基于三维扫描与数值技术的粗集料形状特征与级配研究

粗集料体系作为混凝土主要组成部分,其颗粒构成对混凝土各项性能的改善起到了关键作用。为优化粗集料体系颗粒构成,以实现粗集料形状特征和级配精细化、数字化分析目标,采用激光三维扫描技术获取了粗集料的点云坐标,结合三维图像技术,进行粗集料的几何形状重构与三维形状参数准确测量,并提出球度、长短轴长比、粒径离散度和级配分形维数等指标。同时,基于粗集料的点云数值处理技术与分形理论,计算得到级配粒径和表面分形维数等指标,表征评价不同粒径粗集料形状特征及级配。研究结果表明：激光三维扫描和数值技术可快速重构出粗集料的真实形状,并能准确得到粗集料三维形状参数,提出的球度、长短轴长比和粒径离散度指标均能较好地对粗集料形状特征进行表征评价。其中,长短轴长比在表征粗集料球形度方面更具显著性与敏感性;采用三维图像数值技术与分形理论计算得到的粗集料级配分形与表面积分形维数,与粗集料粒径、表面粗糙度有密切联系,实现了粗集料几何特征的数值描述与评价;同时采用质量加权得到的粗集料级配分形维数,建立的粗集料颗粒级配计算函数计算结果与试验结果一致,研究结果可为粗集料级配的快速优化分析表征提供技术支持。     

不同形状假设下沥青混凝土级配快速识别效果对比

为提高沥青混凝土级配识别的精度,采用数字图像处理技术对沥青混凝土的平面级配进行统计分析,利用数值算法获得不同形状颗粒剖切后截面尺寸分布概率。对沥青混凝土的平面级配进行体视学转换,识别出沥青混凝土的三维真实级配,并对推测级配进行试验验证。研究结果表明:集料假设的形状不同,剖切后的截面尺寸分布概率也各不相同。采用椭球形集料假设进行体视学转换可以准确推测沥青混凝土的真实级配,避免对识别结果进行二次修正。集料的形状假设对体视学转化结果具有显著影响,建议在对平面级配进行体视学转换时采用椭球形集料假设,同时此方法亦可用于其他复合材料内部组成的定量推测。     

沥青混凝土矿料级配的发展方向

简要介绍了当前高速公路和其他高等级公路沥青面层矿料级配的发展方向,即是粗集料断级配;较详细介绍了笔者于2005年发明的粗集料断级配多碎石沥青混凝土SAC系列设计和检验方法,最后,简要介绍了多碎石沥青混凝土的六大优点。     

用非连续级配粗集料配制混凝土的应用

阐述非连续级配粗集料在配制混凝土中的应用价值及对拌和物工作性和混凝土力学性能的影响 ,提出对非连续级配粗集料的一般认识和应用时的一些改进建议 ,以利其在应用中更符合工程的实际需要     

新水泥碎石基层

详细介绍了粗集料断级配密实CBG-25的级配设计方法,7天龄期的无侧限抗压强度,得到的对抗压强度大小很少影响的级配范围,其上限为用于沥青混凝土的传统连续式密级配富勒曲线,下限为我国研究得到的粗集料中断级配。同是CBG-25,中断级配的收缩性显著小于连续式密级配。在设计抗压强度6MPa和水泥剂量7％的情况下,基层夏季通车3个月,90％多的路段无横向收缩裂缝,彻底改变了以往水泥碎石基层每隔6～10m产生一条收缩裂缝的状况。     

道路再生混凝土粗集料的路用性能研究

通过试验研究了由路面废弃水泥混凝土加工成的再生粗集料的物理特性(级配、吸水率、表观密度)和强度特性(强度指标、硬度指标及坚固性指标等),其性能满足路用要求,具有广阔的应用前景.     

级配和水泥掺量对泡沫沥青冷再生混合料路用性能的影响

为评价级配和水泥掺量的影响,分别采用无侧限抗压强度试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验、车辙试验和小梁弯曲试验对不同类型泡沫沥青冷再生混合料的力学性能、水稳定性、高温稳定性和低温抗裂性进行测试.研究结果表明:在再生料中掺加新集料可以降低2.3％～3.3％的空隙率.通过同时掺加新粗、细集料和矿粉来进行再生料级配优化可以获得...     

粗集料棱角性对沥青混合料抗拉性能影响的虚拟试验研究

为评价粗集料形态特征对沥青混合料抗拉性能的影响,结合CT扫描技术和有限元方法建立虚拟间接拉伸试验。通过虚拟试验对不同类型沥青混合料的间接拉伸劲度模量和粗集料运动轨迹进行仿真分析,建立粗集料棱角性与其抗拉性能及运动轨迹的相关关系。研究结果表明:粗集料棱角性指标与沥青混合料间接拉伸劲度模量之间存在一定的正相关性,与粗集料平均平动位移量及平均主轴方向增量存在一定的负相关性,但是其相关关系均依赖于级配类型。与AC-20混合料相比,AC-13混合料粗集料棱角性指标略小且分布更为集中,试验后其粗集料普遍产生了更大幅度的平动和转动变形,从集料形态特征和运动轨迹角度均证实其具有更优的抗拉性能。     

煤矸石路用力学参数关系研究

改变煤矸石中粗细骨料的相对比例,改变其级配.对不同粗细集料含量的煤矸石在静荷载下的强度与变形特性进行了室内试验和分析研究,采用统计方法得到了煤矸石的回弹模量、压实度、CBR、最大干密度、最佳含水率等力学参数之间的关系.研究表明,利用这些关系,可从材料的压实度或CBR值来估算其回弹模量,可供设计和施工参考.     

活性掺合料对再生混凝土耐久性影响

由于再生集料本身具有一些天然缺陷,导致再生集料配制的混凝土综合性能较同级配普通混凝土差,而矿渣、粉煤灰等活性掺合料可以改善混凝土的物理力学性能和耐久性能.本课题采用再生粗集料以不同比例取代天然集料的同时,用矿渣、粉煤灰等活性掺合料等量取代水泥,研究掺活性掺合料再生混凝土的力学性能和耐久性能.实验结果表明,随再生集料用量增加,混凝土的物理力学性能和耐久性能有所下降,但掺加一定量的活性掺合料可以明显改善再生混凝土的耐久性能.采用合适掺量的矿渣可以配制出坍落度为180 mm,28 d强度达50 MPa以上,各种耐久性能指标均达到基准混凝土技术指标的再生集料混凝土.     

青藏铁路西格二线混凝土冻融试验研究

研究目的：由于工期的要求，青藏铁路新增西宁至格尔木段必须进行冬期施工。为了保证西格线的施工质量，需要对冬期混凝土施工进行可行性研究。研究方法：本文从分析混凝土冻融机理开始，先进行基础试验，然后通过调整引气剂掺量、调整水胶比大小、砂率大小、粉煤灰掺量大小、粗集料的级配、细集料细度模数大小、混凝土搅拌温度、静停时间、以及其它影响因素来研究含气量对混凝土耐久性的影响而进行了大量的试验。研究结论：混凝土含气量随引气剂掺量的增加而增大，随水灰比的减小而减少，随砂率的提高，含气量逐渐增多，随粉煤灰掺量的增加，混凝土含气量急剧变小，随石子粒径变大，含气量变小，单粒级骨料混凝土含气量比连续级配骨料混凝土含气量低，用中砂的混凝土含气量高而且比较稳定，随温度升高而降低，振捣时间越长，含气量损失越大，搅拌时间太短会导致引气数量不够，时间太长会导致气泡的损失。然而随着含气量的增加混凝土强度呈递减趋势。因此，选择适宜的混凝土含气量是保证混凝土耐久性的关键。     

砂粒式防水沥青混合料低温弯曲蠕变试验分析

试验选用沥青用量分别为4%,5%,6%,7%和8%的砂粒式防水沥青混合料AC—5的上限级配、中值级配和下限级配3种级配类型,在温度为0℃条件下进行加载量分别为50,100和200N的弯曲蠕变试验。试验结果表明:沥青用量超过约5%后,依靠提高沥青用量改善沥青混合料的低温抗裂性能效果甚微;加载量为100N时,试件跨中弯曲蠕变速率大于加载量50和200N所对应的弯曲蠕变速率;3种级配的沥青混合料弯曲蠕变速率为下限级配大于中值级配,中值级配大于上限级配。根据试验结果的综合分析并考虑低空隙率、高防渗性等技术要求,关于防水用砂粒式沥青混合料适宜的级配类型建议选用中值级配。     

寒区客运专线铁路路基防冻胀填料压实试验研究

在寒区修建无砟轨道,路基防冻胀问题是必须解决的关键技术之一,而控制路基填料细颗粒的含量是路基防冻胀最主要的工程措施。通过分别对筛除4、5、6 mm以下粒径的防冻胀A、B组填料及掺有石粉、砂的基床表层级配碎石进行了不同组份的配比试验、不同控制孔径筛分生产试验及碾压试验,分析了填料级配与压实性之间关系,找出了满足填料防冻胀及压实性的填料级配,为工程实施提供了依据。     

高速铁路渗透性基床防冻胀结构研究

基于填料抗冻理念,以合理的填料持水率、冻胀性及压实特性为综合目标,探讨了适用于高速铁路路基防冻胀的渗透性级配碎石的级配组成。通过不同级配条件下室内饱水持水试验、渗透试验和冻胀试验,研究了不同级配填料的持水能力、渗透性能和冻胀特性,明确了渗透性级配碎石的级配范围。依托中国东北地区一高速铁路开展了现场填料制备、压实及试验段防冻胀效果监测试验研究,完善了渗透性级配碎石的制备和压实工艺。研究结果表明,渗透性级配碎石基床应用于高寒地区高速铁路路基防冻胀是可行的。     

基床表层级配碎石施工控制技术

在胶济铁路改建200 km/h客货共线铁路工程中,设计基床表层为0.6 m厚的级配碎石。文章从级配碎石配合比、级配碎石场设置原则、施工组织等方面,介绍基床表层级配碎石施工技术。     

时速200km浙赣铁路改造工程级配碎石的选材及试验

高速铁路路基设计中增设了级配碎石过渡层,根据铁路验收标准,对级配碎石施工检测过程中3个重要环节,即级配碎石的选材、配合比确定以及现场检测,提出了几点新的看法,特别是在级配碎石选材中提出要对级配碎石的开口孔隙进行测试,并通过实例解释了其原因。     

秦沈客运专线路涵过渡段级配砂砾石填筑工艺试验研究

介绍级配砂砾石选料、配制、生产、拌合等方面的试验情况，总结路涵过渡段填筑、碾压、平整、检测等施工工艺要求。     

铁路路基基床表层级配碎石施工质量控制要点

200km时速铁路路基基床表层填筑级配碎石施工过程中，级配碎石的级配、密实度、承载力等不易控制，本文结合胶济铁路工程实例进行分析并提出施工质量控制要点。     

基于X-CT扫描成像技术的级配碎石冻结状态细观研究

以高速铁路基床表层级配碎石为研究对象,基于X-CT扫描成像技术进行级配碎石冻结状态细观研究。利用X-CT扫描技术结合图像处理技术重构冻结状态下的三维级配碎石试样模型。通过断层扫描图像的灰度识别技术,辨识出级配碎石中不同组分的灰度范围,进而获取级配碎石颗粒、冰晶和孔隙的分布特征。不同饱水度和细颗粒含量级配碎石冻结状态的X-CT扫描分析结果表明:冰晶主要聚集在试样的孔隙和粗、细颗粒交界处;冰晶含量随饱水度增加而增加,孔隙率随细颗粒含量的增加而减少;级配碎石冻胀有别于传统细粒土冻胀,主要在细颗粒聚集区发生水分微迁移,推动粗颗粒旋转、错动,使其偏离原来的位置,引发冻胀。     

高速铁路基床表层级配碎石填料土体结构类型试验分析

采用基于分界粒径-体积填充原理的粗颗粒土填料土体结构类型测定方法 ,分析高速铁路基床表层级配碎石填料的土体结构类型随颗粒级配的变化特点。试验表明:级配碎石填料中粗颗粒含量逐渐增多或细颗粒含量逐渐减少,引起土体结构由悬浮密实型向骨架密实型、再向骨架孔隙型转变。据此,提出级配碎石填料的土体结构分别为悬浮密实、骨架密实、骨架孔隙3种类型所对应的粒径级配控制值。研究成果对完善高速铁路基床多层结构体系中不同功能土层的碎石填料级配技术标准具有参考价值。