土凝岩改良铁尾矿强度特性试验研究

为研究土凝岩改良铁尾矿应用于道路工程中的强度特性,本文以张家口地区铁尾矿为研究对象,通过土凝岩固结稳定铁尾矿砂,研究干湿循环、冻融循环两种条件下土凝岩稳定铁尾矿的强度衰减特性,并探究干湿循环、冻融循环作用下土凝岩掺入量、压实度、循环次数对其强度的影响。试验结果表明:在干湿循环、冻融循环两种条件下,土凝岩改良铁尾矿的无侧限抗压强度随着循环次数的增加而衰减,随着土凝岩掺量的增加而增长,随着压实度的增加而增长。经过5次干湿循环后强度衰减幅度降低,7次干湿循环后强度衰减衰减了16%左右,基本趋于稳定;经历6次冻融循环后强度衰减幅度降低,强度衰减了22%左右;两种条件下强度随土凝岩掺量呈线性增长趋势,强度最高增长了55%和50%;干湿循环条件下强度随压实度呈线性增长趋势,最高增长了56%左右,而冻融循环条件下强度随压实度增长先慢后快,最高增长了44%左右。     

冻融循环作用下单孔红砂岩强度及微观孔隙变化规律试验研究

为了研究冻融循环作用下单孔红砂岩力学性能弱化机理,利用伺服压力机对试样开展单轴压缩试验,并通过比表面积及孔径分析仪,分析冻融作用下单孔红砂岩的微观孔隙变化规律。结果表明:①随着冻融循环次数的增加,单孔饱水红砂岩的质量持续增加,抗压强度及弹性模量整体下降;②冻融循环20次为单孔红砂岩力学性能及微观孔隙结构的转折点,该次数下红砂岩内部结构达到新的平衡,且内部平均孔径减小,抗压强度及弹性模量均增大;③冻融循环0～10次,介孔数量居多;冻融循环40～60次时,大孔数量居多;该两个阶段内,单孔红砂岩内部平均孔径均增大,此时结构持续损伤,并随着循环次数的增加损伤加剧,导致抗压强度下降。     

冻融循环作用下聚丙烯纤维增强水泥土强度试验研究

冻害问题是困扰东北道路建设的一个重要问题,季节性冻土区路基填料经历反复冻融作用,使道路出现翻浆冒泥、沉陷、强度弱化等问题。水泥因其性能良好、价格较低,可就地取材等优点,被广泛应用改善道路冻害问题。而工程实践中,发现随冻融循环次数增加水泥土强度降低,容易发生脆性破坏。为改善这种情况,研究在水泥土中加1%聚丙烯纤维以改善其抗冻性能,并和水泥土进行对比试验。通过室内基本物理性质试验、冻融循环试验、直接剪切试验,研究两组土样的内聚力c和内摩擦角φ的变化,得出一些结论:1.与水泥土相比,聚丙烯纤维水泥土初始c值大,经同样冻融循环后,其c值损失程度小于水泥土,似因聚丙烯纤维的加入改变了水泥土颗粒之间的连接,冻融循环对这种连接的削弱作用相对较弱;2.聚丙烯纤维的加入改善了水泥土的脆性特征,使脆性破坏至少延迟两个冻融循环以上;3.与水泥土相比,冻融循环过程中聚丙烯纤维水泥土内摩擦角变化幅度小,说明聚丙烯纤维的加入使细粒土经反复冻融循环后粉粒化程度减弱;4.经反复冻融循环,聚丙烯纤维水泥土与水泥土剪切强度均降低,但是前者始终大于后者,说明聚丙烯纤维的加入改善了水泥土的强度,从而提高其抗冻融性能。     

冻融循环作用下单孔红砂岩力学性能及裂纹扩展特征试验研究

为研究冻融作用下单孔洞红砂岩的裂纹扩展特征,利用伺服压力机对不同冻融作用下的岩样进行单轴压缩试验,并用高清摄像机记录其裂纹扩展过程,进一步从裂纹扩展角度说明单孔红砂岩的力学性能弱化机理。结果表明:(1)随着冻融循环次数的增加,岩样抗压强度随之降低,在冻融循环10次时局部升高;(2)冻融作用导致单孔洞红砂岩裂纹条数,剥落面积持续增加,进而使其强度降低,冻融循环10次时,单孔洞红砂岩起裂位置发生转移,且裂纹条数及剥落面积减少,进而强度升高;(3)冻融导致单孔洞红砂岩破坏模式有所区别,冻融循环0～10次时,岩样表现为拉伸破坏,冻融循环20～40时,岩样表现为拉剪混合破坏,冻融循环60次时,岩样表现为剪切破坏。     

季冻区隧道砂岩三轴压缩力学特性及损伤本构模型研究

为研究季冻区围岩强度及变形规律,文章以辽宁地区公路隧道为工程背景,采用MTS815.02三轴试验系统对经历不同冻融循环次数后的砂岩试样进行三轴压缩试验,研究岩石力学参数随冻融循环次数的变化规律,并基于Weibull分布函数和D-P屈服准则建立考虑冻融作用的岩石统计损伤本构模型,结合试验数据对模型进行验证,结果表明:砂岩的力学特性受冻融影响显著,峰值强度、弹性模量随冻融循环次数增加呈指数递减,泊松比随冻融循环次数增加呈指数递增,峰值强度、弹性模量随围压的增大而逐渐增大,泊松比随围压的增大而逐渐减小;基于Weibull分布建立的考虑冻融作用的统计损伤本构模型与试验结果吻合度良好,验证了该模型的准确性与合理性;Weibull分布参数F_0、m均随冻融循环次数的增加而逐渐减小,且二者的改变均对模型理论曲线产生显著影响。     

基于冻融循环理论的沥青混合料抗裂性能研究

层底抗拉强度和层底抗拉应变(弯拉强度)是评价沥青路面结构抗裂性好坏的主要指标之一。本文基于冻融循环理论,利用自行设计的冻融循环试验,对掺有不同含量外加剂SBS(0%、4%、5%、6%)的AC-16、SMA-16的沥青混合料,分别在冻融循环次数为0次、6次、12次、18次的条件下进行进行试验。结果表明:级配类型为AC-16、SMA-16的两种沥青混合料抗拉强度和抗拉应变均随着冻融循环次数的增加而减小;在任意冻融循环条件下,当SBS含量为5%时,两种级配的沥青混合料,层底抗拉强度均有明显的提高,且AC-16沥青混合料抗裂性要好于SMA-16沥青混合料。     

粉煤灰对钢纤维混凝土力学性能的影响研究

文章采用常规力学性能试验研究了粉煤灰、养护龄期等对钢纤维粉煤灰混凝土抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度的影响,并通过侵蚀冻融循环试验模拟实体工程环境对钢纤维粉煤灰混凝土耐久性劣化的影响。试验结果显示:粉煤灰对钢纤维混凝土的综合力学性能均存在一定程度的劣化作用,尤其是早期力学性能,粉煤灰用量越大,力学性能衰减越显著,但在适合掺量的条件下,随养护龄期的延长能够降低劣化效果,粉煤灰对各项力学性能劣化影响规律为抗折强度抗拉强度抗压强度;随养护龄期的延长,钢纤维粉煤灰混凝土的各项力学指标呈对数曲线增加,养护龄期3d时各项力学强度的影响规律为抗折强度抗拉强度抗压强度;随侵蚀冻融循环次数的增加,钢纤维粉煤灰混凝土的力学抗折性能显著下降,破坏时最大挠度值呈下降趋势,混凝土由塑性状态向脆性状态过度,侵蚀冻融循环30次的最大挠度值下降25.8%,抗折强度值下降18.5%。     

聚丙烯纤维加筋水泥土力学强度和耐久性试验研究

为提高水泥土力学强度和耐久性,选用聚丙烯纤维加筋水泥土的方法,基于室内力学强度试验和冻融循环试验,研究水泥掺量、纤维掺量及养生龄期对纤维加筋水泥土强度特性和耐久性的影响规律。结果表明,养生前28 d水泥土力学强度增长显著,水泥掺量增加1%.28 d抗压强度平均提高19.4%,回弹模量约提高19.3%:聚丙烯纤维掺量为0.3%的水泥土力学强度最大,28 d无侧限抗压强度较素水泥土提高约49.6%,回弹模量较素水泥土提高42.0%以上;室内标准养生环境下水泥土强度优于现场自然环境养生的水泥土;冻融循环前7次的聚丙烯纤维水泥土无侧限抗压强度降低显著,水泥掺量增加1%,冻融条件下纤维水泥土抗压强度提高21.5%以上。     

冻融循环作用下张承高速公路路基填土的动力特性研究

以位于季冻区内的河北省张承高速路基填土为研究对象,在设计满足实际工况下的冻融循环的试验基础上,采用室内动三轴试验,分析不同影响因素包括冻融循环次数、压实度、围压及振动频率下各项动力学参数的变化情况,应用多元非线性回归的线性化分析方法,建立动黏聚力与最大动弹性模量的回归公式,识别路基填土在冻融循环作用后的动载作用下的动力学特性变化规律,为解决季冻区高速公路路基填土冻融病害提供相关数据和理论支持。     

水玻璃和硫酸铝处理高液限土路基病害可行性试验研究

文章通过试验研究了水玻璃和硫酸铝处理高液限土路基病害的可行性,并取得了以下结果:采用水玻璃和硫酸铝对高液限黏土进行处理后,液限降低,塑限增大,塑性指数降低;与未经处理的土壤相比,改良后土壤的黏粒含量降低,而粉土和粗粒含量增加;改良土的绝对膨胀率和相对膨胀率均低于未处理土;在相同的干循环次数和湿循环次数下,改良土的粘聚力和内摩擦角分别为未处理土的1/2和1/3;经过三次干湿循环后,未处理土壤的承载比(CBR)不符合规范要求,但经过7d的养护和3次干湿循环后,改良土的CBR(含4%水玻璃溶液和0.4%硫酸铝)符合规范要求。     

橡胶粉改性CA砂浆抗冻性研究

文章在橡胶粉改性CA砂浆基础性能研究的成果上,取掺入量分别为0、5%、10%的掺料,严格按照暂行技术条件进行橡胶粉改性CA砂浆的制备,并对三组橡胶粉改性CA砂浆试件的抗冻性进行测试。结果表明:最佳掺量范围内(≤5%)掺入橡胶粉时,橡胶粉改性CA砂浆的抗冻性随着掺入量的增加而改善;掺料可以改善试件整体性,当冻融循环次数达到56次、300次时,单位面积剥落量均满足暂行技术要求;橡胶粉本身的良好弹性,使除了冻融循环次数达到300次的10%掺入量以外的其他试件动弹性模量均≤60%,满足暂行技术条件要求。     

改良剂改良砂性土路用性能试验研究

含砂土粒较多并具有一定粘性的土为砂性土,土质较松散,粒间无粘聚力。通过改良方法使砂性土保持自身优势,并减少其劣势影响,砂性土可以作为良好的路基填料来使用。通过室内试验,探究了以水泥、土凝岩分别做砂性土改良剂时,改良剂含量、浸水与无浸水养护、养护龄期、冻融循环等对砂性土抗压强度的影响。分析得出结论:改良剂改良后的砂性土在同一养护龄期条件下,随着含量增加强度显著提高;同一掺量条件下,随着养护龄期的增长,强度前期呈明显增长趋势,后期增长效果不显著;相比于同条件无浸水条件,浸水条件下强度明显提高;相比于无冻融循环条件,冻融循环条件试件强度明显降低。相对比水泥改良效果,土凝岩的改良效果较好于水泥。     

冻融循环作用下水泥混凝土强度退化机理研究

为研究冻融循环作用下水泥混凝土强度退化机理,文章进行了水泥混凝土冻融循环室内试验,测得冻融循环试验前后混凝土弯拉强度和抗压强度;运用离散元软件进行水泥混凝土细观数值模拟试验,并分析水泥掺量、水泥强度等级、集料和胶凝材料界面刚度对混凝土弯拉强度和抗压强度的影响;将室内试验结果与数值模拟试验结果进行对比分析。研究结果表明:冻融循环作用下,弯拉强度明显降低,抗压强度略微减小;水泥掺量减少和水泥强度降低时,弯拉强度和抗压强度均明显降低;集料和胶凝材料界面刚度减小时,弯拉强度明显降低,抗压强度略微减小,与冻融循环室内试验结果一致。     

玄武岩纤维水泥土力学特性及水稳定性研究

为提高水泥土力学强度和水稳定性,文章选用玄武岩纤维加筋水泥土的方法,基于室内无侧限抗压强度试验和干湿循环试验,研究水泥掺量、纤维掺量及养生龄期对纤维加筋水泥土力学特性和水稳定性的影响规律。结果表明：养生前28 d水泥土无侧限抗压强度增长显著,水泥掺量每增加1%,7 d、28 d抗压强度分别平均提高20.9%、19.4%;玄武岩纤维掺量为0.3%的水泥土抗压强度最大,7 d、28 d抗压强度较素水泥土分别提高约50.6%、49.6%;干湿环境下,纤维水泥土养生前28 d的干湿残留强度比显著降低,水泥掺量对水泥土干湿残留强度比影响较小;随干湿次数增加,不同水泥掺量的水泥土干湿残留强度比降低速率相当,28 d的干湿残留强度降低速率较大。     

废弃橡胶粉改良水泥混凝土路面性能试验研究

为了提升水泥混凝土路面的性能,充分利用废弃橡胶,文章采用不同掺量和目数(粒径)下的废弃橡胶粉对水泥混凝土进行了改良试验研究。结果表明：随着废弃橡胶粉掺量增加,水泥混凝土强度、撞击分贝、干缩率、电通量以及质量损失率逐渐降低,首裂次数和终裂次数逐渐增大;随着废弃橡胶粉目数的增加,水泥混凝土的强度、干缩率、质量损失率逐渐降低,首裂次数和终裂次数逐渐增大;掺入废弃橡胶粉除了对强度不利之外,对其他力学性能具有一定的改善作用;综合各种性能参数,建议废弃橡胶粉的目数≤30,掺量宜为10%～15%。     

公路处治土路基长期性能研究

＂公路处治土路基长期性能研究＂项目通过对大量的工程调研、室内外试验、理论分析、数值模拟和现场监测等综合手段,系统研究了典型处治土路基在干湿循环、冻融循环和淋滤作用等环境因素与荷载作用下的工程特性及其影响、长期强度与变形规律,建立了考虑路基路面协调作用、基于动强度理论的处治土路基设计方法框架体系与指标,提出了提高处治土路基长期性能的工程技术措施,同时结合研究成果成功修筑了实体工程,编制了《公路处治土路基设计施工技术指南》。本篇介绍了该项目的主要创新性研究成果、项目的应用及推广情况,对于完善路基设计理论和方法、促进行业技术进步和学科的发展具有重要理论意义。     

冻融作用下石灰稳定土动态回弹模量试验研究

为揭示石灰稳定土的动态回弹模量在冻融循环下的演变规律,文章研究对石灰掺量为0、3%、6%、9%的路基土试件分别在经历0次、3次、6次、9次、12次冻融循环后开展动三轴试验。结果表明,石灰的掺入有助于提高路基土的动态回弹模量。同时,冻融循环的累积衰减了动态回弹模量,且前6次冻融循环后动态回弹模量衰减较大,之后逐渐趋于稳定。此外,石灰稳定土的动态回弹模量受应力状态影响显著,具体表现为随偏应力的增大而减小,随围压的增大而升高。在此试验规律基础上,建立了能考虑石灰掺量、反复冻融循环作用及应力状态的路基土动态回弹模量预估模型,其回归精度较高。     

化学成分对ERW油井管用J55热轧钢带组织性能的影响

设计了8种不同化学成分的J55钢,通过组织观察、性能检验等,分析、研究了化学成分对ERW油井管用J55热轧钢带组织性能的影响。结果表明:所有试验钢的焊缝质量均良好,具有良好的焊接性能;碳含量为0.10%时的组织为铁素体加极少量的细珠光体,随着碳含量的增加,珠光体的量增加,当碳含量增加至0.18%,为铁素体加珠光体组织;随着碳含量的增加,抗拉强度明显增加,屈服强度稍有增加,冲击功下降;当加入0.01%~0.04%V时,钢的屈服强度和抗拉强度均明显增加;添加一定的Cu、Ni时,强度增加,特别是屈服强度明显增加,冲击功稍有降低;钙处理钢的纯净度明显地高于稀土处理钢,其管坯超声波探伤合格率明显提高;随着硫含量的降低,冲击功明显增加,经深脱硫的钢超声波探伤合格率提高。     

干湿循环作用下煤矸石路基材料应用性能研究

道路作为结构物在自然环境中需要经历干湿循环作用,干湿循环作用发生时,道路结构材料经历水分的失散和饱和,会产生结构松散进而影响材料的路用性能。文章主要研究工业固废材料-煤矸石用于路基填筑时在干湿循环作用下材料的强度、承载能力、抵抗变形能力的变化规律。研究成果对于工业固废应用于路基材料具有一定的借鉴意义。     

AP-8改性沥青混合料疲劳性能分析

为研究AP-8改性剂复合改性硬质沥青混合料的抗疲劳性能,优化桥面铺装材料的整体性能,文章以PMB-25沥青为参考对象,采用四点弯曲疲劳试验研究了不同配合比例的基础沥青(30~#沥青和70~#沥青)对劲度模量、疲劳加载次数、滞后角等指标的影响。结果显示:AP-8改性剂能够良好改善基质沥青的抗疲劳性能,随着油石比的增加,劲度模量值呈下降趋势,破坏时的疲劳加载次数和滞后角呈增加趋势;随着加载次数的增加,滞后角呈逐渐增加趋势,PMB-25沥青的滞后角随加载次数变化敏感性高于AP-8改性沥青;而随着应变水平的增加,AP-8改性沥青混合料的疲劳加载次数呈下降趋势,其中AH70~#改性沥青受应变水平影响高于AH30~#改性沥青;随拌合温度的增加,AP-8沥青混合料的劲度模量呈增加趋势,滞后角呈下降趋势,在180℃～240℃时,温度变化对滞后角影响更为显著,在240℃～260℃时,滞后角变化较为平缓。汇总研究成果可知,合理地调整最佳沥青用量或控制拌合温度,能够降低或避免AP-8沥青混合料老化问题,提高桥面铺装结构的整体刚度。