环保高性能水泥在高含泥量集料中的试验研究及应用

在普通硅酸盐水泥中加入单纯度的硅、铝基团添加剂,通过红外光谱分析发现所制得的高性能水泥硅、铝基团显著增加,对水化胶凝起到促进作用,并且水泥胶砂强度增加约10%。同时,普通硅酸盐水泥和高性能水泥分别与高含泥量(17.6%)集料混凝土的抗压、抗折和抗冻融试验中,高性能水泥均表现出良好的胶凝性能,可达到设计强度标准,且抗冻性试验次数是普通水泥混凝土的1.5倍。最后,利用电镜扫描分析了高性能水泥水化机理,可将泥土颗粒形成稳定的网络骨架胶凝结构,降低含泥量对混凝土强度及其他性能的影响,增加工程材料选用范围,减少人为对砂石料的开采和中间运输环节,做到就地取材利用和环境保护。     

再生细骨料的品质及取代率对混凝土抗冻性能的影响

与天然细骨料相比,再生细骨料中硬化水泥石含量较大,导致再生细骨料吸水率较大、坚固性等性能较差,能否将之用于有耐久性要求的再生混凝土中是工程界十分关注的问题。采用快冻法研究了再生细骨料混凝土的抗冻性能。实验结果表明:经300次冻融循环试验后,高品质再生细骨料混凝土的质量损失率最小值为3.9%,对应的相对动弹性模量为79.8%,抗冻性能优于相应的普通再生细骨料混凝土;随着再生细骨料取代率的增大,普通再生细骨料混凝土抗冻性能变化较快,经过275次冻融循环时,取代率为100%的普通再生细骨料混凝土的质量损失率超过5%,相对动弹性模量降低至70.2%。     

植被混凝土抗侵蚀性能研究

基材的抗侵蚀性能是生态护坡成功的关键因素之一。通过设计的实验装置对3组不同边坡进行了侵蚀实验,探讨了植被混凝土的抗侵蚀机理,比较了3种边坡的抗侵蚀性能。实验表明:植被混凝土生态防护边坡具有良好的抗侵蚀性能,在同等条件下无植被防护土质边坡的坡面侵蚀速率比有植被防护土质边坡的坡面侵蚀速率高出两个数量级。     

橡胶水泥土动力特性的试验研究

通过动三轴试验,研究了橡胶水泥土复合试样的动强度、动弹性模量和阻尼比等动力参数的变化规律,着重研究了橡胶粉掺量、围压和应变3个主要因素的影响并分析了内在机理。在围压不变的情况下,随着橡胶粉掺量的增大,橡胶水泥土复合试样动强度降低。围压越大,动强度越高,受橡胶粉掺量的影响越小。随着围压的增大,动弹性模量增大而阻尼比减小;随着橡胶粉掺量的增加,动弹性模量减小而阻尼比增大。通过数据拟合,得到了橡胶水泥土动弹性模量和阻尼比的计算公式。橡胶粉可以提高水泥土吸收能量的能力,采用橡胶水泥土作为地基处理材料时,能够起到减震的作用。     

冻融环境下纳米基础混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能

将纳米SiO_2和纳米CaCO_3掺入到普通基础混凝土中,通过室内盐冻循环试验,研究在冻融环境下纳米基础混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能。试验结果表明,掺加纳米Si O2和纳米Ca CO3可以提高基础混凝土在冻融循环作用下的抗硫酸盐侵蚀性能。当纳米SiO_2和纳米CaCO_3掺量为2%时,基础混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能改善效果最好。     

自然潮差环境下掺合料对混凝土氯离子扩散性能衰减的影响

以海洋潮差区环境暴露时间为60 d,120 d,240 d和360 d的现场试验为基础,研究了水灰比及掺加硅粉、粉煤灰、火成岩纤维对混凝土氯离子扩散性能衰减的影响,推导了混凝土扩散系数的时间衰减系数的计算公式,引入氯离子扩散系数衰减速率后进一步分析了长期暴露后混凝土扩散性能的衰减规律,并以已有研究成果分析了不同氯盐环境下掺合料对该扩散性能衰减的影响。结果表明:水灰比越大,混凝土氯离子扩散系数的时间衰减系数越小;单掺粉煤灰、火成岩纤维时扩散系数的时间衰减系数均增大,对氯离子扩散性能的衰减影响明显;掺入硅粉,能有效降低混凝土的氯离子扩散性,但对其时间衰减系数的影响较小;复掺硅粉和粉煤灰对扩散性能的早期衰减影响最为显著,其改善效果可达普通混凝土46.5%;掺合料对混凝土氯离子扩散性能的衰减系数的影响随时间逐渐减小,氯离子扩散系数的衰减速率最终趋于稳定;混凝土暴露的时间越长,掺合料对扩散性能的衰减影响越显著。     

砼芯水泥土搅拌桩基坑支护的有限元分析

砼芯水泥土搅拌桩支护方法异于常用的支护方法,没有现成的经验可借鉴,用普通的近似方法分析和设计有较大难度。为了准确了解基坑支护结构的变形情况,确保工程安全,也为了便于该新型支护方法的推广,对该基坑支护形式进行了二维有限元分析。有限元分析中采用理想弹塑性模型,考虑了支护结构和土体之间的相互作用,并将计算结果与普通的近似方法计算结果进行了比较,发现用普通近似方法进行设计存在一定的安全隐患。对砼芯水泥土搅拌桩支护设计涉及到的水泥土桩长、方桩桩长、岩土的弹模、桩间距等关键参数进行了分析和讨论,最后对砼芯水泥土搅拌桩支护设计提出了可行建议。     

橡胶粉混凝土动力抗压性能试验研究

采用分离式Hopkinson压杆，对直径为70mm的橡胶粉混凝土圆柱体试件进行了动力抗压性能试验，得到了不同应变率下混凝土的应力应变曲线和韧性指数，并与静态抗压强度进行了对比。根据试验结果，讨论了橡胶粉不同粒径、不同掺量和3种橡胶粉级配情况下混凝土的动力抗压性能。总结了橡胶粉混凝土的应变率效应，以及影响橡胶粉混凝土动力抗压性能的因素。     

偏高岭土高性能混凝土氯离子抗渗性试验研究

偏高岭土是高岭土在一定高温煅烧下的产物。为提高高性能混凝土抗渗性,本文将5%、10%、15%的偏高岭土取代等质量水泥掺加到混凝土中,并对通过偏高岭土高性能混凝土的电量进行测量。试验表明,与混凝土试件相比,掺量为5%、10%、15%的偏高岭土混凝土通电量分别减少了22.8%、45.8%和49.5%,氯离子扩散系数分别减少了8.2%、16.6%和17.9%。可见随着偏高岭土掺量的增加,高性能水泥混凝土的抗氯离子渗透能力逐渐增加,以掺量为15%的偏高岭土混凝土的抗渗性能最好。     

羧基丁苯聚合物混凝土小变形阻尼研究

材料的阻尼是衡量材料本身成振性能的主要指标。本文采用自由振动法测试得到了一批羧基丁苯混凝土小变形阻尼比的基础性数据。试验结果表明:所采用的阻尼比测试方法和试验过程是可靠的;对同类型的混凝土,混凝土的阻尼比随丁苯胶掺量的增加而增大,混凝土的弹性模量随丁苯胶掺量的增加而降低;丁苯胶掺量在10％～15％时,可获得阻尼比、弹性模量和抗压强度均较高的混凝土。     

钢纤维全再生粗骨料混凝土梁抗弯性能试验研究∗

混凝土梁良好的抗弯性能是影响建筑结构安全性的重要因素。为研究加入钢纤维的全再生粗骨料钢筋混凝土梁抗弯力学性能,设计了 4 根全再生粗骨料混凝土梁和 1 根天然粗骨料混凝土梁,主要设计参数为全再生粗骨料取代率,钢纤维体积分数,预损程度以及碳纤维布(CFRP)加固。通过单调加载试验对 5 根梁的破坏形态、荷载- 跨中挠度曲线、钢筋应变变化特征等抗弯性能进行了研究,采用 ABAQUS 有限元软件对各试件的加载过程进行了建模分析,基于现有规范和试验数据对各试件的峰值承载力计算方法进行了研究。研究结果表明,各试件梁均发生典型受弯破坏,掺加纤维后梁的受压区混凝土破碎脱落范围减小;全再生粗骨料混凝土梁的抗弯承载能力较普通混凝土梁降低约 6%,掺加钢纤维后梁的抗弯承载力较未掺加钢纤维的全再生粗骨料混凝土梁提高约 5%,钢纤维的掺入亦可改善混凝土梁的变形能力;采用碳纤维布直接加固后的梁承载力提高约 20%,先预损后进行碳纤维布加固后的梁承载力可提高约 14%,碳纤维布还可显著提高试验梁的整体刚度;ABAQUS 有限元软件分析结果与试验结果吻合较好,可较为准确地模拟梁的破坏形态和抗弯性能;现有规范公式及文中修正方法得到的抗弯承载力计算值与试验值相比误差较小,二者均可用于钢纤维全再生粗骨料混凝土梁的设计。     

硫酸盐侵蚀作用下纳米混凝土力学特性及微观结构劣化机制研究∗

硫酸盐侵蚀一直是影响混凝土耐久性的重要因素之一，特别是在西北寒旱及沿海盐渍土区。基于试验研究了硫酸盐侵蚀作用下，掺纳米 SiO₂和纳米 CuO 混凝土的抗压强度、轴向应力‐应变以及微观特性，并分析了硫酸盐侵蚀环境下纳米材料的改性效果。试验结果表明：随着纳米 CuO 掺量的提高，混凝土的抗压强度、剩余强度系数逐渐降低；当纳米 SiO₂掺量增加时，混凝土的抗压强度、剩余强度系数先降低后升高。相比于未掺加纳米材料混凝土，掺入纳米材料能显著提高混凝土的延性。同时，对于提高混凝土的抗压强度纳米材料具有最佳掺入量，纳米 SiO₂和纳米 CuO 的最佳掺量分别为 3% 和 1%（质量分数）。此外，纳米材料具有桥接和填充效应，能抑制混凝土裂缝的发展、细化孔隙结构、提高密实度，进而提高混凝土的力学性能。     

钢渣型复合基材在浅层软土固化中的应用∗

浅层就地固化是软土地基处理的一项重要方向,近年来在工程建设中得到较为广泛的应用。传统就地固化主要以水泥为主,为了验证基于工业废料钢渣的复合系基材对不同软土地区浅层固化的效果,通过改变钢渣、偏高岭土、生石灰等成分的配比,在室内以无侧限抗压强度为指标,探讨不同成分配比的基材对不同地区软土固化强度随含水率、复合基材掺量和龄期变化的影响;此外,将室内试验最优配比应用于现场试验,在现场通过取芯测强度以及轻便动探评价承载力来验证复合基材对于浅层软土就地固化的效果,并对室内和现场所造成的强度差异进行了对比分析。研究结果表明:①基于钢渣的复合系基材能有效提高软土强度:②固化后强度与基材掺量、龄期成正相关关系,与含水率成负相关;③在浙江湖州现场就地固化中,复合基材掺量大于 3%,改性水泥与钢渣掺量比为 1.2∶1.8 时,可满足固化土强度和地基浅层承载力的要求;④现场搅拌均匀性是影响室内与现场强度差异的主要原因。     

高含水率疏浚淤泥混合固化轻质土试验研究

疏浚淤泥EPS颗粒混合轻质土是一种新型的轻质土工材料,具有密度小、强度高等特点,在工程中具有广泛的应用前景。本文对高含水率的白马湖疏浚淤泥进行了室内轻质土配比试验,系统分析了水泥掺量、EPS颗粒掺量以及养护龄期等因素对轻质土的密度及无侧限抗压强度这两个重要参数的影响规律。研究结果表明,轻质土的密度主要由EPS颗粒掺量控制,而水泥掺量和养护龄期对轻质土的密度影响较小;轻质土的强度受水泥掺量、EPS颗粒掺量和养护龄期的影响,其强度随龄期与水泥掺量的变化规律与一般水泥土一致,而强度与EPS颗粒掺量之间存在一个阈值。     

钢纤维陶粒钢管混凝土短柱火灾后的受力性能试验研究

在轻骨料混凝土中掺入一定量的钢纤维,可有效抑制核心混凝土微裂缝的发展,改善轻骨料钢管混凝土柱的力学性能。但目前国内外对火灾后钢纤维增强轻骨料钢管混凝土柱的受力性能还缺乏研究。通过对15根受火后及3根未受火的钢纤维增强陶粒钢管混凝土短柱力学性能的对比试验研究,讨论了不同参数的钢纤维增强陶粒钢管混凝土短柱常温及火灾后的承载力与破坏形态。重点分析了试件的钢纤维掺量、含钢率及受火条件等因素对钢纤维增强陶粒钢管混凝土短柱相关性能的影响。结果表明,钢纤维的掺入对提高常温下及火灾后钢管陶粒混凝土短柱的承载力均有一定作用,且与试件含钢率有关。在0、39 kg/m3、78 kg/m3及117 kg/m3等各个钢纤维掺量中,39 kg/m3的掺量使700℃受火条件下火灾后试件承载力的提高幅度最高,为11%;当钢纤维掺量大于39 kg/m3时,随着钢纤维掺量的增加,试件的承载力则出现下降。     

再生粗骨料混凝土柱耐火性能试验与理论分析

为研究再生粗骨料混凝土柱的耐火性能,进行了1个足尺的再生粗骨料混凝土柱和足尺的1个普通混凝土柱在竖向恒定荷载和温度场耦合作用下的耐火性能试验研究,2个试件的混凝土设计强度均为C30,2个柱采用相同的轴压比施加竖向荷载。在试验研究基础上,比较分析了2个试件的耐火极限以及各个测点的温度变化、侧向挠度、轴向变形和破坏过程;用有限元软件ABAQUS对试件截面温度场进行了模拟分析,测点温度增量模拟结果与实测温度增量符合较好。研究表明:相同初始轴压比条件下,混凝土强度接近的再生粗骨料混凝土柱比普通混凝土柱升温速度慢,具有相对较好的隔热性能;再生粗骨料混凝土柱比普通混凝土柱的抗爆裂性能好,耐火极限长;因再生粗骨料混凝土柱比普通混凝土柱的孔隙率相对较高,在高温作用下其内部蒸汽应力可得到一定释放,由此引起的柱子轴向压缩变形相应也较大;一定条件下的再生粗骨料混凝土柱可用于建筑工程。     

地聚物混凝土结构研究与发展

地聚物混凝土是一种生态环保建筑材料,其自身的材料性能将直接影响着它的使用性能及应用范围。地聚物混凝土的应用对于减少资源开采、保护生态环境、减少地质灾害意义重大。地聚物混凝土构件及结构性能的研究,是地聚物混凝土推广应用的基础。地聚物混凝土材料性能主要包括基本性能和耐久性能两部分,本文对其基本性能中的和易性、抗压强度、弹性模量、泊松比,耐久性能中的抗碳化性能、抗氯离子渗透性能、抗酸侵蚀性能、抗冻融性能,以及钢筋地聚物混凝土构件及结构性能进行综述。研究表明:尽管地聚物混凝土性能的部分研究结论尚存争议,但其多数性能与普通硅酸盐水泥混凝土相当甚至更优,只要设计合理,完全可以取代普通硅酸盐水泥混凝土,应用于实际工程。基于已有研究成果的分析,提出了研究建议,以期能为地聚物混凝土的发展和推广应用提供参考。     

内置芯柱保温夹层组合砖砌体受压性能试验研究

提出了内置芯柱保温夹层组合砖砌体,为研究其抗压性能,进行了4组不同材料和不同构造措施的保温夹层砖砌体受压性能试验研究。第一组为粘土砖试件,第二组为再生混凝土砖试件,第三组为粘土砖夹砌粉煤灰砌块试件,第四组为再生混凝土砖夹砌粉煤灰砌块试件;每组4个试件,分别为普通砌体、内置方木芯柱砌体、内置方钢管混凝土芯柱砌体、内置圆钢管混凝土芯柱砌体;共计16个试件。基于试验,研究了不同构造作法对保温夹层砖砌体受压性能的影响,对比分析了各试件的承载力、损伤破坏特征和受压变形过程,给出了内置芯柱保温夹层砖砌体受压承载力计算公式。研究表明,内置芯柱保温夹层砖砌体与普通砌体相比,受压承载力和延性均明显提高。     

浸水条件下环氧微表处与沥青路面层间抗剪性能的试验研究∗

微表处在工程应用过程中受水与车辆荷载作用,容易产生推移或整片剥落。为此,在微表处中添加适量不同种类的水性环氧树脂(Water-borne Epoxy Resin,WER)形成环氧微表处,通过拉伸试验和自主设计的45°斜剪试验,研究WER对环氧微表处在浸水条件下层间抗剪性能的影响。试验结果表明:胶结料在掺入刚性较大的WER后,随浸水时间增加,胶结料塑性变形能力削弱,弹塑性阶段与塑性阶段减短,脆性增加,而掺加柔性的WER,塑性阶段持续时间较长;浸水状态下,环氧微表处与沥青路面的层间抗剪强度影响因素主次顺序为油石比WER掺量WER掺加方式,而切向变形率的影响因素主次顺序为WER掺量WER掺加方式油石比。在工程应用中,建议采用油石比7%、WER掺量8%～12%且将环氧树脂与固化剂预先调和后加入水中,然后与集料进行拌合。     

地铁荷载下宁波软黏土冻融水泥土动力学特性研究∗

在复杂软弱地层条件下,为有效抑制人工冻结冻胀融沉,可采用水泥土改良后人工冻结二次加固,水泥土冻融后的动力学特性,对地铁隧道长期运营至关重要。运用 GDS 动三轴仪研究水泥掺入比、振动频率及振次对冻融水泥土动应变、动弹性模量及动阻尼的影响。结果表明:冻融水泥土水泥掺入比越大,滞回圈面积越小,呈现先快后慢发展的趋势,其累积塑性应变最大减小 50%;在其它条件相同情况下,动弹模随振动次数的增加而非线性减小,随振动频率升高、水泥掺入比的增大而线性增大;动阻尼比随振动次数的增加而非线性增加,随振动频率升高、水泥掺入比的增大而线性减小,并存在变化临界值;软土水泥土冻融前后的动力学特性有一定差异,一次冻融后的强度较冻融前减小 6%;工程中联络通道周围产生非均质冻融水泥土水泥掺量应大于 5%;地铁长期循环荷载的后期作用对软土水泥土加固冻融后的动力学特性影响很小,工程中可以不予考虑。