基于SHPB试验的高速铁路CRTSⅡ型CA砂浆动态性能

采用分离式霍普金森压杆(Split Hopkinson Pressure Bar,SHPB)试验研究了高速铁路CRTS II型水泥乳化沥青砂浆(CA砂浆)的动态力学性能,并建立了CRTS II型CA砂浆的动态本构关系模型.结果表明:随着应变率的增大,CRTS II型CA砂浆峰值强度逐渐增加,但增加速率随应变率的增大而减小,当应变率从44.17增加至54.79 s-1和从54.79增加至108.47 s-1时,峰值强度分别增加了初始峰值强度的52.28%和7.5%,弹性模量随应变率的变化规律性较差;应变率越大,破坏时的贯通裂纹越多,碎裂程度越大;CRTS II型CA砂浆的比能量吸收随着应变率的增大而增大.所建立的动态本构模型拟合曲线与试验曲线具有较好的一致性.     

水泥基材料在硫酸盐结晶侵蚀下的劣化行为

采用水泥砂浆在硫酸钠溶液中半浸泡的试验方法,测试不同配比的砂浆外观形貌、抗压抗折强度等宏观性能,并通过分析砂浆孔结构、孔隙率、微观形貌以及腐蚀产物,探讨半浸泡条件下,硫酸盐结晶对砂浆造成侵蚀破坏的影响因素。研究结果表明:在半浸泡条件下,砂浆表面所生成的白色硫酸钠晶体含量与砂浆的水灰比和掺入的矿物掺合料有关;随着半浸泡时间增加,水泥砂浆表面逐渐被剥蚀,抗压抗折强度先增大后逐渐降低;砂浆中孔径在30nm以上的孔是导致砂浆受到侵蚀的主要孔隙;大量结晶物聚集在砂浆孔隙中并结晶膨胀造成了砂浆的物理结晶侵蚀;掺入适量的活性矿物掺合料能有效降低砂浆中孔径在30nm以上毛细孔的数量,提高砂浆抗硫酸盐结晶侵蚀能力。     

低真空条件对混凝土中介质迁移性能的影响

为探索低真空条件对混凝土中介质迁移性能的影响规律,保障低真空管道等严酷环境下混凝土结构服役性能,首先,通过模拟低真空环境条件,研究了经低真空条件处理的混凝土气体渗透性、毛细吸水性和氯离子渗透性能;其次,分析了粉煤灰、硅灰、消泡剂和吸水树脂(SAP)等外加剂对低真空条件下混凝土中气体、离子、水介质迁移性能的影响规律;最后,基于灰色关联理论,探讨了各因素与混凝土中介质迁移性能的关联度。研究结果表明：低真空条件对混凝土气体渗透性和毛细吸水性产生显著不利影响,复合掺入粉煤灰、硅灰及消泡剂可较好地降低混凝土气体渗透性和毛细吸水性,并且提高混凝土抗氯离子渗透性能,但复合掺入SAP对混凝土抗渗性改善作用较低;低真空条件处理会显著增加混凝土的水分蒸发量,扩大孔结构,从而导致其抗介质迁移性能比标准养护的差。复合掺入粉煤灰、硅灰及消泡剂可制得适用于低真空条件的高抗介质迁移性能的混凝土。     

蒸养水泥基材料的肿胀变形规律与控制

为掌握蒸养过程中水泥基材料的变形规律及其关键影响因素,基于铁路混凝土预制构件典型蒸养制度,试验研究不同胶凝材料组成试件在蒸养过程中的线度变形随蒸养时间的变化规律,研究不同水灰比、掺矿物掺合料等因素对蒸养试件肿胀变形的影响以及蒸养和标养条件下试件的水化物相,分析蒸养前自由水含量与蒸养试件肿胀变形的相互关系。研究结果表明:试件在蒸养过程中的不同阶段表现出显著不同的变形规律,试件的肿胀变形主要发生在升温阶段的初始结构形成期;蒸养水泥基材料的肿胀变形主要受蒸养前体系的固相组成及自由水含量(初始含水量)的影响。为较好地控制蒸养水泥基材料的肿胀变形,初始水灰(胶)比宜不大于30%,并采用矿物掺合料取代部分水泥。     

高速铁路基础结构动态性能演变及服役安全的基础科学问题

中国高速铁路已经由大规模建造进入长期安全稳定运营阶段,如何科学维护庞大规模的高速铁路运营线路,使高速铁路长期保持高安全、高稳定、高可靠的运营品质,是我国现阶段面临的重大课题.在分析总结中国高速铁路基础结构构造特点及其复杂运营环境特点的基础上,提出了高速铁路基础结构动态性能演变及服役安全的三个基础科学问题:环境与动载耦合重复作用下高速铁路基础结构关键工程材料与结构动态性能演变,高速铁路基础结构累积变形与轨面几何形态的映射关系,基础结构劣化与高速列车-基础结构耦合系统动态性能的相互影响及演化机制;回顾评述了国内外在此方面的研究现状与最新进展;指出了本领域今后的发展趋势以及需要重点关注和加强的基础研究工作.     

改性组分对水泥基材料韧性的影响

为掌握静力荷载和冲击荷载作用下水泥基材料的韧性及其主要影响规律,通过试验研究手段,采用折压比、冲击功等指标,分别研究了矿物掺合料、聚丙烯纤维、纤维素纤维、钢纤维以及橡胶颗粒对水泥砂浆在静力荷载作用下的折压比和冲击荷载作用下冲击破坏功的影响,并分析了不同组成砂浆的折压比和冲击功之间的相关性.结果表明,不同改性组分对砂浆折压比和冲击破坏功2参数存在不同的影响机理;当所掺改性组分的类型相同时,砂浆的冲击功随折压比增加而增大.为提高砂浆的折压比和冲击功,宜掺加变形能力好、抗拉强度较高且其与砂浆基体之间具有较大的粘结作用的改性组分.纤维与橡胶颗粒的复合掺入可较好地发挥叠加效应,进一步增强水泥基材料的冲击韧性.     

矿物掺合料对混凝土抗氯离子渗透性能影响的试验研究

采用ASTMC1202—94所推荐的方法试验了粉煤灰、硅灰及粉煤灰与硅灰复合对混凝土的抗氯离子渗透性能的影响。结果表明，矿物掺合科能大幅度降低混凝土的氯离子渗透率，粉煤灰与硅灰的复合双掺是配制极低氯离子渗透性混凝土的重要技术途径。在粉煤灰与硅灰双掺混凝土的氯离子扩散电量的减少中，硅灰占主导地位。     

CA砂浆力学性能的应变率敏感性及本构关系

为研究水泥乳化沥青砂浆(CA砂浆)力学性能的应变率敏感性,采用微机控制电子万能试验机进行了CA砂浆在不同应变率下的应力-应变压缩试验.结果表明,CA砂浆的力学性能随着应变率的增大而增大,裂纹扩展速度的限制、侧向变形的惯性作用及沥青网络结构的横向约束导致了CA砂浆力学性能的应变率敏感性.文中还建立了CA砂浆的应变率本构关系,该本构关系能够精确模拟CA砂浆的峰值强度与弹性模量,整个变形过程中的拟合结果与试验结果的复相关系数均大于0.93.通过对应变率本构关系的敏感性分析可知,应变率越高,CA砂浆的韧性和应变率敏感性越低.     

水泥乳化沥青砂浆力学性能的能量机制

研究了CRTS I型水泥乳化沥青砂浆(CA砂浆)在不同应变率加载条件下的总应变能、耗散应变能和弹性应变能的演变规律,结果表明:应变率越大,CA砂浆内部积聚的弹性应变能越多,峰值应力越大;弹性应变能在峰值应力前大量积聚,之后不断释放转化为破裂面贯通的表面能;应变率越大,弹性应变能占总应变能的比例(We/W)减小的幅度越小,但弹性应变能的释放量越大,释放的速率也越高,CA砂浆强度衰减越快,脆性越明显;耗散应变能随应变增大而不断增加,耗散应变能主要以裂纹的扩展与错位摩擦的方式产生;应变率越大,CA砂浆内部产生的细小裂纹越多,裂纹的扩展受到变形速率的限制,耗散应变能占总应变能的比例(Wd/W)越小.     

粉煤灰高性能混凝土的性能

论述了粉煤灰复合超细粉的粉体效应,采用多元回归分析的方法研究影响ＨＰＣ抗压强度的因素以及混凝土试件的尺寸研究,还研究了ＨＰＣ的其它力学性能和部分长期性能。