比较。结果表明,注浆材料能显著改善板角脱空的力学响应指标,其中水泥基注浆材料的修复效果最显著,聚氨酯注浆材料次之,沥青基注浆材料最小;随着脱空尺寸的增大,注浆材料的修复效果基本呈增大趋势;水泥基注浆块的弯拉应力随厚度减小、轴载增加而增大;利用沥青基注浆材料进行南方地区水泥混凝土路面脱空处治具有一定的优势。     

破碎岩体注浆加固后的力学特性研究（双语出版）

基于理论分析建立破碎岩体注浆加固体力学模型,通过室内试验制作加固体试样并开展单轴抗压试验,分析破碎岩体含量、破碎程度、界面粗糙程度以及注浆材料黏结性能等因素对加固体强度的影响。试验表明：注浆加固体试样在单轴压缩破坏过程中,其内部石块基本保持完整性,破坏主要产生在交界面以及注浆材料内部;当V_BP较大时,在碎石体的阻隔作用下,破裂面无法一次性产生,且多为剪切型破坏;当V_BP较小时,压缩破坏过程中直接形成了上下贯通的破裂面,且多为拉断型破坏;对于未加固的破碎岩体,其强度随V_BP增加而减小,且强度离散程度较大;加固后其强度随V_BP的增大而增大,整体强度大幅提高,同时呈现出明显的线性相关性;加固体强度随碎石数量的增加而减小,二者的线性相关性不显著;加固体强度随着注浆材料黏结强度的增加而增加,随交界面体密度的增加而减小;交界面体密度与黏结强度相互影响,总体强度是二者耦合作用的结果。基于加固体力学模型以及单轴抗压试验数据提出了加固体强度计算公式,该公式考虑了破碎岩体含量、破碎程度、界面粗糙程度以及注浆材料黏结性能等因素对加固体强度的影响。通过与实际试验数据比较,证明了该公式可以较好地对破碎岩体加固强度进行预测。     

不同厚度红砂岩粗粒土静力压实特性试验研究

为研究红砂岩粗粒土压实特性,利用自制装置在电子万能试验机上进行静力压实试验,得到5种不同厚度红砂岩粗粒土静力压实试验的应力-应变关系,分析压实厚度和压实能量对红砂岩粗粒土压实特性的影响。结果表明:红砂岩粗粒土在压实过程中的应力与应变之间呈指数关系;压实过程可分为压密阶段、破碎阶段和稳定阶段;不同压实厚度的土层压实位移随压实能量增长趋势基本一致,所消耗压实能量随土层厚度增加而増大;土体干密度随单位体积静压功增加而增大,两者可采用对数关系描述;压实到相同干密度,所消耗的单位体积静压功随压实厚度增高而增大,故适当减小填土压实厚度将有利于降低能量消耗。     

基于电磁波的路基含水量试验研究

基于土体含水量对介电常数的影响,采用电磁波法进行路基含水量的快速测定。通过分析并总结电磁波测试土体含水率已经取得的成果,设计了一种路基含水率的电磁波试验方法,并用这种方法进行室内试验,得到了土体含水率与介电常数的对应关系式。同时,通过电磁波对不同含水量土体的测试,分析了电磁波幅值和介电常数的变化规律,结果表明利用厚度法对不同含水率的介电常数进行分析合理可行,试验结果为实现电磁波进行路基含水量快速无损检测提供依据。     

高聚物注浆技术在保津高速公路病害处治中的应用研究

采用无损检测和高聚物注浆技术,对河北省保津高速公路横纵裂缝、网裂等病害进行处治,根据处治前后检测资料对比分析,此项技术快速、经济、环保,应用效果良好。     

基于TDR技术的水分测量系统量测膨胀土含水量偏差分析

针对某基于TDR技术的水分测量系统量测膨胀土路堑边坡体积含水量偏离真值这一现象,对岩土的电磁特性、TDR技术量测原理和膨胀土的结构特征进行了研究.通过介电常数与多种类型土的含水量间的对应关系,可以得到介电常数与土体含水量之间有直接的密切关系,进而测量介电常数可以表征土体含水量.结果表明:相对于普通粘土而言,膨胀土粘粒含量和密度的增加引起电磁波传播过程中介电常数的变化,从而引起体积含水量增大;某基于TDR技术的水分测量系统在出厂前标定时采用的是石英砂材料,与膨胀土的颗粒粒径相差很大,产生量测偏差.     

基于Payne效应的膜式空气弹簧非线性动刚度模型

本文中提出了一种考虑气囊橡胶Payne效应和热力学等效刚度阻尼滞回特性的膜式空气弹簧非线性动刚度模型,以解决空气弹簧动刚度非线性建模难题,并为气囊结构设计与材料选择提供理论依据。首先,通过示功试验对动刚度实部和虚部进行参数识别,表明在小振幅下,气囊橡胶Payne效应会引起动刚度的增大,并验证了不同振幅和频率激励下模型的正确性。接着,从振幅和频率两个维度给出了各解耦变量贡献度变化趋势的物理解释。结果显示,气囊橡胶的Payne效应使动刚度实部随振幅增大而减小,虚部随振幅增大呈现先增大后逐渐减小的趋势;气体刚度和由热交换产生的等效阻尼会使动刚度实部随频率升高逐渐增大,虚部随频率升高先增大后减小。最后给出了一个反映橡胶气囊动刚度贡献率的膜式空气弹簧新的评价指标,可直接表征空气弹簧低幅动态性能和结构设计与材料选择的优劣。试验表明,该值主要随振幅增加明显下降,橡胶气囊在低振幅时产生的刚度不可忽视。     

膨润土-砂混合料膨胀特性的试验研究

利用自制的岩土三向膨胀力测量仪，采用不同干密度、掺砂率对膨润土-砂混合料膨胀特性进行试验。研究结果表明:膨润土-砂混合料的膨胀力随掺砂率的增加而减小，随干密度的增大而增加；在已知掺砂率下，当干密度大于1.7 g/cm3 以后，膨胀力随干密度增加明显；通过砂骨架孔隙比，可以确定不同掺砂率下混合料砂骨架形成时所对应的起偏应力，进而可以计算得到合理的临界掺砂率。     

佛开南改扩建高聚物压浆处理路面病害的关键技术研究

本文介绍了高聚物注浆的技术特点,重点对注浆材料性能进行了研究。通过高聚物注浆成套技术在佛开高速基层病害处治工程应用,并对其效果进行评价,总结出高聚物注浆技术在高速公路维修中具有重大的推广应用价值和前景。     

不同压实度对上面层SMA-13介电特性的影响与评价研究

为探究不同压实度对沥青混合料介电特性的影响,采用武汉西四环项目上面层SMA-13的级配,通过控制轮碾次数成型5种不同压实度的车辙板试件,利用探地雷达进行介电常数值测定,评价其介电特性与压实度之间的关系,并通过数据拟合与实际工程数据对比验证其可靠性。研究结果表明:沥青混合料介电常数与压实度存在着一定的曲线关系,当满足压实度大于96%的要求时,其介电常数值大于10.29,为检测路面压实度质量判定提供了重要的参考依据;拟合关系曲线得到的数据与实测数据的平均相对误差为0.93%,满足规范要求,具有一定的实际意义。