界面剂对新旧混凝土界面粘结性能影响的试验研究

为研究界面剂对新旧混凝土界面粘结强度的影响及其粘结机理,进行未涂刷界面剂与涂刷水泥净浆、掺10%粉煤灰水泥浆、掺10%U型膨胀剂水泥浆、掺10%丁苯乳液水泥浆等5组Z形试件的直剪试验,测定各试件新旧混凝土界面的剪切强度;同时,采用显微硬度仪与扫描电子显微镜,分析界面过渡区的显微硬度值分布规律、微观结构形貌以及水化产物种类与分布特征.试验结果表明,新旧混凝土界面为薄弱区域,涂刷合适的界面剂可优化孔结构,改善界面密实度,增大新旧混凝土在微观层面上的机械咬合作用.此外,常用的4种界面剂中,水泥净浆和掺U型膨胀剂水泥浆的性价比相对较高.     

水泥、粉煤灰稳定碎石基层应用研究

一、引言为了改善水泥稳定碎石基层混合料的和易性,增强混合料的后期强度,延缓混合料的凝结速度,节省投资,根据现行规范中高等级公路路面基层宜采用力学性能优、板体性好、水稳性和抗冻性好的要求,在水泥稳定碎石中加入就地取材的粉煤灰,组成水泥、粉煤灰稳定碎石基层。     

水泥稳定碎石振动搅拌装置的研制及工业试验

针对目前我国公路和市政道路水泥稳定碎石基层普遍存在的强度不高、均匀性与稳定性差、易产生裂纹等问题,运用振动搅拌技术对水泥稳定碎石进行搅拌加工,研制了600 t/h水泥稳定碎石振动搅拌装置。振动搅拌能对水泥稳定碎石进行改性的机理主要是通过振动使水泥等粉料和细料快速分散均匀,使水与水泥的水化反应加速,水泥稳定碎石的微观结构得到改善,从而有效降低了水泥用量,在减少半刚性基层裂纹的同时,保证了水泥稳定碎石基层的强度。现场取样并测试试样7 d无侧限抗压强度,水泥用量同为5%的条件下,振动搅拌试样平均抗压强度为5.27 MPa,相比普通搅拌强度提高12.8%;水泥用量降低至4%的条件下,振动搅拌试样平均抗压强度为4.25 MPa,仍满足设计强度的要求;同配比情况下,现场施工养护并取芯,测得7 d无侧限抗压强度值,振动搅拌平均强度提高了84.3%。试验结果表明,振动搅拌水泥稳定碎石使其使用性能得到了明显的提高。     

振动搅拌水泥稳定碎石的强度及其形成机理

为揭示振动搅拌技术对水泥稳定碎石强度的影响及作用机理,进行了基于传统搅拌和振动搅拌技术的水泥稳定碎石无侧限抗压强度和间接拉伸强度试验,并开展了扫描电镜下的细观作用机理分析.结果 表明:振动搅拌技术可提高水泥稳定碎石的无侧限抗压强度和间接抗拉强度,降低变异系数,提高均匀性,缩短强度稳定时间,对低水泥剂量下强度的改善效果更明显;在龄期为7,28 d时,振动搅拌水泥稳定碎石的水化物明显较多,且分布更均匀,在混合料内部形成了大量韧性较好的网状结构,有利于提高强度;在龄期为90 d时,钙矾石晶体成柱状并嵌入集料内部,使结构更致密,强度更高.     

碳化作用对再生混凝土界面显微结构的影响

目的研究碳化作用对再生混凝土界面过渡区显微硬度及宽度的影响,从微观层面揭示碳化反应对再生混凝土的作用机理.方法通过显微硬度仪来测量碳化前后再生混凝土多重界面的显微硬度.结果强度等级相同的再生混凝土,经28 d碳化后,老骨料-新浆体界面处显微硬度值增大,界面过渡区宽度不同程度减小;老浆体-新浆体界面的显微硬度有所增大,过渡区宽度略有减小;老骨料-老浆体界面显微硬度的影响规律与老骨料-新浆体界面显微硬度的影响规律基本一致.结论碳化反应能够提高再生混凝土中水泥浆体和界面过渡区的密实程度和显微硬度;强度等级相同的再生混凝土,界面孔隙率的大小以及碳化作用对老骨料-新浆体界面的影响最大,其次是老骨料-老浆体界面,对老浆体-新浆体界面的影响最小.     

超低离子渗透性水泥基材料的组分及其结构与性能

采用加速扩散法测试超低离子渗透性水泥基材料(ULIPCM)的离子传输性能,采用显微硬度、压汞法(MIP)、扫描电镜-能谱仪(SEM-EDXA)研究其微观结构,提出ULIPCM的界面过渡区结构模型.结果表明:ULIPCM的Cl-扩散系数≤0.8×10-13m2/s,6 h导电量≤300 C;与高性能混凝土(HPC)相比,ULIPCM的Cl-扩散系数下降1～2个数量级,6 h导电量下降约40%,ULIPCM的Cl-渗透性能非常低;ULIPCM用作海洋工程结构混凝土保护层时,其厚度≥1.5 cm.ULIPCM的集料与水泥石界面过渡区的微观结构和性能得到显著改善,有利于提高其抗渗性能,尤其是ULIPCM的集料与水泥石界面过渡区由传统混凝土的60～100 μm细化为30 μm以下,从而有效地阻断侵蚀性介质的渗入通道.     

骨架密实型水泥稳定碎石混合料试验研究

文章介绍了骨架密实型水泥稳定碎石混合料配合比设计的基本思想及方法.通过室内试验,证明骨架密实型水泥稳定碎石能够提高基层强度,改善基层抗裂性能.通过试验路研究表明,骨架密实型水泥稳定碎石沥青路面具有良好的力学性能和使用品质.     

混凝土二次搅拌的机理分析

针对混凝土强度破坏常发生在水泥石与骨料界面的情况,指出传统混凝土搅拌工艺在提高水泥分散性、水化程度以及平衡混凝土界面过渡区强度梯度等方面存在的不足,提出用新的二次搅拌工艺改善混凝土界面区的结构和性质,可提高混凝土性能.剖析了二次搅拌的机理,并与传统搅拌方法进行了对比.结果表明:二次搅拌改善了混凝土界面的微观匀质性;减少了水泥颗粒的团聚现象,提高了水化程度;改善了混凝土界面区的水化物分布状态,综合提高了混凝土各项性能.     

泡沫沥青和水泥对冷再生混合料性能的影响机理

为了研究水泥与泡沫沥青两种粘结料对冷再生混合料性能的影响及作用机理,采用力学性能试验、路用性能试验分析了泡沫沥青用量和水泥掺量对冷再生混合料力学特性与路用性能的影响,基于数字图像处理技术、SEM微观图像测试和工业CT无损检测技术,分析了泡沫沥青的分散性状及水泥对泡沫沥青冷再生混合料的强度影响机理。结果表明,增大水泥掺量有助于提高泡沫沥青冷再生混合料的力学性能、高温稳定性与水稳定性,但过多的水泥不利于泡沫沥青冷再生混合料的低温性能,推荐水泥掺量控制为1%~1.8%较为适宜。在3.0%泡沫沥青用量时ITS、UCS、内摩擦角Φ、黏聚力C均达到峰值。泡沫沥青冷再生混合料中的沥青呈独特的“点焊”状分散方式,随泡沫沥青用量增大,试件破坏界面泡沫沥青所占的面积（FFAC）增大,FFAC与ITS两者之间有良好的二次函数关系。水泥水化后形成的加筋结构增大了空隙级配中小于0.1 mm3微孔的数量,减小了冷再生混合料的平均空隙直径,水泥水化后形成的状加筋嵌挤结构具有抑制冻融作用下冷再生混合料内部空隙增大的作用,并且维持空隙级配的稳定。     

基于灰色关联分析法的振动搅拌水稳碎石参数对力学性能影响分析

为了研究振动搅拌技术对水泥稳定碎石混合料的生产施工中的设计参数(如水泥用量、集料级配、干密度、含水量和压实度等)存在着一定的偏差,对其混合料的力学性能的影响。在实际工程的数据基础上,本研究通过采用灰色关联理论方法分析振动搅拌水泥稳定碎石混合料不同设计参数对混合料力学性能影响的大小程度。试验结果表明,影响混合料力学性能最为显著的设计参数是水泥用量,其次分别是干密度、集料级配、压实度和含水量。     

不同类型半刚性基层材料性能的试验与分析

采用石灰粉煤灰稳定碎石、水泥稳定碎石及水泥粉煤灰稳定碎石进行干缩试验,对比研究3种半刚性材料的累积干缩量、失水率、累积失水率和干缩系数4个性能指标;对3种半刚性材料进行温缩试验,通过温缩系数对比,分析其温缩特性;通过抗压回弹模量试验和抗弯拉回弹模量试验,对比研究了其力学特性;对3种半刚性材料进行疲劳试验和冲刷试验,对比分析其耐久性。研究结果表明：3种半刚性材料干缩性能的优劣顺序为：石灰粉煤灰稳定碎石、水泥粉煤灰稳定碎石、水泥稳定碎石;温缩性能的优劣顺序为：水泥粉煤灰稳定碎石、石灰粉煤灰稳定碎石、水泥稳定碎石;抗冲刷性能的优劣顺序为：石灰粉煤灰碎石、水泥粉煤灰稳定碎石、水泥稳定碎石;水泥粉煤灰稳定碎石的抗疲劳性能优于水泥稳定碎石。     

骨架密实型水泥稳定碎石级配设计方法

为研究水泥稳定碎石的级配优化设计问题,针对未加水泥的级配矿料,构建矿料间隙率的物理模型,给出骨架密实型级配矿料粗细分界筛孔通过率的计算公式,建立骨架密实型级配设计理论.在考虑细料对粗料排列的干涉作用后,通过试验获得实际意义上的骨架密实型水泥稳定碎石,形成该类材料的级配优化设计方法.结果表明:未加水泥的级配矿料击实试验所得的最大干密度或间隙率可作为判断水泥稳定碎石骨架密实性的简便指标;通过建立的理论模型与优化设计方法,可成功地设计出水泥剂量较低、强度较高的骨架密实型水泥稳定碎石.     

水泥稳定碎石全厚式摊铺施工质量控制

本文结合贵阳环城高速西南线水泥稳定碎石基层工程实践,论述了全厚式水泥稳定碎石基层的材料控制、配合比设计以及施工质量控制,为全厚式水泥稳定碎石基层大面积推广提供了必要的参考和借鉴。     

基于灰色关联法的水泥稳定碎石抗疲劳性能影响因素分析

借鉴灰色关联分析方法,对所选取的水泥稳定碎石混合料试件在反复荷载下达到106次疲劳寿命的应力水平、水泥剂量、4.75mm通过率、成型方式进行了综合评价,确定了各水泥稳定碎石抗疲劳特性影响因素的影响程度,为提高水泥稳定碎石的抗疲劳性能提供依据。     

水泥稳定碎石基层无侧限抗压强度试验研究

水泥稳定碎石基层的水泥用量和力学特性,直接影响沥青混凝土路面的使用寿命。本文结合湖北宜昌太平溪镇陈坛公路改建工程,探讨了不同级配及不同水泥掺量对水泥稳定碎石基层的重型击实指标和无侧限抗压强度指标的影响。研究结果表明:施工现场提供的碎石和黄砂经过合成级配之后,掺入4%、6%和8%的水泥稳定强度能够达到路用要求。同一级配下,掺入水泥的量越多,混合料的最佳含水率、最大干密度及无侧限抗压强度指标均越大;随着掺入水泥量的增加,最佳含水率增大趋势先快后慢,最大干密度和无侧限抗压强度增加的趋势先慢后快。同一水泥掺量下,混合料中碎石的含量越大,最佳含水率越小,最大干密度越大,无侧限抗压强度越大。综合考虑级配和水泥掺量对无侧限抗压强度指标的影响,工程实际选用碎石∶黄砂=60∶40,水泥掺量6%为施工指标。     

抗裂型水泥稳定碎石配合比设计及路用性能研究

为了提高水泥稳定碎石的抗裂能力,选取广东省佛山地区花岗岩集料,通过大量室内试验进行了抗裂型水泥稳定碎石混合料的配合比设计和路用性能分析.首先,采用两级干捣试验根据骨架间隙率合理极小值获得了三档粗集料的最佳配比,并采用i法和CBR试验得到了CBR值最大的细集料密实级配.其次,采用7d无侧限抗压强度试验,确定了强度最大的粗细集料最佳配比,由此提出了骨架密实结构的抗裂型水泥稳定碎石混合料的设计级配及最佳水泥剂量.最后,通过路用性能检验,并与施工规范悬浮密实级配进行了对比,结果表明,设计级配的各项路用性能均明显优于规范级配.因此,所提出的骨架密实结构水泥稳定碎石混合料具有优良的抗裂性能,可应用于工程实际.     

高速公路水泥稳定碎石基层干缩特性浅析

分析了路面基层中对水泥稳定碎石干缩特性的影响因素,对用干缩抗裂系数指标评价水泥稳定碎石混合料抗干缩能力进行了探讨。     

基于界面改性的水泥混凝土力学性能和机理

为了提高混凝土的力学性能,首先选取活性外加剂硅灰,采用内掺法将其掺入水泥,然后对不同硅灰掺量的净浆与混凝土进行了宏观力学试验;分别对比了硅灰对净浆与混凝土力学性能的改善结果,并分析了其产生改性结果差异的原因;最后结合SEM与XRD微观试验技术探究了其改性机理。结果表明：硅灰的掺入对水泥净浆的力学性未有明显改善;基于界面改性的水泥混凝土其28d抗压强度提升幅度较大,当硅灰掺量为10%时,较未改性混凝土其抗压强度提升了26.4%,可以推断出硅灰改善了混凝土界面从而提高混凝土整体力学性能;对比界面改性前后混凝土扫描电镜图,硅灰不仅提高了水泥基体的密实度,还改善了混凝土界面的结构与密度,以及界面处水化产物CH的排列方式;硅灰具有填充效应、促进二次水化反应及与CH发生火山灰反应等特性,随着硅灰的掺量的增加,其CH含量减小,C₃S和SiO₂增加,利用硅灰与水化产物间的物理、化学作用,达到改善改性后混凝土综合性能的目的。     

施工期间高速公路水泥稳定碎石基层裂缝研究

为研究施工期间高速公路水泥稳定碎石基层裂缝的发展规律,采用振动法实测了不同水泥剂量的水泥稳定碎石材料力学参数,根据实际的施工车辆荷载数据,运用Bisar3.0软件计算了基层层底拉应力,采用基于弹性地基板摩擦约束的收缩开裂模型分析了基层干缩裂缝间距,结果表明:水泥稳定碎石7 d劈裂强度值要大于现行沥青路面设计规范推荐值;在相同水泥剂量条件下,底基层采用二灰土的基层层底最大拉应力远小于开裂间距大于底基层采用级配碎石的基层;当底基层采用级配碎石时,基层水泥剂量应大于3.0%,施工车辆重量不宜大于35 t;随着水泥剂量的增大,水泥稳定碎石干缩应变、干缩系数先减小后增大,而基层开裂间距先增大后减小,并在水泥剂量为3.5%时干缩应变和干缩系数最小,基层开裂间距最大。     

低温环境下水泥稳定碎石基层施工车辆轴载控制

低温环境下半刚性基层强度形成缓慢,造成养护时间增加,进而使工期大大延长,工程成本增加。为尽早开放交通,研究了低温环境下水泥稳定碎石基层施工期间车辆轴载对基层结构的影响,并得到了施工期间车辆的控制轴载。首先对低温养护环境下掺加早强剂的水泥稳定碎石材料进行室内力学性能试验,得到养护温度、早强剂掺量以及养护龄期等因素对劈裂强度与压缩模量的影响,其次通过使用KENPAVE软件对材料进行力学分析,比较层底最大拉应力与抗弯拉强度,最后得出施工车辆轴载控制。研究结果表明:在低温养护环境下,早强剂掺量越大,水泥稳定碎石材料的劈裂强度与压缩模量越大;在低温条件下,对于分层不连续摊铺施工方案,底基层养护7、14 d后,施工车辆对底基层产生的层底拉应力均大于抗拉弯强度;对于连续摊铺施工方案,通过数据计算得出回归方程,为施工过程中施工车辆轴载的控制提供了依据。