粉煤灰在道路工程中的应用

粉煤灰是煤粉经过高温(1000～1500℃)生成的火山灰质疏松轻质的混合材料,主要由细分散的SiO_2玻璃球体组成,它本身没有或略有水硬胶凝性能,在有水份存在的条件下,能与Ca(OH)_2或其他碱性氢氧化物发生化学反应,生成具有水硬胶凝性能的水化合物——水化硅酸钙(Cao·SiO_2·nH_2O)和水化铝酸钙(Cao·Al_2O_3·mH_2O),其化学成份与普通水泥相似,主要含有较多的活性SiO_2和Al_2O_3,还有少量的Fe_2O_3、CaO、MgO和SO_3等。粉煤灰根据收集方式不同有两     

纳米改性路用混凝土抗盐冻性能试验研究

为改善路用混凝土抗盐冻性能,选取4种纳米材料SiO_2、TiO_2、Al_2O_3和Fe_2O_3,采用单掺方式(掺量均为水泥质量的1%),制备20组试件,配制浓度为3%的NaCl溶液,分别进行弯拉强度试验和冻融循环试验,测得混凝土的弯拉强度及不同冻融循环次数下混凝土的弯拉强度损失、质量损失和相对动弹模量。研究结果表明:(1)4种纳米材料均可有效提高路用混凝土的弯拉强度,改善混凝土的抗盐冻性能;(2)SiO_2增强混凝土弯拉强度效果最好,TiO_2改善混凝土抗盐冻效果最佳。     

盐渍土地区混凝土结构的耐硫酸盐腐蚀研究

盐渍土中含有浓度较高的腐蚀性盐离子,对埋置其中的混凝土构件有着很强的破坏性,威胁混凝土工程的安全与质量。论文以高性能混凝土作为基准混凝土,初选单掺1%纳米CaCO_3、复掺1%纳米CaCO_3+1%纳米SiO_2、复掺1%纳米CaCO_3+3%纳米SiO_2、复掺1%纳米CaCO_3+1%纳米TiO_2、复掺1%纳米CaCO_3+3%纳米TiO_2制备6种类型的混凝土试件。在硫酸钠溶液中进行干湿循环试验,并对腐蚀后的试件进行微观结构扫描,观察不同类型之间的差异,结果表明:在半浸泡情况下,复掺1%纳米CaCO_3+3%纳米SiO_2的混凝土具有最佳的耐硫酸盐腐蚀性能。     

纳米改性沥青混合料路用性能研究

介绍了纳米改性沥青混合料的原材料及配合比设计,分析了纳米改性沥青的改性机理;以4%、5%、6%3种纳米SiO_2和CaCO_3复合材料掺量作对比,通过车辙试验、低温弯曲试验、浸水马歇尔和冻融劈裂试验综合评价了纳米改性沥青混合料的高、低温性能及水稳定性,结果表明,纳米沥青混合料的高温性能及水稳定性较好、低温性能一般,整体上纳米改性沥青混合料的路用性能较优,最佳纳米SiO_2和CaCO_3复合材料掺量为5%。     

片状石墨烯对水泥胶砂力学性能的影响

为研究石墨烯对水泥胶砂力学性能的影响，采用聚氧代乙烯壬基苯基醚(CO-520)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP-K30)对石墨烯进行分散，制备了不同石墨烯掺量、不同水灰比下的石墨烯改性水泥胶砂，并借助抗压抗折试验及扫描电子显微(SEM)研究了石墨烯对水泥胶砂力学性能的增强效果及增强机理。结果表明：CO-520分散剂能有效改善石墨烯在水泥胶砂中的分散性；石墨烯的掺入显著增加了水泥胶砂7 d、28 d的抗折和抗压强度；3种水灰比均在掺量为0.07wt%取得最佳值，28 d的抗折和抗压强度分别增加了37.8%、9.4%;石墨烯掺量相同时，水泥胶砂的抗折和抗压强度均随水灰比的上升而下降。这是因为石墨烯片层以多样性形态填充在水泥基材料的孔隙中，从而细化水泥基基体的孔径尺寸，提升了水泥基体间的胶结强度，增强了水泥胶砂材料的力学性能。     

掺纳米SiO_2的高性能混凝土耐久性能及微观机理研究

研究了纳米SiO_2对高性能混凝土强度、抗冻、抗渗及碳化性能的影响,并采用压汞试验探讨了纳米SiO_2对混凝土孔结构的影响规律。结果表明,纳米SiO_2对试件早期强度的影响较为明显,并显著提高了试件的抗渗、抗冻及碳化性能,随着掺量的增加,试件强度及耐久性能出现先提高后降低的变化规律。通过对掺纳米SiO_2混凝土水化产物孔结构的分析发现,纳米SiO_2改善了试件的微观形貌,使得试件内部结构较为致密,优化了水泥石-集料之间的界面结构,并细化了混凝土孔结构,减少了混凝土中有害孔的含量。     

钢渣粉固化泥岩碎石底基层研究

通过无侧限抗压强度的测定,研究了钢渣粉固化泥岩碎石用于高等级公路路面底基层材料的可行性.试验结果表明,水泥稳定泥岩碎石无法达到高等级公路路面底基层强度的规范要求,而采用一定配比水泥-钢渣粉(二组分胶凝材料体系)或水泥-粉煤灰-钢渣粉(三组分胶凝材料体系)固化泥岩碎石,其7 d无侧限抗压强度可达到2 MPa以上,使得钢渣粉固化泥岩碎石可用作高等级公路路面底基层材料.其增强机理主要在于钢渣粉中的游离氧化钙和游离氧化镁能加快和泥岩中SiO_2和Al_2O_3发生火山灰反应的速度,改变泥岩组分的特性,从而提高固化泥岩碎石的强度.     

水泥-乳化沥青-环氧乳液复合材料耐久性及微观机理研究

对水泥混凝土路面薄层修补材料水泥-乳化沥青-环氧乳液复合胶浆(CAE)的收缩性能、抗渗性能和抗化学侵蚀性能进行了研究,并通过FTIR(红外光谱)和SEM对CAE复合胶浆的硬化机理进行了分析。结果表明:相比普通水泥砂浆,CAE干缩率明显降低,抗渗性由普通1.3 MPa发生渗透提高到1.5 MPa,并且CAE抗酸侵蚀质量损失率较水泥乳化沥青砂浆降低了34%,乳化沥青和环氧乳液固化后形成相互交织的互穿网络,很好地改善了CAE复合胶浆材料的孔隙结构,提高了CAE的耐久性。     

高性能混凝土配合比设计及施工技术研究

参考国内外高性能混凝土配合比设计方法,从配置强度、水胶比、单位用水量、胶凝材料用量、砂率五方面详述各参数选取。依托工程实践,介绍高性能混凝土施工中搅拌、振捣、养生工艺,对工程项目干缩性能和抗渗性能进行检验。研究结果表明:不同配合比下高性能混凝土其干缩率随龄期的增长而增长,掺入适量粉煤灰能有效减少收缩并提高抗渗性能,但随着胶凝材料用量增加,其抗渗性能有所下降。     

季冻区掺粉煤灰水泥混凝土路面耐久性研究

针对东北季冻区夏季多雨、冬季寒冷、春秋两季冻融频繁的实际特点,对水泥混凝土路面耐久性进行研究.首先对各种原材料开展室内试验,进行配合比设计,试验结果显示:掺入粉煤灰后,水泥混凝土和易性和抗弯拉强度均明显改善.然后分别对水泥混凝土抗冻性、耐磨耗性、抗渗性、干缩性进行研究,结果表明:双掺减水剂和粉煤灰可以显著改善混凝土抗冻性能,并且粉煤灰掺量对混凝土抗冻性能影响最大,其次是水泥用量和减水剂用量,而砂率的显著性水平为不显著;当粉煤灰掺量为10%时,混凝土28 d的耐磨性能最好,而粉煤灰掺量大于30%时,其耐磨性能显著下降;同时,掺粉煤灰混凝土与普通混凝土相比,抗渗性显著增强,干缩值大大降低.最后,进行经济效益分析和社会效益分析.     

常规分散纳米碳酸钙对混凝土性能的影响研究

纳米材料具备促进水泥水化、改善混凝土力学性能及提高混凝土耐久性等潜能,在水泥混凝土中的应用得到广泛关注。将纳米碳酸钙采用常规分散方式掺入普通水泥混凝土中,以期改善混凝土的各项性能,并为纳米碳酸钙在水泥混凝土中的规模化应用提供参考。研究了常规分散方式下不同纳米碳酸钙掺量对水泥混凝土工作性能及力学性能的影响,测试了掺入纳米碳酸钙后各组混凝土的抗冻融循环性能、抗碳化能力及干燥收缩等耐久性指标,并系统分析了纳米碳酸钙的掺入对水泥混凝土工作性、力学性能、耐久性的影响机理。研究结果表明:纳米碳酸钙以常规分散方式加入,在掺量适宜的条件下,可以明显改善水泥混凝土的流动性,提高混凝土的强度,降低混凝土的压折比,增强混凝土的韧性;还会对水泥混凝土的耐久性产生一定的影响,增强了混凝土的抗冻融循环性能和抗碳化能力,但也会导致混凝土的干燥收缩值略有增大。采用常规分散方式向水泥混凝土中掺入纳米碳酸钙,其掺量不宜超过胶凝材料质量的1.0%。若掺量过高,将显著降低水泥混凝土的流动性、力学性能及耐久性。     

纳米SiO_2-SBS复合改性与SBS改性沥青高温性能对比研究

通过沥青针入度、软化点、布氏旋转黏度、DSR试验,评价两种类型的改性沥青(SBS改性沥青、纳米SiO_2-SBS复合改性沥青)在不同改性剂用量下(3.5%、4%、4.5%、5%)的高温性能。结果表明:SBS改性剂和纳米SiO_2-SBS复合改性剂均能有效改善沥青的高温性能,且改性沥青的高温性能随改性剂用量的增加而提高;纳米SiO_2-SBS复合改性沥青的高温性能较SBS改性沥青更好;改性剂用量较大时,采用纳米SiO_2-SBS复合改性剂,能够降低生产成本,提高沥青路用性能。     

水泥乳化沥青混凝土路用性能研究

为研究水泥乳化沥青混凝土的路用性能。本文对不同水泥掺量的乳化沥青混凝土高温性能、低温性能、水稳性能和抗渗性能进行了试验研究。结果表明:将1%~4%的水泥添加到乳化沥青混凝土中后,其高温稳定性、水稳定性和抗渗性能都得到了较大的提升,而低温性能变化不大;水泥水化产物对乳化沥青混凝土内部微小空隙的填充作用及水泥水化产物和乳化沥青胶浆相互穿插对胶结料与集料界面粘结的改善作用是其上述性能得到改善的主要原因。     

彩色水泥混凝土路用性能研究

为了评价无机颜料的掺入对水泥混凝土相关特性的影响程度,本文通过室内试验对彩色水泥混凝土力学、耐磨、抗渗、抗冻等特性展开研究。得到以下研究结果:随着颜料掺量的增加,水泥混凝土被着色的程度越明显,当掺量超过水泥用量的5%时,着色深度变化不大;颜料的掺入对水泥混凝土的力学特性、耐磨特性影响程度较小;颜料的掺入能够降低混凝土的孔隙率,增强混凝土的密实性,改善其抗渗性能;随着冻融次数的增多混凝土试件的质量先升高后降低,抗弯拉强度逐渐变小,颜料的掺入对混凝土的抗冻特性基本没影响。     

SES-Ⅰ型早强剂在水泥稳定碎石基层中的应用研究

依托呼和浩特市道路改扩建工程,通过在水泥稳定碎石基层材料中掺入5%水泥,再按水泥用量的0%、8%、10%、12%、14%、16%掺入SES-I型早强剂的试验中,将其在1d、2d、3d、7d养护龄期下的无侧限抗压强度试验进行对比;并研究90d养护龄期下的抗弯拉强度试验,综合得出早强剂的最佳掺入量为14%。这一试验结果表明:在水泥稳定碎石基层中掺加早强剂,可提高其早期强度,进而缩短施工工期。     

渗透结晶型混凝土裂缝自修复材料试验研究

将渗透结晶型混凝土裂缝自修复材料掺入混凝土中,通过预留裂缝混凝土抗压强度试验和混凝土抗渗压力试验对其自修复性能进行研究。试验结果表明：该材料能提高预留裂缝混凝土的抗压强度,能大大提高混凝土的二次抗渗压力,养护28 d的抗压强度提高11.7%,二次抗渗压力提高100%;56 d的抗压强度提高21.9%,二次抗渗压力提高150%,同时能有效修复混凝土内部微裂缝,具有良好的自修复性能。最后,结合XRD和SEM分析手段对渗透结晶型裂缝自修复材料的机制进行分析和讨论,该材料的拥有络合、渗透及结晶自修复制机。     

用比强度指标分析养护条件对磨细锶渣活性效应的影响

将未经煅烧或经过800℃煅烧后的磨细锶渣按胶凝材料总质量的30%掺入水泥中制备水泥胶砂试件,在水、潮湿空气和自然空气3种不同养护条件下进行养护,得到3、7、28、60、90 d的抗折、抗压强度值;用比强度指标分析煅烧前后磨细锶渣抗折、抗压活性变化情况,以及各养护条件下磨细锶渣抗压、抗折活性随龄期发展规律.研究结果表明:煅烧对锶渣强度活性的影响程度不大,工程应用元需对锶渣进行煅烧处理;同时还提出了适合于锶渣的最佳养护条件.     

纳米SiO_2改性沥青老化性能及黏温特性研究

将掺量为5%的纳米SiO_2加入普通70#石油沥青中,通过高速剪切制取了纳米SiO_2改性沥青,并采用旋转薄膜烘箱对其进行了不同时间的老化,对不同老化时间后的纳米SiO_2改性沥青性能进行了测定;采用旋转黏度仪对不同温度下的纳米SiO_2改性沥青的旋转黏度进行了测定,并同普通70#沥青进行了对比,对纳米SiO_2改性沥青的黏温特性进行了研究;通过弯曲梁蠕变试验对纳米SiO_2改性沥青的低温蠕变特性进行了试验。结果表明:纳米SiO_2的掺加改善了沥青的抗老化性能;纳米SiO_2改性沥青在常温下的黏度明显高于普通石油沥青,而随着温度的升高,这一差距逐渐缩小;纳米SiO_2改性沥青混合料的施工温度高于普通石油沥青混合料,且当纳米SiO_2掺量为5%时,其最佳拌和温度为168~174℃,最佳压实温度为157~162℃;纳米SiO_2改性沥青的低温性能略逊于普通沥青。     

基于Fe_3O_4-乙二醇纳米流体的直喷汽油机冷却水套传热研究

在乙二醇冷却液中添加Fe_3O_4纳米粒子作为直喷汽油机冷却液,利用CFD软件Fluent对不同浓度冷却液下直喷汽油机冷却水套的传热进行了三维模拟计算,并考虑纳米流体导热系数、比热容等物性参数随温度的变化来提高计算的准确性,计算得到冷却液的流场、压力场及壁面温度的空间分布。结果表明,与传统冷却液相比,以Fe_3O_4-乙二醇纳米流体作为冷却液能够提高内燃机的散热性能,水套壁面温度降低明显,且浓度越大冷却效果越好。     

石粉-钢渣混凝土力学及收缩性能研究

石粉会造成混凝土收缩,钢渣易引起混凝土产生膨胀。利用膨胀补偿收缩原理,通过对石粉、钢渣与减水剂的相容性和掺入混凝土后的基本力学和收缩情况进行试验,研究不同石粉和钢渣掺量及两者不同占比对混凝土强度和收缩率的影响。结果表明:钢渣与聚羧酸减水剂具有一定相容性;石粉与减水剂相容性差,会降低浆体流动性;钢渣-水泥胶砂3d、28d抗折、抗压强度随钢渣掺量增加而基本不变,7d抗折、抗压强度均随钢渣掺量增加而下降明显;石粉-水泥胶砂抗压、抗折强度随石粉掺量增加而整体呈下降趋势;在混凝土中钢渣产生的膨胀对石粉产生的收缩具有一定补偿作用。