高地热对隧道喷射混凝土力学性能、孔结构和水化产物的影响综述

针对复杂地质条件下高地热环境影响深埋隧道施工的问题,本文系统地总结分析了高地热环境对隧道喷射混凝土力学性能、孔结构和水化产物的影响.高地热环境加快水泥的水化反应速率,生成大量水化产物填充孔隙,提高喷射混凝土的早期强度;但过高的温度,引起水化产物热运动加剧,沉淀速率加快,使得大部分水化产物容易沉积在较大颗粒附近,导致水化...     

速凝剂主要组成对水泥水化影响机理研究

研究目的:速凝剂是喷射混凝土施工中重要的材料,偏铝酸钠(NA)和硫酸铝(AS)作为有碱和无碱速凝剂的主要组分,对喷射混凝土性能影响显著。为系统研究速凝剂主要组成对水泥水化影响机理,本文通过凝结时间、等温量热仪、XRD-Rietveld全谱拟合及扫描电子显微镜研究偏铝酸钠(NA)和硫酸铝(AS)对水泥水化历程、特征水化产物及水泥石微结构的影响。研究结论:(1) NA和AS提高了水泥早期水化放热速率及放热量,大幅度加速了水泥的凝结;(2)掺入NA和AS显著加速了C_3A的水化速率并分别生成以六角板状AFm及棱柱状AFt为主的特征水化产物;(3) NA和AS加速了C_3S早期水化,但是早期特征水化产物AFm和AFt抑制了C_3S后期进一步水化,使得1 d和3 d后C_3S水化速率相对于空白组明显放缓;(4)掺入NA和AS明显提高了水泥早期水化速率,但降低了后期水化速率,使得C-S-H凝胶生长不充分,EDS显示养护28 d后水泥石中C-S-H凝胶Ca/Si均高于空白组,这是由于掺入NA和AS早期生成的致密水化产物层包裹了水泥矿物,从而延缓了后期水化进程;(5)本研究成果可为喷射混凝土早期水化特征及强度发展规律研究提供理论依据。     

水胶比和组成对补偿收缩胶凝材料水化程度与水化产物的影响

利用XRD,ESEM和化学结合水量,研究了具有不同水胶比的硅酸盐水泥、膨胀剂和矿物掺和料组成的复合补偿收缩胶凝材料的水化产物和水化反应程度随水化龄期的变化规律。各种组成的补偿收缩胶凝材料在水化开始后的6h内都处于诱导期,水化产物刚开始形核生长,到24h水化产物大量形成;化学结合水量在第1d迅速增加;一直到第7d,化学结合水量仍然明显增加;此后则增加幅度明显降低在高水胶比条件下,胶凝材料的最终化学结合水量与其水化活性大小成正比。在低水胶比条件下,动力学因素也影响胶凝材料的最终水化程度,使其化学结合水量的增加幅度随水胶比降低而明显降低,而且与胶凝材料的水化活性不成比例。     

温度对掺矿物外加剂水泥体系水化动力学的影响

为进一步理解不同温度下含多种胶凝组份的自密实混凝土的水化特性,采用等温量热和水化动力学模拟等方法,分别研究掺粉煤灰、矿粉、膨胀剂、纳米硅和黏度改性剂等矿物外加剂水泥复合胶凝体系在5,10,20和30℃下的水化放热速率和放热量,并基于Cahn动力学模型计算水化产物的成核速率和生长速率,讨论温度和矿物外加剂对相应水化动力学参数的影响。研究结果表明:矿物外加剂的掺入,降低了胶凝体系水化放热峰值,增大了水化产物的成核速率,促进了水化放热速率峰值提早出现,膨胀剂和纳米二氧化硅促进作用尤为明显;温度升高明显增大了体系水化产物的成核速率与生长速率,且对多元复合胶凝体系的影响更为显著。     

混凝土组成材料对水泥水化特性的影响

正水泥水化是一个放热反应,水化放热是混凝土温升的唯一热源。研究混凝土组成材料对水泥水化特性的影响规律是制定大体积混凝土工程预防因温度应力导致贯穿性裂缝的理论基础。大体积混凝土是指混凝土结构物实体最小尺寸等于或大于1m,或预计会因水泥水化热引起混凝土内外温差过大而     

养护对轨道板混凝土水化与力学性能的影响

研究目的:蒸汽养护是轨道板混凝土的常用养护方式,但蒸汽养护易造成混凝土水化产物内部损伤。为研究轨道板混凝土合适的加速养护方式,探讨不同养护方式对水泥水化及力学性能的影响,试验45℃蒸汽、45℃干热、保温和自然四种养护方式下轨道板混凝土的温升、应变、抗压强度及水化进程,并观察水化产物的微观形貌。研究结论:(1)蒸汽和干热养护下混凝土升温速率较快,提升早期强度效果显著,0～7 h升温阶段,表现为温胀变形,7 h之后为恒温和降温阶段,表现为收缩变形,早期水化产物中Ca(OH)₂和AFt晶体较多,后期水化产物微裂缝较多,造成后期抗压强度有所降低;(2)保温养护下混凝土升温速率略低于蒸汽和干热养护,能够促进混凝土早期强度发展,养护18 h抗压强度可达到轨道板混凝土脱模强度要求,混凝土主要为收缩变形,水化产物缺陷较少,后期强度稳定;(3)保温养护可以作为轨道板混凝土的一种加速养护方式。     

车辆动载作用下结构参数对水泥混凝土路面力学性能的影响

FWD能较好地模拟动荷载的作用,在对FWD动态弯沉盆的特性分析的基础上,以ANSYS有限元计算软件为工具,对FWD荷载作用于纵缝板边缘中部、板角、板中位置时的动力特性进行了模拟,得到了不同结构层厚度和材料强度的水泥混凝土路面结构在标准动荷载作用下的层间应力以及路表弯沉的变化规律,研究成果为水泥混凝土路面结构设计、了解路面结构在动载作用下的力学响应提供了理论依据和参考。     

聚羧酸系高效减水剂与缓凝剂复合对水泥水化历程的影响试验研究

通过用聚羧酸系高效减水剂与三聚磷酸钠、硼砂、六偏磷酸钠、葡萄糖酸钠、柠檬酸、木钙、糖钙、蔗糖等8种缓凝剂复合,研究其复合后对水泥标准稠度净浆凝结时间的影响,以及与葡萄糖酸钠、三聚磷酸钠、木钙、糖钙等4种缓凝剂复合研究其复合后对水泥水化历程的影响。研究结果表明：与三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、柠檬酸、糖钙、蔗糖复合使用对标准稠度水泥净浆有促凝作用,而与硼砂、葡萄糖酸钠、木钙复合使用却能显著延长标准稠度水泥净浆凝结时间。但是,当其与葡萄糖酸钠、三聚磷酸钠、木钙、糖钙复合使用时与单独使用聚羧酸系相比,却能推迟水化温峰出现时间,降低1d．3d水化热,而且糖钙还能降低温峰。在实际工程应用前应先进行水泥适应性、缓凝剂品种的选择以及掺量试验,以便更经济更有效地满足具体施工要求。     

砂岩层理构造对力学特性影响分析

层理构造是影响岩石力学特性的重要因素,通过开展不同层理构造砂岩的三轴蠕变试验,分析层理构造对砂岩力学特性的影响。试验结果表明:砂岩具有蠕变特性,并且层理构造不同,蠕变特性具有明显的各向异性特性。分析表明,在三轴应力状态下砂岩表现出瞬时变形、衰减蠕变、稳定蠕变和加速蠕变特征;在低应力水平条件下,砂岩变形以瞬时变形为主,随着应力水平增加,蠕变变形不断增大,最终导致试样破坏;随着层理角度增大,砂岩试件的长期强度、峰值强度、弹性模量先减小后增大,稳定蠕变速率呈"M"形变化;应力与层理夹角不同导致砂岩的破裂模式不同,层理角度30°时,主要发生沿着层理面的剪切破坏,其他层理角度时,主要发生斜交层理面的剪切破坏。     

考虑公轨合建型内部结构的盾构隧道纵向力学性能研究

盾构隧道朝着超大断面发展,其内部结构形式愈加复杂多样化,内部结构对盾构隧道纵向力学性能的影响值得探讨。为研究考虑公轨合建型内部结构的盾构隧道纵向力学性能,以济南黄河隧道为工程背景,建立31环考虑公轨合建型内部结构的盾构隧道三维有限元实体模型,以集中力的形式作用在第16环管片环进行加载。结果表明:盾构隧道考虑内部结构后,通缝拼装隧道和错缝拼装隧道纵向刚度有效率分别提高21.4%~61.9%和14.3%~35.3%,说明内部结构能够有效提高盾构隧道的纵向刚度;通缝拼装隧道和错缝拼装隧道加载环最大Mises应力分别减小61.3%和69.2%,说明内部结构能够起到承载作用;隧道管片与内部结构会发生应力集中现象;错缝拼装形式有利于减小内部结构在纵向上的位移变形,同时内部结构的侧墙在施工时应尽可能保证混凝土的密实。     

Bi对等温淬火球墨铸铁组织和性能的影响

对有Bi和无Bi 2种成分的等温淬火球墨铸铁进行了组织、微区成分定量分析和机械性能、耐磨性能的对比实验研究。结果表明,经880℃/1 h加热、280℃/2 h等温处理后,加Bi的等温淬火球墨铸铁基体中的含碳量较高,组织由下贝氏体和相对较多的富碳残余奥氏体组成。Mn在晶界上的偏析减小,白亮区减少,塑性好;而无Bi的等温淬火球墨铸铁组织则为下贝氏体和少量的残余奥氏体,强度、硬度较高,相对耐磨性较好。     

钢轨钢材低温力学性能的试验研究

研究目的:钢轨钢材在低温下力学性能变差,容易发生脆性破坏,这直接威胁着铁路运输的安全。随着青藏铁路等低温地区的铁路建设大规模的展开,了解钢轨钢材力学性能指标受温度的影响规律成为越来越迫切的课题,本文试验测得我国常用钢轨钢材在低温下的各项力学指标将给寒冷地区的铁路建设提供试验依据。研究方法:本文通过制造人工低温环境,在 20℃、0℃、-20℃、-40℃、-60℃五个温度点下对我国目前铁路工程中常用的60 kg/m的U71Mn和U75V两种钢轨钢材进行拉伸试验,得到这两种钢轨钢材低温下的强度和塑性指标,并根据已有研究成果对试验数据进行分析和拟和。研究结果:本文试验得到了U71Mn和U75V两种钢轨钢材抗拉强度、规定非比例延伸强度、断后伸长率和断面收缩率随温度的变化规律,计算了2种钢轨钢材的温度敏感系数,得到预测钢轨钢材低温下抗拉强度的公式。由2种钢轨钢材低温力学性能的比较,本文对低温地区铁路建设选用钢轨提出了建议。研究结论:随着温度的降低,钢轨钢材的抗拉强度和非比例延伸强度略有升高,但断后伸长率和断面收缩率下降,塑性变差。U71Mn钢材在-60℃时仍具有良好的塑性,而U75V钢材在低温下塑性明显变差,呈现出脆性破坏,所以在寒冷地区的铁路建设中宜优先选用U71Mn钢轨钢材。     

东莞市花岗岩类残积土物理力学特性

研究目的:作者通过对东莞R2线花岗岩类残积土物理力学指标统计分析,找出花岗岩类残积土的物理力学特征,建立物理指标与力学指标之间的关系,提出花岗岩类残积土工程勘察的措施及建议。研究结论:(1)东莞市花岗岩类残积土颗粒成分呈现"两头大,中间小"的特点,天然孔隙比较大,液性指数较小,抗剪强度较高,压缩系数偏大,压缩模量偏小,膨胀性小等;(2)天然孔隙比与压缩模量之间存在一个线性关系;(3)勘察宜采用现场原位测试与室内试验相结合的综合方法。     

二衬厚度对盾构隧道双层衬砌纵向力学性能的影响

盾构隧道作为一种复杂的三维线性地下结构,容易受围岩特性不均等因素影响产生不均匀变形,引发结构局部破坏等病害。为研究双层衬砌盾构隧道在运营过程中的纵向力学行为,结合武汉地铁8号线越江隧道工程,建立纵向三维壳-弹簧力学分析模型,结合工程实际探讨二次衬砌厚度对盾构隧道双层衬砌力学性能的影响,以期获取合理的二次衬砌厚度取值。研究结果表明:(1)盾构隧道双层衬砌结构的纵向等效弯曲刚度随二次衬砌厚度增加呈线性增加;(2)施作二次衬砌可降低隧道纵向不均匀沉降量及管片间的错台量,二者随二次衬砌厚度增加而减小,但幅度不大;(3)在隧道纵向出现极端不均匀变形条件下,施作二次衬砌会导致位移突变点附近部位的管片局部内力及环缝张开量增大;(4)综合分析盾构隧道管片衬砌变形及受力,同时考虑工程造价和二衬是否设置配筋等因素,对于直径12 m级盾构隧道,其二次衬砌厚度建议取20～35 cm。     

新型预制装配式地铁车站结构横断面受力性能研究

预制装配式地铁车站具有能缩短工期、改善施工质量等优势。结合地铁车站主体结构常用的双层三跨矩形断面形式,建立了整体有限元模型,研究了这种新型预制装配式结构在使用阶段的受力变形规律,为预制装配式地铁车站在未来的工程应用提供力学支撑。     

现代齿轨铁路有砟道床阻力及轨道力学特性

齿轨铁路具备优越的爬坡性能,国外多铺设于山区旅游线路,我国尚无应用.针对齿轨铁路线路坡度大的特点,基于离散单元法建立大坡度有砟道床离散元模型,研究道床纵向阻力随坡度变化规律,并以所得结论为基础,建立齿轨铁路空间耦合有限元模型,对Strub模式齿轨铁路轨排稳定性及结构受力变形进行计算分析.研究结果表明:(1)道床纵向阻力...     

高强型CA砂浆力学性能影响因素及力学机理研究

为了解高强型CA砂浆主要组成材料对力学性能影响,研究乳化沥青与水泥质量比、砂灰比对CA砂浆强度和弹性模量的影响;并采用扫描电镜观察CA砂浆水泥沥青微观胶凝结构和CA胶浆与砂界面情况,分析CA砂浆力学性能微观机理。结果表明:随乳化沥青与水泥质量比增加,CA砂浆28d轴心抗压强度和弹性模量显著下降;随砂灰比增加,CA砂浆弹性模量无明显变化,28d轴心抗压强度开始无明显变化,之后大幅度下降;水泥沥青微观胶凝结构特征和CA胶凝材料与砂的界面黏结决定CA砂浆力学特点。因此,合适的乳化沥青与水泥比和良好流动性能是CA砂浆良好力学性能的保证。