花岗岩机制砂石粉对C80高强高性能混凝土性能的影响及机理研究*

为推动海工机制砂高强高性能混凝土技术的发展,系统研究花岗岩石粉对C80高强高性能混凝土工作性、力学性能、抗氯离子渗透性等性能的影响,分析石粉对混凝土性能的影响机理。研究结果表明：当机制砂石粉含量为4.5%～6.5%时,制备的C80高强高性能混凝土的工作性良好,石粉含量对新拌混凝土的屈服应力、塑性黏度等流变性能的影响不显著;随着石粉含量的增加,高强高性能混凝土力学性能先增加后降低,抗氯离子渗透性、干燥收缩呈现不断增大的趋势,但当石粉含量不超过6.5%时,对混凝土抗氯离子渗透性、干燥收缩影响幅度不明显;机制砂中适量的石粉降低了混凝土浆体孔隙率、优化了孔结构分布,有利于提高混凝土力学性能和耐久性,但石粉含量超过6.5%时,石粉对混凝土砂浆的孔结构、胶凝材料水化进程具有不利影响;C80高强高性能混凝土用机制砂石粉的含量宜控制在4.5%～6.5%。     

砂岩石粉对砂浆力学性能及水化特性的影响

为解决机制砂生产过程中伴生的石粉再利用问题,研究砂岩石粉对砂浆力学性能的影响,并通过XRD、DSC-TG、SEM及MIP等测试技术,分析砂岩石粉对水泥砂浆水化产物、形貌及孔结构等的影响。结果表明:当石粉含量不超过11%时,随着砂岩石粉含量的增加,砂浆的力学性能逐渐提高,砂浆的孔隙率、中值孔径及平均孔径均降低,石粉可优化浆体的孔结构分布;砂岩石粉中的CaCO_3可与C_3A发生反应,反应产物为C_3A·CaCO_3·11H_2O;砂岩石粉的颗粒填充效应和化学活性是提高浆体力学性能的主要原因;成果可为砂岩机制砂混凝土的制备及石粉的再利用提供借鉴。     

航道整治废弃超细砂高强砂浆力学性能试验研究

利用航道整治工程产生的废弃超细砂为主要原料,通过掺加粉煤灰、硅粉等掺合料制备超细砂高强砂浆。研究结果表明:单掺粉煤灰降低砂浆早期抗压、抗折强度,其降幅随掺量的增加而增大;单掺硅粉能有效提高超细砂砂浆早期强度,但后期强度增长速率缓慢;双掺粉煤灰、硅粉能够发挥掺合料间强度互补作用,当粉煤灰和硅粉的替代量分别为18%和6%时,试件28d抗压、抗折和浸水强度可达33.1、3.44和31.1MPa。采用航道整治工程废弃砂为主要原材料制备的高强砂浆可用于替代普通混凝土制备压载块等水工材料就近应用于航道工程,具有良好的经济和社会效益。     

肯尼亚内罗毕ICD联锁块混凝土性能研究

研究了水灰比、机制砂河砂混合比例、混合砂细度模数、混合砂石粉含量对联锁块混凝土抗压强度和耐磨性能的影响,结果表明:联锁块混凝土的抗压强度和耐磨性能均与水灰比密切相关,随着水胶比的增大,混凝土抗压强度显著降低,磨耗量逐渐增大;联锁块混凝土的抗压强度随着混合砂细度模数的减小,有下降的趋势,磨耗值随着混合砂细度模数的减小逐渐增大;随着石粉含量的增大,联锁块混凝土的抗压强度呈先增大后减小趋势,石粉含量10%时抗压强度最大,联锁块混凝土磨耗量逐渐增大。     

石灰石粉对水泥水化性能的影响

采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)等分析技术测试石灰石粉对水泥单矿水化过程的影响,并系统研究石灰石粉对水泥砂浆工作性能和力学性能的影响。结果表明:石灰石粉对C_3S的水化产物没有明显影响,与C_3A反应生成可稳定存在的单碳水化铝酸钙,提高石灰石粉细度和掺量有利于该反应的进行。石灰石粉对水泥胶砂的流动度影响较小,降低了水泥砂浆的抗压强度力学性能。     

砂岩石粉含量对机制砂混凝土劈裂抗拉强度的影响及机理研究

劈裂抗拉强度是评价混凝土抗裂性能重要的力学指标,试验分析砂岩机制砂石粉含量对混凝土劈裂抗拉强度影响及机理。结果表明:砂岩机制砂中石粉含量对不同强度等级混凝土的工作性、劈裂抗拉强度影响不同,对C35和C45强度等级的机制砂混凝土,当机制砂中石粉含量为7%~13%和5%~8%时,随石粉含量的增加,新拌混凝土和易性得到改善,混凝土抗压强度及劈裂抗拉强度不断提高;建立砂岩机制砂混凝土劈裂抗拉强度与抗压强度之间的数学公式:lg f_(sp)=0.309 7lg f_(cu)+0.102 6,机制砂混凝土的劈裂抗拉强度优于普通混凝土,具有更为优异的抗裂性能。机制砂石粉的颗粒效应、化学活性是机制砂混凝土劈裂抗拉性能的主要影响因素。     

坝基含砂黏土的动剪切模量和阻尼比试验研究

通过对某大坝坝基的含砂黏土试样开展共振柱试验,得到含砂黏土在10-6~10-4剪应变处的动剪切模量G与阻尼比D的变化曲线及规律,分析了固结压力对动剪切模量、阻尼比和最大动剪切模量的影响,讨论了最大动剪切模量和最大阻尼比随含砾量变化的规律。研究结果表明,在小应变(10-6~10-4)范围内含砂黏土动剪切模量G随剪应变γ增大而衰减,随固结压力增大而增大;阻尼比D随剪应变增大而增大;最大动剪切模量Gmax随着含砾量的增加而增大,但最大阻尼比随含砾量的增加而减小。     

硅灰对港工高流动度混凝土流变性能的影响

在远离大陆的海洋环境中,采用现代技术配制的港工高流动度混凝土,可以解决传统混凝土施工中的振捣质量不佳等问题,提高混凝土的自动化浇筑程度,有利于环境保护和可持续发展。以港工高流动度混凝土为研究对象,测试了拌合物的坍落扩展度、J-坍落扩展度和T500等经验工作性能,使用流变仪测试了剪切应力和塑性黏度两项流变参数。结果表明,混凝土拌合物的坍落扩展度随时间的增加逐渐降低,T500、屈服应力和塑性黏度则随时间的增加不断增大。随着硅灰掺量的增加,拌合物的屈服应力不断增大,而塑性黏度首先降低随后逐渐增加。另外,坍落扩展度与屈服应力线性相关性良好,随着坍扩度的增加,屈服应力不断降低。     

粘土含量对粉沙质泥沙沉降速度的影响

通过对泥沙沉降试验结果进行统计整理和理论分析,研究了粘土含量对粉沙质泥沙沉降速度的影响。结果表明:泥沙沉降速度同时受泥沙中值粒径d50和粘土含量p0.004控制;沉降速度ω随泥沙中值粒径d50增大而增大;粘土含量较小时,沉速随p0.004增大而减小,粘土含量较大时,沉速随粘土含量增大而增大;粘土含量对泥沙沉速影响的分界点为20%~25%。     

疏浚砂混凝土的压剪性能和破坏准则的试验研究

以长江下游疏浚砂为原材料，制备了4种不同疏浚砂掺量的混凝土试件，对疏浚砂混凝土试件的压剪复合性能进行研究。1）进行了5种不同轴压比下的压剪复合试验。试验结果表明：疏浚砂混凝土的压剪界面摩擦系数在疏浚砂含量较高时会下降，而试件内部黏聚力则随疏浚砂含量的增加而增加；同时试件压剪峰值位移随疏浚砂含量的增加呈现先增大后减小的趋势。2）对试件破坏界面进行SEM形貌分析，研究疏浚砂影响试件性能的微观机制。3）结合试验结果和已有文献研究，提出了基于八面体空间应力和基于Ottosen模型的破坏准则，并给出了准则方程中的拟合参数。试验数据与拟合结果吻合程度良好。     

淤泥固化土高浓度非牛顿浆体的输送特性

疏浚工程固化处理后的淤泥属于高浓度非牛顿浆体。通过淤泥固化土的流动度试验,采用H-B流变模型进行流动度二维瞬态数值模拟,确定其屈服应力值。采用水固比为0.8、0.9和1.0的淤泥固化土,在管道管径为150、200和250 mm,流速为1.5、2.5和3.5 m/s的工况条件下,分析其水力输送特性,并拟合水力损失计算公式。结果表明,流速、黏度和管径对水力损失均有比较明显的影响,水力损失随流速和黏度的增加而增加,随管径的增加而减小。     

开孔分布对空腔流动特性的分析

开孔分布是影响空腔流动的一个重要因素.为了对开孔空腔流动有更深的认识,采用大涡模拟(LES)的方法,以Suboff艇体母线建立二维模型,研究4种开孔分布对空腔流动阻力,频谱特性及内外流交换的影响.对计算结果的分析表明,由于艇体表面的压力分布不同,孔附近产生纵向压力差,促使空腔内外流动交换,增加主艇体首尾压差阻力,进而使得总阻力增大.计算结果表明艇体阻力增加与内外流交换的密切相关,开孔位于中部时总阻力增量最小,内外流增量最小,开孔均匀分布时引起内外流流动交换剧烈,阻力增量最大,而且开孔引起总阻力波动幅值增加,频率分布特性发生相应的改变,开孔使得大幅波动频带变宽,可以预测噪声强度增加,频带变宽.     

开孔分布对空腔流动特性的分析

开孔分布是影响空腔流动的一个重要因素。为了对开孔空腔流动有更深的认识,采用大涡模拟(LES)的方法,以Suboff艇体母线建立二维模型,研究4种开孔分布对空腔流动阻力,频谱特性及内外流交换的影响。对计算结果的分析表明,由于艇体表面的压力分布不同,孔附近产生纵向压力差,促使空腔内外流动交换,增加主艇体首尾压差阻力,进而使得总阻力增大。计算结果表明艇体阻力增加与内外流交换的密切相关,开孔位于中部时总阻力增量最小,内外流增量最小,开孔均匀分布时引起内外流流动交换剧烈,阻力增量最大,而且开孔引起总阻力波动幅值增加,频率分布特性发生相应的改变,开孔使得大幅波动频带变宽,可以预测噪声强度增加,频带变宽。     

三元复合絮凝剂对海相淤泥絮凝及污染物释放特性的影响研究

港湾疏浚淤泥受化工污染严重,无害化难度大。通过不同絮凝调理分析,无机絮凝剂PAC对浙江某港湾疏浚底泥有更好的电中和效果,提升底泥沉降性能,有机絮凝剂1 200万分子量APAM能显著提升底泥絮体粒径、降低上清液浊度,两者联合环保助滤剂HG按5%?0.3%?2%的投加量和配比组成三元复合絮凝剂对底泥进行调理,经隔膜压滤处理泥饼含水率为29.6%。经三元复合絮凝剂调理脱水后的泥饼粒径增大,重金属浸出风险降低,调理效果优于PAC-APAM二元体系,随着三元复合絮凝剂投加量的增加,底泥脱水尾水中的COD、NH₃-N和TP含量逐渐降低。三元复合絮凝剂中的环保助滤剂能降低污泥比阻,降低泥饼和尾水pH值,对底泥的絮凝脱水有一定促进作用。     

考虑静偏应力影响的含粉粒砂土循环与循环后特性研究

针对不同粉粒含量砂土,开展了一系列考虑初始静偏应力作用的不排水动三轴试验,对粉砂土循环及循环后特性进行了研究。试验结果表明,在控制相同的状态参数下,试样的循环剪切强度随粉粒含量升高先增大后减小,一般在静剪应力比SSR=0.1处动强度达到最大值。试样循环后的单调剪切强度受其先期循环加载阶段的响应模式和静偏应力大小的影响。当初始偏应力较大或发生残余变形累积循环响应时,试样表现出应变硬化,其在后续单调剪切阶段强度有所提高;而当先期循环阶段试样发生流动破坏且初始偏应力较小时,试样的单调剪切强度将会降低。特别地,当初始静偏应力比较大时,试样在再循环阶段的动强度较其先期动强度有所增大。     

土工模袋砂竖向抗压强度及其影响因素*

开展了不同尺寸、数量及充填度下的模袋砂单轴压缩试验,深入研究模袋砂界面摩擦特性、充填度及尺寸对其抗压强度和破坏机理的影响。基于现有研究成果,推导了综合考虑模袋砂间相互作用和充填度影响的模袋砂抗压强度计算公式。研究结果表明：单个模袋砂试验抗压强度远大于多个模袋砂试验结果,且随充填度的减小愈发显著,因此现有针对单个模袋砂的试验研究存在不足。模袋砂抗压强度随着充填度的增加而减小,尺寸效应对模袋砂受力变形规律影响很小,而对其承载力影响明显。不同充填度模袋砂破坏机理不尽相同,充填度较大时,模袋砂很快进入张拉变形而破坏,破坏主要发生在模袋缝制接口等相对薄弱处;随着充填度的减小,模袋砂破坏主要由砂应变局部化所致,表现为接触界面处的渐进破坏,因破坏不易发现而对实际工程较为不利。与试验结果对比表明,完善后的理论计算方法可用于模袋砂整体张拉破坏时抗压强度预测     

吹填粉细砂动强度影响因素试验研究

针对汕头东部经济带吹填粉细砂,通过动三轴试验,研究粉粒含量、黏粒含量、初始相对密实度、固结应力、固结应力比对吹填粉细砂动强度的影响规律。试验结果表明,吹填粉细砂动强度随粉粒含量增加而降低,破坏振次相同时,粉粒含量为18%时的动强度为粉粒含量为0时的1/2。动强度在粉粒含量为6%～9%时降低幅度出现突变,相同破坏振次下,降低幅度约为22%。吹填粉细砂抗液化强度并不是随着黏粒含量的增加而单调增加的,临界黏粒含量值为12%。初始相对密实度对吹填粉细砂动强度影响较小。固结应力小于200 kPa时,吹填粉细砂动强度随固结应力的增加而增加;大于200 kPa时,试样已接近最小孔隙比,增加固结应力已不能增大试样密实度,动强度不再增加。当固结比小于2时,吹填粉细砂动强度随固结应力比的增加而增加。     

混合砂对C60海工混凝土耐久性的影响及机理分析

采用级配不合格的机制砂与河砂按一定比例混合后得到了合格的混合砂,研究了不同比例组成的混合砂对混凝土耐久性的影响,并采用化学结合水法、热重分析法以及SEM等测试方法分析了混合砂对混凝土耐久性的影响机理。结果表明：混合砂混凝土试件的氯离子扩散系数要低于纯河砂混凝土试件,且混凝土氯离子扩散系数的变化趋势随机制砂比例的提高而降低;混凝土的抗硫酸盐耐蚀系数随机制砂比例的提高而降低,原因是提高机制砂的比例会提高混凝土的密实度,导致抗压强度比变化不大;不同比例组成的混合砂的级配不同,同时混合砂中的石粉可参与胶凝材料的水化进程,混合砂对混凝土耐久性的影响是这两因素的综合体现。     

鱼雷燃烧室内衬压力平衡孔数值模拟研究

为提高鱼雷燃烧室在高温高压工作环境下的工作性能,基于热流固耦合数值计算方法,得到了鱼雷燃烧室内衬压力平衡孔的不同位置及大小对燃气域缝隙处流场及燃烧室内壳体强度的影响规律。计算结果表明：随着压力平衡孔与内衬上表面距离的减小,上方缝隙两端的压差减小、燃气流速降低、热通量变小,下方缝隙处的燃气流动几乎不受影响,内壳体的最大热应力值变小;随着压力平衡孔的增大,上方缝隙两端的压差先变小后变大、燃气流速先降低后增高、热通量先变小后变大,下方缝隙处的燃气流动几乎不受影响,内壳体的最大热应力值先变小后变大,且在孔径为4 mm时最小。由计算结果推断,鱼雷燃烧室内衬压力平衡孔最佳位置为距离内衬上表面30 mm处,孔径大小为4 mm。     

聚合物和硅粉复合修复砂浆的性能试验

针对老旧码头混凝土修复需求较大,普通砂浆的修补效果有待提高等问题,采用丙烯酸乳液(PAE)和硅粉复合配制港工修复砂浆,进行试验研究,对试验数据分析得出:聚丙烯酸乳液的黏结作用以及硅粉的火山灰效应和填充作用可以有效改善修复砂浆力学性能,显著提高黏结强度,降低干缩,提高砂浆的抗冲磨、抗渗等耐久性能,相比于其他不掺丙烯酸乳液(PAE)和硅粉的砂浆综合性能更好,可替代普通砂浆作为良好的混凝土修补材料。