玄武岩纤维改性碾压混凝土抗裂性能研究

研究目的:碾压混凝土性能优越,但作为路面材料缺乏深入研究,并且我国碾压混凝土基层的工程应用少,缺少明确的施工规范。本文以道路沥青路面玄武岩纤维改性碾压混凝土基层为研究对象,采用正交试验,确定最优的碾压混凝土级配方案,最后基于最优级配研究玄武岩纤维的不同掺量、不同长度对碾压混凝土抗裂性能影响特性。研究结论:(1)碾压混凝土设计级配建议选取为水泥用量240 kg/m3、用水量110～120 kg/m3、级配1、减水剂0. 2%,此级配强度和压实度高、改进的VC值低;(2)适宜长度和掺量的玄武岩纤维可利于抗压强度、抗折强度、劈裂强度、拉压比的增长,弹性模量和弹强比的降低,使得抗裂性能提高,考虑到经济因素,建议选取26 mm玄武岩纤维、掺量为0. 1%的改性碾压混凝土开展设计和施工推广;(3)本研究成果主要应用在道路路面基层工程领域,对今后碾压混凝土基层的设计和施工具有借鉴意义。     

橡胶粉水泥稳定碎石基层水稳定性试验研究

通过对不同掺量的橡胶粉水泥稳定碎石基层试件的力学性能、连续浸泡、浸烘循环和抗冲刷性能试验,测定和分析不同掺量的橡胶粉水泥稳定碎石的无侧限抗压强度、抗雨水侵袭和抗冲刷能力变化,对橡胶粉水泥稳定碎石基层的水稳定性进行评价。试验结果表明,当橡胶粉掺量在0%～8%时,橡胶粉水泥稳定碎石基层与未掺橡胶粉的水泥稳定碎石基层相比其7 d、28 d无侧限抗压强度略有降低,其抗雨水连续浸泡和浸烘循环性能降幅甚小,能够满足设计强度要求;当掺入0%～8%橡胶粉,能够略提高水泥稳定碎石基层的抗冲刷性能。     

再生集料强化方法和掺量对水泥稳定碎石性能的影响

为了评价再生集料强化方法和掺量的影响,分别采用无侧限抗压强度、劈裂强度、弯拉强度、干缩和温缩试验对水泥稳定碎石的力学性能和收缩性能进行测试.研究结果表明:掺加再生集料可以显著改善水泥稳定碎石的力学性能,但是对其收缩性能和均匀性有不利影响.采用物理磨耗和盐酸浸泡处理再生集料后,水泥稳定碎石的力学强度和收缩性能有所提高;采用有机硅树脂喷涂处理再生集料后,其力学强度几乎不变,然而收缩性能明显改善,接近天然集料水泥稳定碎石的情况.与强化方法相比,再生集料掺量对水泥稳定碎石性能的影响更为显著.再生集料压碎值与水泥稳定碎石力学强度之间并不一定具有很好的相关性.     

玄武岩纤维、聚丙烯腈纤维和聚乙烯醇纤维对混凝土性能影响的对比研究

为了推进玄武岩纤维在铁路工程中的应用,采用与不同种类有机纤维对比分析的试验研究方法,从混凝土拌和物性能、力学性能、抗裂性能和耐久性能方面进行了研究。结果表明:在一定的掺量下,3种纤维的加入对混凝土拌和物性能影响均不大;玄武岩纤维对混凝土抗压强度和抗折强度影响不大,聚丙烯腈纤维和聚乙烯醇纤维对混凝土抗压强度影响不大,但会降低混凝土28 d龄期的抗折强度;3种纤维均有效抑制混凝土的早期开裂,玄武岩纤维和聚丙烯腈纤维的效果优于聚乙烯醇纤维;玄武岩纤维对混凝土电通量没有明显影响,聚丙烯腈纤维或聚乙烯醇纤维略增大混凝土电通量。3种纤维均可有效提高混凝土抗冻性,玄武岩纤维和聚丙烯腈纤维的效果优于聚乙烯醇纤维。     

水泥稳定砂类土冷再生基层试验研究及应用

研究目的:为推广冷再生技术在道路维修改造中的应用,完善冷再生材料设计指标及施工技术标准,本文就冷再生水泥稳定砂类土基层材料的试验展开研究,对比分析原道路旧料与冷再生材料的性能变化特征,进行冷再生基层材料的设计,并提出冷再生基层的施工质量控制要点。研究结论:(1)试验表明:冷再生基层添加剂的类型和剂量可通过击实试验和无侧限抗压强度试验及工程特点来综合确定,原道路材料颗粒级配、强度和稳定性较差,而5%的水泥稳定砂类土再生材料施工最佳含水量为12.1%,强度和稳定性较好,满足路面基层使用要求;(2)建立道路改造前详细工程评价项目,主要包括现状评价、结构承载力评价及旧料的性能评价等;(3)通过工程应用,指出就地冷再生基层施工水泥和水的添加方法,并提出冷再生铣刨-压实一体化作业方法;(4)经检测,冷再生水泥稳定基层的各项指标均满足使用要求,再生效果好,可为类似冷再生基层设计与施工提供参考。     

地铁管片用玄武岩纤维增强水泥混凝土性能试验研究

为了研制高性能地铁管片,对两组不同长度的短切玄武岩纤维水泥混凝土、一组聚丙烯纤维水泥混凝土及一组普通混凝土性能进行了试验对比研究。结果表明:玄武岩纤维掺入混凝土中后,对抗拉和抗折强度影响不大;显著地提高了水泥混凝土的抗冲击、韧性、抗冻性能,水泥混凝土的干缩性能提高不显著,掺入体积率0.1%玄武岩纤维后混凝土疲劳寿命增加了3倍,冲击韧性增加了3倍,玄武岩纤维强化了混凝土材料的动态强度;玄武岩纤维的增强性能比聚丙烯纤维高,由于纤维分布形态不同长型(30 mm)玄武岩纤维的增强性能不及短型(18 mm)玄武岩纤维。玄武岩纤维作为一种新的加强纤维,增强水泥混凝土的性能尚需实际工程中应用进一步验证。     

聚丙烯纤维水泥稳定碎石干缩性能试验研究

聚丙烯纤维的掺入可显著地减小水泥稳定碎石的平均干缩系数;随着水泥掺量的增加,聚丙烯纤 维水泥稳定碎石干缩系数逐渐增加;高龄期的平均干缩系数比低龄期的小;在纤维体积掺量<1‰的范围内,随着纤维体积掺量的增加,水泥稳定碎石平均干缩系数均逐渐减小.     

水泥稳定再生骨料基层混合料配合比设计

通过选取采用普通硅酸盐水泥剂量为4％、5％时,再生骨料掺量为30—100％时,配制水泥稳定再生骨料混合料,对混合料进行击实试验、强度试验及收缩性能试验,对影响水泥稳定再生骨料基层混合料性质的有关因素和各项性能变化规律进行分析和总结,提出既能满足基层路用性能,又能降低造价,使再生骨料用量最大化的混合料配合比设计方法。公路底基层或基层混合料的强度要求低,对天然骨料的需求量大,将再生骨料部分或全部代替天然骨料作为水泥稳定再生骨料混合料应用于公路底基层或基层是废弃混凝土应用的主要领域。本文将路面改造获得的大量废弃混凝土作为高等级公路的基层材料,在优化集料级配的基础上,通过选取采用不同水泥剂量和再生骨料掺量配制的水泥稳定再生骨料混合料,对影响水泥稳定再生骨料基层混合料性质的各项性能变化规律进行分析和总结,优化混合料配合比,为水泥稳定再生骨料基层混合料的优化配制技术提供了理论指导,也为废弃混凝土再生骨料技术向实用化、推广应用方向发展提供技术支持和保障。     

不同种类纤维加筋水泥改良风积沙抗拉性能试验研究

为研究不同种类纤维对水泥改良风积沙劈裂抗拉强度及峰值应变的影响,开展纤维水泥改良风积沙的劈裂抗拉强度试验。试验选用玄武岩纤维、聚丙烯纤维、玻璃纤维和聚酯纤维等4种常用纤维加筋水泥改良风积沙,水泥掺量为5%,纤维掺量为0,2‰,4‰,6‰,8‰,10‰和12‰,未掺纤维的水泥改良风积沙作为对照组。研究结果表明：纤维水泥改良风积沙应力应变曲线起始段近似线性增加,达到峰值强度后,峰后曲线缓慢下降,残余强度随着纤维掺量的增加而增大。聚丙烯纤维、玄武岩纤维、玻璃纤维和聚酯纤维加筋水泥改良风积沙劈裂抗拉强度最大值分别为77.65,67.86,64.49和63.41 kPa,峰值应变分别为1.05%,0.94%,0.82%和0.75%,对应的最优纤维掺量分别为8‰,8‰,4‰和6‰,而水泥改良风积沙的劈裂抗拉强度为53.0 kPa,峰值应变为0.63%,与未掺纤维的水泥改良风积沙相比,聚丙烯纤维、玄武岩纤维、玻璃纤维和聚酯纤维加筋水泥改良风积沙的劈裂抗拉强度的强度增强比为1.47,1.28,1.22和1.20,劈裂抗拉强度最优掺量下的延性指数分别为1.67,1.49,1.30及1.19,纤维增大了水...     

玄武岩纤维水泥改良风积沙强度及孔隙结构研究

为了研究纤维掺量对玄武岩纤维水泥改良风积沙的孔隙结构和无侧限抗压强度的影响,开展核磁共振试验和无侧限抗压强度试验。试验选用玄武岩纤维,纤维掺量分别为0%,0.2%,0.5%,0.8%,1.1%,1.4%,1.7%,水泥掺量为5%,风积沙来自新疆和若铁路工地现场。核磁共振试验结果表明,水泥改良风积沙的T2弛豫时间为0.37μs～1.98 s,对应的孔隙半径为0.74 nm～0.39 mm;而玄武岩纤维水泥改良风积沙的T2弛豫时间为0.31μs～1.07 s,对应的孔隙半径为0.61 nm～0.21 mm。与未掺纤维的水泥改良风积沙试样相比,纤维掺量为0.8%的玄武岩纤维水泥改良风积沙试样中的大孔占比减少了25.7%,中孔占比增加了12.7%,而微孔和小孔占比变化较小。无侧限抗压强度试验研究结果表明,水泥改良风积沙试样的无侧限抗压强度和峰值应变分别为0.80 MPa,1.29%,与水泥改良风积沙相比,玄武岩纤维水泥改良风积沙试样无侧限抗压强度的强度增强比为1.14～1.54,最优纤维掺量为0.8%;而玄武岩纤维水泥改良风积沙的峰值应变与纤维掺量正相关,延性增强比为1.43～2.67。掺入纤...     

透水型尾气降解沥青混合料性能评价

为研究透水功能对沥青混合料尾气降解性能的影响,研发透水路面光催化降解尾气测试系统,提出基于光降解试验确定TiO_2掺配方式、粒径和掺量的方法。建立基于连通空隙率的降解性能回归模型,定量分析静态饱水率和动态透水过程对尾气降解效果的影响。研究结果表明:在OGFC-16级配条件下,采用湿法工艺,TiO_2粒径为25 nm,掺量为沥青质量10%时降解效果最优。除100%的饱水率,其他各级饱水率下累积降解率的排序为TAC-16OGFC-16AC-16,累积降解率随饱水率升高而下降;动态透水阶段累积降解率先缓慢升高后快速升高,最后趋于稳定,全过程累积降解率排序为TAC-16OGFC-16AC-16,推荐透水型大孔隙级配作为尾气降解混合料载体;基于混合料降解效果和水稳定性,建议连通空隙率越大越好,但不超过18.7%。     

水泥稳定碎石基层断裂性能的试验研究

通过42个尺寸为100 mm×100mm×515 mm的水泥稳定碎石基层三点弯曲试件断裂试验,探讨了试件养护龄期和水泥掺量对水泥稳定碎石断裂韧度(KIC)和断裂能(GF)的影响,并推荐出评价水泥稳定碎石断裂韧性合适的指标是断裂能.     

玻璃纤维加筋水泥土耐久性试验研究

水泥土是简易机场建设中道面基层的主要使用材料之一,但在使用中易遭受水的侵蚀,为解决水泥土水稳性和耐久性不良的问题,采用玻璃纤维对水泥土进行加筋,对不同土质、不同纤维掺量和长度的玻璃纤维加筋水泥土开展飞散性和磨耗试验,对其抗飞散性和耐磨耗性进行了研究。研究结果表明:浸水养护后试件的抗飞散性能明显低于常规养护试件,而纤维的加入可以缩小两者差距,有效提高水泥土水稳定性,同时玻璃纤维加筋水泥西安土水稳定性能优于玻璃纤维加筋水泥三亚土;纤维的长度和掺量对水泥土抗飞散性和耐磨耗性有较大影响,在所研究的范围内,当纤维掺量为0.3%,长度为6 mm时纤维对水泥土抗飞散性能增强效果最好,当纤维掺量为0.3%,纤维长度为12 mm时对水泥土耐磨耗性能增强效果最好。综合来看,当玻璃纤维长度为6 mm或12 mm,掺量为0.3%时对水泥土的加筋效果最好。     

粉煤灰和硅灰对高强度纤维水泥基材料力学性能影响研究

基于纤维水泥基复合材料的发展和工程应用实际,探讨不同粉煤灰和硅灰掺量对高强度纤维水泥基材料抗压强度、抗折强度以及韧性的影响。研究结果表明:粉煤灰和硅灰的掺加会显著影响高强度纤维水泥基材料的力学性能,具体优化掺量为50%的粉煤灰和15%的硅灰可以使高强度纤维水泥基材料抗折强度增强到19.5 MPa,抗压强度提高至75.2 MPa,折压比达到0.26左右,比普通纤维混凝土在抗折和抗压强度上分别提高了35%和40%,折压比也提高了6%左右,说明该优化配合比能明显增强高强度纤维水泥基材料的抗压强度、抗折强度和韧性,可为该材料的工程应用提供参考。     

复掺钢渣和粉煤灰对透水混凝土性能的影响

研究了复合引入炼钢废渣和粉煤灰对透水混凝土性能的影响,并对透水混凝土的透水系数和强度进行了分析。结果表明:粉煤灰、钢渣和水泥作为胶结料复合使用,对各物料的水化反应起到促进作用。当粉煤灰掺量为15%、钢渣掺量为10%时,透水混凝土28 d抗压强度和透水系数均较高。粉煤灰和钢渣复合加入,使胶结料连接桥更致密,强度更高。     

基于数学模型的半刚性基层配合比设计研究

为研究数字模型对于半刚性基层配合比设计影响,依托成都经济区环线高速公路蒲江至都江堰段主线工程,通过幂函数模型构建了1种骨架密实型、2种悬浮密实型水泥稳定材料级配,进行了3种级配的水泥稳定碎石配合比设计,并采用无侧限抗压强度试验进行验证,分析其适用性。结果表明:采用幂函数模型可以在降低水泥用量的前提下拟合满足公路路面基层施工技术细则对于极重和特重要求的级配类型,骨架密实型水泥稳定碎石混合料可以采用相对更少的水泥用量,获得较大的强度。     

纤维水泥粉砂土受力性能试验研究

以宁夏银川市某道路路基填筑的粉砂性土为试验对象,分别对粉砂土、水泥粉砂土、纤维掺量分别为0.1%,0.2%,0.3%的粉砂土和水泥粉砂土进行了三轴试验研究,分析了纤维对粉砂性土力学参数的影响规律。结果表明,掺加聚丙烯纤维能够显著提高粉砂性土的抗剪强度,为解决粉砂土路基路面开裂治理提供了理论参考。     

不同纤维掺量BFRP筋玄武岩纤维再生混凝土梁抗剪性能试验研究

通过6根玄武岩纤维(BFRP)筋玄武岩纤维再生混凝土梁的受剪试验,研究短切纤维掺量对BFRP筋纤维再生混凝土梁的裂缝开展、跨中挠度、开裂荷载和极限荷载的影响。研究结果表明:试验梁跨中挠度随玄武岩纤维体积掺量的提高先增大后减小;开裂荷载随玄武岩纤维体积掺量的提高略微增加;极限荷载随玄武岩纤维体积掺量的提高先增大后减小;玄武岩纤维体积掺量在0.2%时,极限荷载为峰值增强效果最明显。依据试验结果并参照《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2015)对BFRP筋纤维再生混凝土梁极限承载力进行计算,结果表明计算值和试验值吻合较好。     

大掺量废旧沥青混凝土水泥稳定碎石的试验研究

我国每年公路废旧沥青路面材料废弃量非常可观,为了道路建设可持续发展,一般对废旧沥青混凝土进行路面再生利用,但造价高、工艺复杂。如果能将废旧沥青混凝土作为道路半刚性水稳碎石,则工艺简单、造价低廉。文中对废旧沥青混凝土进行了破碎筛分试验分析和水稳碎石集料配比设计,并对废旧沥青混凝土水稳碎石进行了9组不同配比的无侧限抗压强度试验研究。结果表明:大掺量废旧沥青混凝土水稳碎石在强度上可以满足高速公路的底基层和其他公路基层、底基层强度要求,可为废旧沥青混凝土的循环利用提供借鉴。     

路用水泥稻壳灰稳定碎石混合料性能试验研究

为保护环境和节约资源,以稻壳灰替代水泥稳定碎石混合料中的部分水泥,并通过强度及耐久性试验探究不同替代率下水泥稻壳灰稳定碎石混合料性能。结果表明：稻壳灰替代率增加虽在一定程度上削弱了混合料的强度、抗冻性能及抗温缩性能,但在适当替代率下影响可控;替代率20%时混合料7 d无侧限抗压强度为4.22 MPa,替代率40%时90 d弯拉强度及90 d抗压回弹模量满足规范要求;替代率60%时残留抗压强度比为68.5%,替代率20%时有利于抗干缩,但替代率继续增加对抗干缩性能、抗温缩性能均不利。研究结果可为路用基层材料的替代使用提供参考。