纳米二氧化硅自密实道路混凝土弯曲疲劳性能研究

目的通过掺入纳米二氧化硅颗粒优化自密实道路混凝土配合比,改善其弯曲疲劳性能.方法以填充性能和28 d抗压强度为评价指标,设计L_9(3~4)正交试验优化混凝土初始配合比,选取4种配合比制备纳米改性自密实混凝土,进行四点弯曲疲劳试验,分别得到50%和95%存活率下基于两参数Weibull分布的概率疲劳方程,并借助SEM观察试件断面微观形貌.结果自密实道路混凝土取得最佳配合比时水胶比为0.26,纳米二氧化硅和硅灰分别占胶凝材料的质量分数为1%、10%;纳米二氧化硅颗粒掺量为1%的试件的疲劳性能最优,达到预估疲劳寿命2.0×10~6次时弯拉强度折减系数增大了1.4%～5.7%,且疲劳寿命对应力水平变化的敏感性降低了2.1%～9.8%;纳米颗粒具有物理填充效应并与水化产物发生二次反应生成低密度水化硅酸钙凝胶,填充内部微孔使结构更为致密.结论纳米二氧化硅能在一定程度上提升自密实道路混凝土的疲劳性能.     

聚丙烯腈纤维高强混凝土弯曲疲劳寿命

为了深入研究聚丙烯腈纤维路面高强混凝土的疲劳性能,利用Instron电液伺服式疲劳试验机对室内小梁进行弯拉疲劳试验,研究了循环荷载对聚丙烯腈纤维高强混凝土疲劳性能的影响,得出高强混凝土疲劳寿命随纤维掺量变化的发展规律.通过概率分析,验证其疲劳试验结果符合双参数Weibull模型,据此建立了疲劳寿命方程.研究发现:虽然聚丙烯腈纤维对混凝土的弯拉强度贡献有限,但一定程度上可提高材料的延性;纤维掺量的提高可不同程度地提高混凝土的疲劳寿命;混凝土的疲劳寿命分布符合两参数威布尔分布规律,提出了疲劳寿命方程且相关性显著.     

湿热地区水性环氧树脂对桥面板混凝土疲劳性能的改善

为解决湿热地区桥面板混凝土抗弯拉强度和抗疲劳性能不足的问题,对浆体进行水化热测试,分析水性环氧树脂掺量对水泥水化过程的影响规律;在室内模拟湿热地区桥面板混凝土工作环境,设计抗弯拉强度试验和疲劳试验,研究水性环氧树脂掺量对桥面板混凝土抗弯拉强度和疲劳性能的影响,并对其疲劳寿命采用S-N曲线进行拟合,研究应力水平S与疲劳寿...     

纳米混凝土的制备及其干缩性能研究

采用试验研究与理论分析相结合的方法,在普通混凝土中分别掺入不同量的纳米二氧化硅(Nano-SiO_2)和纳米碳酸钙(Nano-CaCO_3),制备出新型纳米混凝土.通过微观电镜试验分析了不同纳米材料对混凝土内部结构变化的影响规律.通过干缩性能试验对比研究了不同纳米材料对混凝土干缩率的影响及作用机理,并确定出最佳掺入量.研究结果表明:Nano-SiO_2和Nano-CaCO_3均能改变混凝土的干缩率,但对干缩率改变的效果不尽相同;掺入Nano-SiO_2的混凝土试件,其干缩率随掺量的变化比掺入Nano-CaCO_3试件的干缩率变化更为明显,当Nano-SiO_2的掺量为0.5%或Nano-CaCO_3的掺量为2.0%时,混凝土试件的干缩率最小.研究还发现,混凝土的干缩与混凝土自身密实程度、弯月面产生的数量以及内部湿度存在着动态平衡的关系.     

高温中纤维纳米改性橡胶混凝土力学性能试验研究

纤维纳米改性橡胶混凝土(SFNS-CRC)是一种新型环保高性能混凝土,通过对其标准立方体试件高温中力学性能试验,探究温度、钢纤维体积率和纳米二氧化硅掺量对该种新型改性橡胶混凝土抗压和劈裂抗拉强度的影响.选用橡胶体积掺量为10%,的橡胶混凝土,在此基础上考虑了4种不同钢纤维体积率(0,、0.5%,、1.0%,、1.5%,),3种不同纳米二氧化硅掺量(0、1%,、2%,)和4种不同温度(20,℃(室温)、200,℃、400,℃和600,℃).抗压和劈拉性能试验在实验室自行研制的混凝土材料高温中力学性能抗压和劈拉试验机上进行.试验分析了试件的破坏形态、高温中质量损失、试件抗压和劈裂抗拉强度的变化及破坏机理.研究结果表明:钢纤维和纳米二氧化硅对橡胶混凝土高温中力学性能改性效果较为理想,同时使橡胶混凝土高温中的破坏形态得到极大改善,试块完整性更好,趋于延性破坏;高温中SFNS-CRC抗压和劈裂抗拉强度提高显著,且后者提高更加明显;随钢纤维掺量增加,高温中试件强度逐渐提高;纳米二氧化硅最佳掺量为1%,.     

掺复合碱激发剂的矿渣水泥稳定碎石基层路用性能研究

为了克服矿渣水泥稳定碎石基层早期强度不足的问题,选择氢氧化钠与硅酸钠两种碱性激发剂对矿渣水泥的活性进行激发,根据单掺试验结果掺配出一种复合碱激发剂,并研究了该复合碱激发剂对水稳碎石基层无侧限抗压强度、劈裂强度、抗弯拉强度、抗压回弹模量及干缩性能的影响。试验结果表明,掺入氢氧化钠或硅酸钠均能有效激发矿渣水泥的活性,二者的合理掺量分别为6%与4%,按此合理掺量复配而成的复合碱激发剂具有比单掺更优异的效果;该复合碱激发剂较好地提高了基层试块的无侧限抗压强度、劈裂强度、抗弯拉强度、抗压回弹模量,但对干缩性能产生了不利影响。     

多孔混凝土排水基层路用性能研究

多孔混凝土作为路面的基层,应具有良好的物理性质和力学性质。文中通过室内试验与理论分析,给出多孔混凝土有效空隙率与全空隙率、渗透系数与空隙率的关系。得出多孔混凝土强度随龄期的发展规律,弯拉强度、劈裂强度与抗压强度的相关关系,抗压强度与空隙率的关系以及2种形式下的双对数疲劳方程;多孔混凝土弯拉弹性模量与弯拉强度,以及抗压弹性模量与轴心抗压强度的关系;多孔混凝土的温缩系数和干缩系数。     

贫混凝土基层材料弯拉弹性模量的试验

通过对几种贫混凝土:碾压贫混凝土、振捣式贫混凝土、掺粉煤灰贫混凝土的弯拉强度与弯拉弹性模量的试验,研究分析了贫混凝土基层材料弯拉弹性模量的特性。试验采用小梁试件进行三分点加荷的方式,测定3kN至50%极限荷载处的割线模量,用跨中挠度公式反算求得。研究表明,贫混凝土弯拉强度与弯拉弹性模量的关系为指数式。试验结果显示:当弯拉强度相同时,碾压贫混凝土的弯拉弹性模量比振捣式贫混凝土的弯拉弹性模量高5%～12%;弯拉强度相同时,掺粉煤灰贫混凝土的弯拉弹性模量比不掺粉煤灰的低6%～10%。     

机场道面橡胶集料混凝土弯曲性能试验及应用

为研究橡胶集料混凝土机场道面的弯拉性能,通过橡胶集料混凝土小梁的4点加荷试验,分析了橡胶集料体积率对混凝土弯曲性能的影响;结合试验结果对橡胶集料混凝土机场道面的设计厚度进行估算,并与水泥混凝土机场道面进行比较,对橡胶集料混凝土机场道面设计提出配合比方案建议.结果表明,橡胶集料混凝土的弯拉强度和弯拉弹性模量随着橡胶掺量的...     

PP纤维自密实混凝土早期强度特性与断裂性能

为了研究聚丙烯(PP)纤维体积掺量和长细比对PP纤维自密实混凝土(PFRSCC)早期强度特性与断裂性能的影响,在自密实混凝土中掺入一定长度(6,12,19)mm和体积掺量(0.05％,0.10％,0.15％,0.20％)的PP单丝纤维配制PFRSCC,采用塌落扩展度试验、U型仪试验及平板约束试验确定PP纤维的体积掺量和长细比范围,在此基础上研究了PFRSCC早期强度和断裂韧性随纤维体积掺量及养护龄期的变化规律,并从材料的组成结构和断裂力学的角度分析了早期强度和抗裂性能的改善机理.结果表明:随着PP纤维体积掺量的增加,自密实混凝土的工作性逐步劣化,混凝土强度和抗裂性能先提高后降低;在不改变原有自密实混凝土配合比情况下,PP纤维长度宜控制在12～19 mm,最佳体积掺量为0.10％;适当提高胶凝材料和高效减少剂的用量是改善PFRSCC工作性的有效途径,纤维体积掺量可以提高到0.15％;与普通自密实混凝土相比,最优配合比下的PFRSCC早期强度和断裂韧性增长较快,28 d抗压强度、劈裂强度和弯拉强度分别提高9％,24％和21％,断裂韧性提高37.6％,限裂效能系数达到89.8％.     

纳米碳酸钙和聚乙烯醇纤维增强混凝土抗弯拉性能

为探究纳米CaCO_3和PVA(聚乙烯醇)纤维对混凝土的抗弯拉强度和抗弯拉弹性模量的影响,采用三分点加载试验方法测试混凝土的抗弯拉强度和抗弯拉弹性模量。研究结果表明:在纳米CaCO_3混凝土中掺入PVA纤维,可以显著提高混凝土抗弯拉强度,在试验PVA纤维掺量范围内,随着PVA纤维掺量的增加,混凝土的抗弯拉强度和抗弯拉弹性模量均呈现先增大后减小的趋势;当PVA纤维掺量为0.05%时,其抗弯拉强度和抗弯拉弹性模量均达到最大值;在混凝土中掺加适量的纳米CaCO_3(3%),随着纳米CaCO_3掺量的增加,混凝土的抗弯拉强度和抗弯拉弹性模量逐渐增加,当纳米CaCO_3掺量超过3%时,随着纳米CaCO_3掺量的增加,其抗弯拉强度和抗弯拉弹性模量逐渐减小。     

减缩增强剂应用于钢渣路面基层材料的试验研究

为解决细料类精炼钢渣路面基层材料收缩开裂问题,以广西北海钢渣为研究对象,通过研究减缩增强剂各组分单掺、复掺对钢渣路面基层材料强度影响规律,研发水泥稳定钢渣路面基层材料专用减缩增强剂,提高基层强度,抑制收缩,验证其路用性能,利用电镜扫描通过路面基层材料微观结构探究减缩增强剂作用机理。试验结果表明：水泥稳定钢渣混合料中水泥的最佳掺量为8%;减缩增强剂复掺的配合比(质量比)为脱硫石膏∶早强剂∶早期膨胀剂∶MgO∶硅灰∶NaOH=17∶14.5∶17∶8.5∶14.5∶28.5,且最佳掺量为3%;减缩增强剂掺量3%的抗压强度为6.19 MPa,弯拉强度为2.13 MPa,劈裂强度0.93 MPa,均满足规范要求;通过C₁组(掺8%水泥并掺入3%减缩增强剂)与D组(只掺8%水泥)对比分析干缩性与温缩性,可见减缩增强剂的掺入能够有效地抑制水泥稳定钢渣基层的温缩量和干缩量。     

水泥乳化沥青混合料性能试验

对不同乳化沥青用量和水泥掺量的水泥乳化沥青混合料进行了试验研究,通过测试不同乳化沥青用量和水泥掺量时混合料的间接拉伸强度、抗压强度、静态回弹模量以及冻融劈裂强度比、浸水残留稳定度、动稳定度、最大弯拉应变、飞散损失率等指标,得到了乳化沥青用量和水泥掺量变化对混合料强度和路用性能的影响规律。研究结果表明:乳化沥青用量和水泥掺量对混合料的强度及路用性能影响显著,掺加水泥后混合料的抗压强度、高温性能和水稳定性显著提高,其中残留稳定度提高约20%,抗压强度提高35%,动稳定度成倍增长,但混合料的低温弯拉应变降低约12%;水泥乳化沥青混合料中,水泥掺量为3%、乳化沥青用量为8%时,混合料的强度和路用性能相对较好。     

多孔混凝土排水基层路用性能研究

多孔混凝土作为路面的基层，应具有良好的物理性质和力学性质。文中通过室内试验与理论分析，给出多孔混凝土有效空隙率与全空隙率、渗透系数与空隙率的关系。得出多孔混凝土强度随龄期的发展规律，弯拉强度、劈裂强度与抗压强度的相关关系，抗压强度与空隙率的关系以及2种形式下的双对数疲劳方程；多孔混凝土弯拉弹性模量与弯拉强度，以及抗压弹性模量与轴心抗压强度的关系；多孔混凝土的温缩系数和干缩系数。     

聚丙烯膜裂纤维自密实混凝土力学参数及其相关关系

通过试验研究了聚丙烯(PP)膜裂纤维体积率和长度对自密实混凝土力学性能(强度、弹性模量和断裂韧性)的影响,结合扫描电镜微观结构分析、Binham流变理论以及断裂力学基本原理分析了纤维对自密实混凝土的工作性和力学性能的影响机理.当PP膜裂纤维的体积率在0.05%—0.15%之间变化,长度在12—15mm时,结果表明,PP膜裂纤维自密实混凝土抗压强度随纤维体积率增加变化不明显,弯拉强度、劈拉强度、弯拉弹性和断裂韧性随纤维体积率增加而逐步增加,抗压弹性模量随纤维体积率增加而减少;PP膜裂纤维自密实混凝土的轴心抗压强度、弯拉强度以及劈拉强度与立方体抗压强度之比分别在0.70—0.73、0.14—0.17和0.08—0.09范围内,轴心抗压强度与立方体抗压强度比值较普通自密实混凝土对比组略有降低,但弯拉强度、劈拉强度与立方体抗压强度之比分别提高17%—42%和14%—29%.当PP膜裂纤维体积率超过0.15%或长度超过15mm,PP膜裂纤维自密实混凝土的强度、弯拉弹性模量及断裂韧性随纤维体积率增加开始出现不同程度的降低.     

PVA纤维对水工抗冲磨混凝土性能的影响

为了改善混凝土的抗裂性能和抗冲磨性能,确保泄水建筑物的安全运行,在抗冲磨混凝土中掺入具有高强度和高弹性模量的聚乙烯醇(PVA)纤维.研究了PVA纤维混凝土的力学性能、变形性能、抗裂性能和抗冲磨性能,并与聚丙烯(PP)纤维混凝土的性能进行了对比.试验结果表明:当PVA纤维掺量为0.9 kg/m3时,混凝土的28,90和180 d抗压强度基本不变;劈拉强度分别增加了4.4%,8.4%和5.7%;极限拉伸值分别增加了10%,11%和4%.PVA纤维对混凝土早期干缩有一定的抑制效果,但后期混凝土的干缩值略有增加;混凝土塑性阶段的抗裂性能提高;混凝土的90和180 d抗冲磨强度增加.与PP纤维相比,PVA纤维对抗冲磨混凝土性能的改善效果更好.     

无砟轨道的道床板混凝土抗干缩开裂性能

采用带缺口混凝土环开裂试验研究不同C30混凝土的抗干缩开裂性能。试验结果表明:在温度20℃、相对湿度55%~65%条件下,粉煤灰和膨胀剂对混凝土的抗裂性能影响不大;在温度30℃、相对湿度34%~40%的条件下,掺15%的粉煤灰对混凝土的抗裂性不利,掺30%粉煤灰或掺5%~10%的膨胀剂有利于提高混凝土的抗裂性能;在温度40℃、相对湿度20%~25%的条件下,随着粉煤灰掺量的增加,混凝土的抗干缩开裂能力变差;适量掺加膨胀剂有利于提高混凝土抗干缩开裂能力,但当膨胀剂掺量过大时,混凝土的抗干缩开裂能力将变差。     

水镁石纤维路面混凝土路用性能

通过力学试验和扫描电镜微观分析,对水镁石纤维的适用性以及水镁石纤维混凝土制备关键参数进行了优化试验,并对水镁石纤维混凝土与普通水泥混凝土的力学性能、疲劳、耐磨性和抗冻性的试验结果进行了对比分析。结果表明：水镁石纤维适用于路面混凝土;水镁石纤维湿法掺加工艺优于干法,外加剂优选为引气作用较强的D型减水剂,水镁石纤维最佳掺量（质量分数）为4%;水镁石纤维混凝土较普通水泥混凝土在抗弯拉强度提高的同时,刚度降低,韧性上升,耐疲劳与抗冲击等动力学性能均有改善,抗冻、抗渗、耐磨、抗腐蚀等性能均有一定幅度的提高;纤维的阻裂机制、增强作用和微集料效应,提高了水镁石纤维混凝土路面的耐久性能。     

水镁石纤维路面混凝土路用性能

通过力学试验和扫描电镜微观分析,对水镁石纤维的适用性以及水镁石纤维混凝土制备关键参数进行了优化试验,并对水镁石纤维混凝土与普通水泥混凝土的力学性能、疲劳、耐磨性和抗冻性的试验结果进行了对比分析。结果表明：水镁石纤维适用于路面混凝土;水镁石纤维湿法掺加工艺优于干法,外加剂优选为引气作用较强的D型减水剂,水镁石纤维最佳掺量（质量分数）为4%;水镁石纤维混凝土较普通水泥混凝土在抗弯拉强度提高的同时,刚度降低,韧性上升,耐疲劳与抗冲击等动力学性能均有改善,抗冻、抗渗、耐磨、抗腐蚀等性能均有一定幅度的提高;纤维的阻裂机制、增强作用和微集料效应,提高了水镁石纤维混凝土路面的耐久性能。     

纳米SiO2和聚乙烯醇纤维对混凝土抗弯拉性能的影响

通过坍落扩展度试验和抗弯拉性能试验,采用4种不同纳米SiO2质量掺量和4种不同聚乙烯醇(PVA)纤维体积掺量,探讨纳米SiO2和PVA纤维对混凝土拌合物流动性及抗弯拉性能的影响.结果表明,随着纳米SiO2或PVA纤维掺量的逐渐增加,混凝土拌和物的流动性逐渐降低.纳米SiO2掺量不超过5％时,随着纳米SiO2掺量的增加,混凝土抗弯拉弹性模量以及抗弯拉强度均不断增大;但当纳米SiO2的掺量从5％继续增加到7％时,混凝土抗弯拉弹性模量和抗弯拉强度均有一定下降.当PVA纤维体积掺量低于0.1％时,PVA纤维对纳米混凝土抗弯拉性能的增强作用随纤维体积掺量增加逐渐增大,但当纤维体积掺量超过0.15％时,纳米混凝土抗弯拉强度和抗弯拉弹性模量均有下降趋势,抗弯拉强度和抗弯拉弹性模量分别在纤维体积掺量为0.15％和0.1％时达到最大值.