隧道高性能多孔水泥混凝土孔隙率特性的试验研究

孔隙率是隧道路面多孔水泥混凝土的重要技术指标之一,保证多孔混凝土试件成型后或路面铺筑后的实测孔隙率与目标孔隙率基本一致,同时保证其具有足够大小的有效孔隙率,是高性能多孔混凝土隧道路面配合比设计的关键。依据隧道路面的功能要求,文章选定目标孔隙率为18%。级配对混凝土强度影响非常明显,随着10～15mm集料比例的增加,强度先增大后减小。当采用玄武岩等吸水率偏大的集料制备多孔水泥混凝土时,在有效孔隙率计算中应考虑集料吸水的影响。矿料级配对孔隙率的影响规律为:随着10～15mm集料比例的增大,计算孔隙率变化幅度很小,且与目标孔隙率(18%)接近;有效孔隙率呈增大的趋势,实测孔隙率先减小后增大;级配2#-2实测孔隙率最小且与目标孔隙率最接近。依据孔隙率及强度试验结果,选取级配2#-2为最佳级配。     

多孔混凝土成分、孔结构与力学性能关系的研究

采用自动图象分析仪、扫描电镜等现代仪器分析手段，对常压蒸养和高压蒸养的Ｊ型泡沫混凝土（ＪＣ＆ＪＡＣ）、蒸压铝粉加气混凝土（ＡＡＣ）的气孔结构进行观测和定量测试，对最大孔径、孔面密度（单位面积上孔的个数）等进行剖析和比较，得出优质多孔混凝土的胶结材料、成孔物质、制作工艺与孔结构的关系，及其对宏观力学性能的影响。试验结果从化学成分、气孔结构角度，较圆满地解释了常压蒸养Ｊ型泡沫多孔混凝土的力学性能（如抗压强度、比强度等），接近ＧＢ１１９６８－８９《蒸压加气混凝土砌块》标准的原因。     

水泥混凝土路面力学性能研究综述

水泥混凝土路面的力学性能分析是路面结构设计的基本依据.系统地介绍了水泥混凝土路面结构的弹性地基板、弹性层状体系等各种力学模型,分析了各种力学模型的优缺点,并给出了其解算方法的发展历程.在此基础上,展望了路面力学性能研究的发展趋势.     

心墙沥青混凝土孔隙率影响因素试验研究

孔隙率为心墙沥青混凝土重要技术控制指标,其影响因素研究对沥青混凝土质量控制具有重要意义。在击实次数相同情况下,采用控制变量的方法,系统研究4种级配指数、4种沥青含量、4种填料含量条件下标准马歇尔试件孔隙率的变化规律。结果表明,沥青混凝土孔隙率随级配指数的增大而减小;随沥青含量的增大,呈先增大后减小趋势,沥青含量转折点为6.8%;随填料含量的增大,呈先减小后增大趋势,填料含量转折点为12%。灰色关联分析结果表明,级配指数对孔隙率的影响最大,填料含量次之,沥青含量最弱,且级配指数和填料含量对孔隙率的影响较大。研究结果可为目标孔隙率下心墙沥青混凝土配合比设计提供参考。     

水泥改性乳化沥青混凝土力学性能与微观机理

研究了不同水泥用量对乳化沥青混凝土的抗压强度和抗压回弹模量、抗折强度和抗折回弹模量等力学参数的影响.使用红外光谱、X衍射和扫描电子显微镜,研究了水泥乳化沥青胶浆以及混凝土界面的微观结构特征.结果表明,加入水泥后,乳化混凝土力学参数有较大提高,并随着水泥用量增加而增大;水泥与乳化沥青之间没有发生明显的化学反应;水泥与乳化沥青中的水相发生了水化反应,水化产物与水泥在水中的水化产物相同;呈网状的水化产物与沥青通过物理复合形成的水泥沥青胶浆,增大了沥青胶浆的粘度,改善了胶浆与集料界面的粘结,提高了混凝土的力学性能.     

多孔水泥混凝土路面的分形特征与构造参数

提出了多孔水泥混凝土路面断面轮廓线是分形曲线,其分数维充分反映了路面宏观、微观构造和分布密度信息.应用分形插值法拟合路面断面轮廓线,通过分数维在路面构造参数与抗滑、降噪性能之间的桥梁作用,分析了多孔水泥混凝土表面构造参数对路面抗滑及降噪效果的影响.为优化多孔混凝土表面构造,设计和制备路用多孔混凝土,铺筑抗滑、低噪音的多孔水泥混凝土路面奠定基础.     

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;最后结合扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM)与X射线衍射(X-ray diffraction, 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没有明显改善;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氢氧化钙的排列方式;硅灰具有填充效应、促进二次水化反应及与氢氧化钙发生火山灰反应等特性,随着硅灰的掺量的增加,氢氧化钙含量减小,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...     

水泥稳定碎石强度影响级配因素试验研究

水泥稳定碎石的强度受众多因素影响。本文采取具有代表性的四种不同级配的碎石进行组成设计试验，对试验结果采用方差分析法来确定级配、水泥剂量以及二者交互作用对强度的影响程度，并着重分析了随着级配变化，强度的变化规律。     

双掺高性能混凝土力学性能实验研究

研究了复掺粉煤灰与矿粉对高性能混凝土力学性能的影响,结果表明：粉煤灰与矿粉比例为2：1、掺量为20%～30%时可以有效提高高强混凝土的力学性能。在此条件下相比于基准混凝土,7d抗压强度提高14.7%,抗折强度提高10.2%,静弹性模量提高9.9%;28d抗压强度提高19.2%,抗折强度提高5.3%,静弹性模量提高7.4%。采用压汞仪测量不同胶凝材料体系的孔隙率,分析了复掺粉煤灰和矿粉对高强混凝土力学性能的影响机理,认为不同胶凝材料的相互填充效应是主要影响因素。     

浅析影响水泥混凝土强度的因素

本文通过理论分析从水泥、水灰比、粗集科、细集料、混凝土工艺、混凝土施工技术等几个方面简要阐述影响水泥混凝土强度的几个主要因素，为水泥混凝土结构的设计、施工及试验分析提供一些思路．     

混凝土力学性能的应变率效应

针对混凝土材料本构关系具有明显的应变率效应,对混凝土材料在不同应变率下的力学性能进行了分析研究。总结了应变率对混凝土抗压强度、抗拉强度、弹性模量以及临界应变的影响,通过比较各拟和公式预测的动态增大系数以及文献中的试验数据,分析了各公式的适用条件和范围。结果表明：对于混凝土抗压强度,在不同的应变率范围内应采用不同的经验公式;对于混凝土抗拉强度,修正的CEB（欧洲国际混凝土委员会规范）公式与试验数据符合更好;应变率对弹性模量的影响较小,可采用CEB公式计算动态弹性模量;应变率对与极限抗压强度、极限抗拉强度相对应的临界应变值的影响需做进一步的研究。     

聚合物干粉改性水泥砂浆力学性能的研究

研究了掺羟乙基甲基纤维素醚和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物乳胶粉的水泥砂浆的力学性能.试验结果表明,聚合物的掺入对砂浆的力学性能影响较大,砂浆的抗压、抗折强度有所下降,但砂浆的韧性、抗收缩等变形力学性能得到改善,不同基层上的抗拉粘结强度大大提高并具有较好的温度稳定性和耐水性.聚合物的种类、掺量对砂浆的各项性能有很大的影响,复掺能充分发挥不同聚合物对砂浆的改性作用.     

再生混凝土粗骨料增强水泥材料力学性能简析

针对水泥混凝土路面设计规范中对基层材料的要求,对再生骨料混凝土的抗压强度及弯拉强度的试验结果做了基本分析,并分析了用细观力学方法计算再生骨料增强混凝土材料有效力学性能的基本方法。     

生态型RPC材料的断裂力学行为研究

以质量分数为50%～60%的超细工业废渣取代水泥,以普通黄砂取代磨细石英砂,制备了2个系列不同配比的生态型RPC材料,并研究了纤维掺量及养护制度对其断裂力学性能的影响规律.结果显示,随着纤维掺量的增加,生态RPC的断裂能及断裂韧度不断提高;在标准养护条件下,生态RPC的延性指数在纤维体积率为2%时最大.随着养护温度的提高,生态RPC的极限断裂强度不断提高,但同时其脆性也在增加,从而表现出断裂能、断裂韧度和延性指数受养护制度影响的变化规律各不相同.     

多孔混凝土水质净化性能

设计制作了多孔混凝土水质净化试验装置,对5种不同粗骨料粒径和空隙率的多孔混凝土进行了水质净化性能试验.附着在多孔混凝土表面的生物体的数量可间接地通过溶解氧(DO)的消耗量来检测.多孔混凝土的水质净化性能可通过总磷(TP)和总氮(TN)的去除量进行评价.试验结果表明:多孔混凝土在水中具有富集营养物质,使生物膜附着生长其上的效应;采用10～20mm粒径的集料所制备的空隙率为25%的多孔混凝土其水质净化效果最佳.     

植生型多孔混凝土性能的试验

研究植生型多孔混凝土的基本物理力学性能,分析了影响其物理力学性能的主要因素以及相应的影响规律．试验结果表明：胶结材的流动度控制在180—210mm之间,可获得良好工作性的植生型多孔混凝土;植生型多孔混凝土具有连续空隙结构、良好的透水透气性能,其透水性系数在1．5-3．0cm／s之间,与其空隙率有关;与植生型多孔混凝土的空隙率(20％-30％)相对应的抗压强度在8-28MPa之间．随着空隙率的增大,植生型多孔混凝土内部越易形成连续空隙结构;相同设计空隙率下,集料粒径越大,多孔混凝土中的有效空隙率越大．掺入矿物外加剂不仅可以调整多孔混凝土混合料的工作性,而且能改善多孔混凝土的物理力学性能,同时能降低多孔混凝土中的pH值,掺入硅粉、矿渣微粉或矿渣微粉与粉煤灰复合掺入的效果显著。     

黄麻纤维混凝土的动态压缩力学性能研究

用分离式霍普金森压杆(split-Hopkinson pressure bar, SHPB)对5种体积分数(0%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%)的黄麻纤维混凝土(jute fiber reinforced concrete, JFRC)进行冲击压缩试验,得到其在不同应变率下的动态应力-应变曲线,由此分析了应变率和纤维体积分数对黄麻纤维混凝土动态力学性能的影响。结果表明:黄麻纤维混凝土的抗压强度具有显著的应变率效应,随着应变率的增加,抗压强度显著增加;抗压强度的动态增强因子随应变率和黄麻纤维体积分数的变化而单调变化,应变率越高,相同纤维体积分数混凝土的动态增强因子越高,然而黄麻纤维体积分数越高,同组应变率下混凝土的动态增强因子越低;黄麻纤维混凝土的韧度指数明显高于素混凝土,表明黄麻纤维的加入大大改善了混凝土的冲击吸能特性。但韧度指数并非随着应变率和纤维体积分数单调变化,而是呈现出先上升后下降的趋势。由此给出了韧度指数与应变率和纤维体积分数之间的经验关系式,并计算出了高应变率下利于冲击吸能的最优纤维体积分数。     

钢纤维混凝土力学性能和本构关系研究

利用MTS810和直径为74 mm的大尺寸SHPB实验装置开展了钢纤维混凝土的动静态力学性能实验.实验结果表明钢纤维混凝土是一种具有非常明显的钢纤维增强、增韧效应的应变率敏感材料.根据实验应力应变曲线的基本特征,提出了一种钢纤维混凝土的含损伤本构模型.该模型在考虑钢纤维增强、应变率硬化、损伤软化等因素下,描述了钢纤维混凝土的受力响应特性.