水工沥青混凝土骨料级配选择

骨料级配选择是水工沥青混凝土配合比设计的一个重要问题。骨料级配曲线可用三个参数表征:骨料最大粒径、级配指数和填料用量。本文讨论了这三个参数对骨料连续级配的影响,建立了新的级配公式,并成功地用于配合比设计。     

骨料级配对混凝土质量的影响

通过试验说明石子级配对混凝土力学性能和使用性能的影响，举例说明可以通过不同级配骨料间合理搭配，解决骨料级配不合理问题。     

三级配混凝土及湿筛混凝土单轴动态拉伸性能试验研究

考虑大骨料特性的混凝土动态拉伸性能研究是混凝土坝抗震特性研究的一个突出问题.进行了大坝迎水面常用的三级配混凝土及湿筛混凝土在10-5、10-4、10-3、10-2 s-1四种应变速率下的单轴动态直接拉伸强度试验.试验采用尺寸为250mm×250mm×400mm和150mm×150mm×300mm的棱柱体试件.试验测得不同应变速率下试件的单轴动态拉伸应力和应变.基于试验数据探讨了三级配混凝土及湿筛混凝土的破坏形态、单轴抗拉强度、峰值应力点的应变随应变速率的变化规律.此外,还建立了三级配混凝土与相应湿筛二级配混凝土的动态强度关系.试验结果可为混凝土大坝、海洋平台等的抗震设计提供理论依据.     

骨料类型与级配对多孔水泥混凝土性能的影响

为了研究骨料因素对多孔水泥混凝土性能的影响,考虑了玄武岩碎石与河卵石的3种单一粒级9.5~13.2mm,13.2~19.0mm,19.0~26.5mm,以及这3种粒径骨料各自不同用量的情况,运用CT扫描、自制透水仪等技术手段,获得多孔水泥混凝土内部孔径大小分布以及其透水能力等。研究结果表明,在相同条件下,碎石多孔混凝土的有效孔隙率比卵石多孔混凝土的大3%~4%;在不同粒径骨料用量相同的条件下,碎石与卵石多孔混凝土28d抗压强度相比,最低强度碎石较卵石高7%,最高强度碎石较卵石高9%;与卵石相比,碎石表面粗糙,微观纹理丰富,与水泥浆体包裹层之间的粘结能力更强,所得的混凝土抗压强度较高。     

全级配混凝土试件拉伸极限应变的统计分析

根据实测资料,给出了全级配混凝土大试件和与其对应湿筛后混凝土小试件拉伸极限应变的概型分布;给出大、小试件拉伸极限应变比值的概型分布和一定置信水平下的置信区间。本文成果为工程应用提供了方便。     

骨料级配对相变沥青混合料性能的影响

相变沥青混合料是一种可以调节沥青混凝土路面温度的新型功能性路面材料,其中,沥青混合料骨料级配对相变沥青混合料的路用性能和调温性能有何影响值得深入研究。本文选择两种复合定型相变材料(CPCM)石蜡/膨胀石墨/高密度聚乙烯(简称为PHDP)和道路温度调节材料(简称为DTC)两种相变材料,首先利用傅里叶红外光谱(FT-IR)试验,对CPCMs与沥青之间的反应进行了定性分析。其次,分别制备级配类型为AC-16与AC-20的相变沥青混合料,通过路用性能试验和调温试验评价不同骨料级配对相变沥青混合料路用性能与调温效果影响影响。结果表明,两种CPCM与沥青之间均为物理反应;相比级配类型AC-16,AC-20可以显著提高含PHDP的相变沥青混合料的路用性能与调温效果,但是对于含DTC的相变沥青混合料的改善效果不显著。     

模型尺寸和骨料级配对混凝土细观非均质影响

针对现有细观力学模型无法反映模型尺寸和骨料级配对混凝土材料细观非均质影响的局限性,假定混凝土由骨料颗粒、砂浆基质及界面过渡区组成,基于Voigt并联模型对细观单元材料力学性能进行等效,建立反映混凝土细观非均质的等效模型.以Weibull分布为假设分布,探讨四种骨料级配边长150-750mm细观等效模型的网格单元尺寸,以单元弹性模量的非均质分布表征材料的细观非均质性,探讨混凝土材料细观非均质性与模型尺寸和骨料级配的相关关系,研究材料细观非均质对混凝土强度及破坏模式的影响机理.研究结果表明:相同骨料级配下,随着模型尺寸的增加,网格单元尺寸增大,混凝土材料非均质性减弱;相同模型尺寸下,随着骨料级配的增大,网格单元尺寸略有增加,混凝土材料的细观非均质性增强;材料细观非均质性增强时,混凝土强度略有降低,损伤破坏区域分布广泛.     

再生骨料级配对再生保温混凝土抗压强度的影响

为研究再生骨料级配对再生保温混凝土抗压强度及其离散性的影响规律,对四种不同再生骨料级配配制的混凝土进行抗压强度试验,并计算抗压强度标准差。以骨料级配为变量,分析了再生保温混凝土抗压强度的变化趋势。研究表明:通过人工调配可提高骨料的物理性质以及优化骨料级配。级配调整后不仅可以提高混凝土抗压强度,也可有效降低抗压强度的离散性,标准差在1~3 MPa范围内。当分别增加大粒径(9.5~19 mm)、小粒径(4.75~9.5 mm)再生粗骨料时,虽依照现行普通混凝土规范[《混凝土泵送施工技术规程》(JGJ/T10-2011)]表现为级配不良,但出现了强度分别提高27.3%和14.1%的现象。同一级配下再生保温混凝土抗压强度呈正态分布,级配调整后,再生保温混凝土抗压强度正态分布曲线均值增加。再生骨料级配调整,可为再生保温混凝土的推广应用提供一定的技术手段。     

确定现场浇筑全级配水工混凝土双K断裂参数的最小试件尺寸

文章通过试验分析确定了现场浇筑全级配水工混凝土双K断裂参数所需的最小试件尺寸.利用中国某特高拱坝施工现场拌合楼生产的混凝土拌合物,一次浇筑成型5组不同尺寸的骨料最大粒径d_(max)=150mm的全级配水工混凝土楔入劈拉试件.基于试验结果,分析了全级配水工混凝土的试件尺寸变化对断裂参数——起裂韧度K_(Ic)~(ini)及失稳韧度K_(IC)~(un)的影响规律.由试验研究结果可知,若得到不随试件尺寸变化的全级配水工混凝土双K断裂参数(K_(Ic)~(ini),K_(IC)~(un)),浇注试件的最小尺寸须满足:韧带高度H_2与骨料最大粒径d_(max)比值H_2/d_(max)≥6.基于相关试验成果,给出了无尺寸效应的双K断裂参数与骨料最大粒径d_(max)及拉伸强度f_t的经验公式.     

级配对低剂量水泥改性级配碎石性能的影响

为了探讨级配对低剂量水泥改性级配碎石性能的影响,促进低剂量水泥改性级配碎石基层结构的推广应用,参照相关规范中水泥稳定碎石和级配碎石的级配范围,选择了4种具有代表性的级配制备低剂量水泥改性级配碎石,进行了无侧限抗压强度、抗压回弹模量及CBR试验,干缩和温缩试验,液塑限和渗水试验,对比分析了不同级配的低剂量水泥改性级配碎石的路用性能及其随龄期的变化规律。研究结果表明,级配对低剂量水泥改性级配碎石路用性能具有明显的影响,粗集料偏多会降低无侧限抗压强度和抗压回弹模量,而细集料偏多会降低CBR值;级配对干缩性能与温缩性能的影响具有相似规律,增加粗集料、减少细集料,有利于控制碎石基层收缩裂缝的产生;无论哪种级配,低剂量水泥改性级配碎石均具有良好的渗水性能和水稳定性。综合比较,宜选择粗细集料均具有一定含量的骨架密实型级配用于低剂量水泥改性级配碎石。     

再生骨料级配对混凝土力学性能的影响及微观机理分析

为研究再生骨料级配对混凝土力学性能的影响,选取单一级配5.0～10.0,10.0～20.0,16.0～31.5 mm及连续级配5.0～31.5 mm,采用再生骨料的取代率为30%,50%和70%,配制再生混凝土,对不同龄期的再生混凝土立方体进行抗压强度试验.通过扫描电镜及X射线衍射分析,从微观角度探讨骨料级配对再生混凝土力学性能的影响.研究表明:再生粗骨料粒径为5.0～10.0 mm,掺量选取较低时,112 d时抗压强度与普通混凝土相差不大;粒径为10.0～20.0 mm时,无论选取多少掺量,各龄期抗压强度均较低;粒径取16.0～31.5 mm及5.0～31.5 mm时,选取合理掺量,再生混凝土的抗压强度增大.     

骨料和基质接触面上裂纹对混凝土断裂性能的影响

本文把混凝土视为由骨料，基质，交界面微裂纹等组成的非均质多相体，根据非均质材料接触面上裂纹其应力奇异性不是ｒ的（－１／２）次方的特点，利用 Ｋｏ　　应力函数解作为积分方程的核函数；再考虑弯曲裂纹的特点和相互干涉作用，研究混凝土骨料和基质接触面裂纹对材料断裂性能的影响．     

三维重建技术在全级配混凝土骨料随机分布中的研究与应用

介绍了三维重建的几种方法,分析比较了这些方法的特点,并对由切片和CT扫描获得的图像进行三维重建作了重点介绍.在混凝土各项性能研究中,混凝土的级配、骨料含量及其分布模型对混凝土的力学性能有很大的影响,本文提出了采用试验和数字图形处理相结合的方法对全级配混凝土骨料进行三维重建,分析阐述了其具体的重建过程.通过建立接近现实的混凝土骨料模型,可以使用有限元进一步研究混凝土的性质及其发生的各种变化.     

普通混凝土骨料级配的计算与分析

通过最紧密堆积理论把普通混凝土的细骨料和粗骨料的级配联系起来,计算细骨料和粗骨料的用量,并分析普通混凝土细骨料和粗骨料的级配参数,得到砂的细度模数计算公式的实质含义。结果表明,根据最紧密堆积理论建立线性方程组计算细骨料和粗骨料的用量,其计算结果符合现行规范的要求,并能有效提升级配计算效率;砂的细度模数必须与砂的级配曲线联合应用,从整体上评价砂的级配质量才能有效评价砂的级配,粗骨料的级配则应控制筛孔尺寸的累积筛余量;砂的细度模数计算公式的实质是去除粒径大于4.75 mm的颗粒之后剩下的各筛上砂的累积百分率之和。     

混凝土骨料非连续级配的试验研究

对混凝土骨料级配方式进行了理论分析,阐述了混凝土骨料各种级配方式的优缺点,以试验过程和结果表明非连续级配混凝土在工程中的可行性。     

骨料形状对混凝土拉伸强度的影响

运用Monte-Carlo方法模拟产生了由骨料、水泥砂浆基体和两者之间的胶结带组成的三相复合材料混凝土试件,采用各向同性的Mazars损伤演化模型描述混凝土细观各相弹性损伤退化过程,利用有限元方法分别进行了混凝土二、三、四级配圆形、多边形骨料试件的单轴拉伸数值模拟.试验结果表明:同一级配任意多边形骨料试件的极限承载力总体上要大于圆形骨料试件的承载能力;二、三、四级配混凝土试件强度依次递减;在应力-应变曲线的软化阶段,圆形骨料较多边形骨料试件软化曲线平缓;多边形骨料混凝土试件的脆性指数较圆形骨料混凝土试件的脆性指数高.     

骨料含量对混凝土拉伸徐变等性能影响的试验研究

通过试验研究骨料含量对混凝土抗压强度、劈裂抗拉强度和自收缩的影响,结果表明:混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度在1d龄期时,受骨料含量的影响较小;骨料含量在55%~70%的范围内,混凝土3,7,14,28d龄期时的抗压强度和劈裂抗拉在随着骨料含量的增加而逐渐增加,骨料含量在70%增加到75%时,混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度随着骨料含量的增加而逐渐减小;混凝土的拉伸徐变的变形随骨料含量的增加而增大;混凝土的自收缩随着骨料含量的增加而逐渐减小。     

玻化微珠级配对玻化微珠保温混凝土性能的影响

为了选定最优的玻化微珠级配,在 C35玻化微珠保温混凝土配合比的基础上,选用6种不同级配的玻化微珠制成6组保温混凝土,分析保温混凝土的坍落度、离析与泌水情况、抗压强度和导热系数。结果表明：随着玻化微珠级配的减小,玻化微珠的容重越来越大;保温混凝土的坍落度越来越小,经时损失不断增大,流动性比较差,无离析和泌水现象,黏聚性和保水性良好,抗压强度越来越大,导热系数先减少后增加。最终选用的玻化微珠的级配为1．5～3．5 mm,容重为85～90 g／L。     

界面过渡区力学特性对水工混凝土断裂性能的影响

混凝土界面过渡区(interfacial transition zone,ITZ)是影响混凝土宏观断裂性能的最薄弱细观组分,但现阶段对于其力学特性的测定仍极为困难,致使在混凝土细观力学分析中通常采用人为假定的方式确定其力学参数.鉴于此,本文建立了水工全级配混凝土细观有限元计算模型,并开展了一系列不同ITZ力学参数下的拉伸断裂细观数值模拟,系统研究了ITZ主要力学参数取值对水工混凝土断裂性能的影响规律.研究表明,ITZ弹性模量的变化对混凝土断裂性能影响很小;随着ITZ抗拉强度的降低,混凝土的抗拉强度减小,峰值应变增加,弹性模量变化很小,断裂模式也会发生变化,并导致断裂能的改变;ITZ断裂能的变化主要影响混凝土断裂能.研究成果可为水工混凝土细观力学分析中ITZ力学参数的合理确定提供参考.     

混合骨料级配对充填料浆离析的影响

针对金川矿山废石-棒磨砂混合骨料充填料浆存在的离析问题,通过优化混合骨料级配来控制料浆的离析率。首先,对充填骨料进行物化分析及级配分析,通过堆积密实度试验确定混合骨料配比,以WeyMouth粒子干涉理论为基础设计8种级配的混合骨料,并以此进行料浆离析试验;其次,基于Fuller公式建立混合骨料粒径连续分布模型,结合统计学基本原理建立平均粒径和粒径分散系数2个级配表征参数。然后,根据离析试验结果,以屈服应力为条件,确定混合骨料平均粒径和粒径分散系数。最后,以金川矿山充填材料进行验证试验。研究结果表明:在废石与棒磨砂质量比为7:3,屈服应力为50～60 Pa条件下,满足混合骨料高浓度料浆管道自流输送的离析率为16.76%～21.55%,由此确定混合骨料的平均粒径为4.99～5.39 mm,粒径分散系数为1.42～1.45。当料浆质量分数为80%时,级配T1和T2的离析率分别为16.38%和17.04%,与界定值16.76%～21.55%相比较,相对误差分别为1.17%和2.28%,说明确定的混合骨料级配参数范围具有一定的可靠性。