掺合料和水胶比对水泥基材料水化产物和力学性能的影响

掺合料和水胶比是影响混凝土性能发展的重要因素。该研究结合纯硅酸盐水泥和掺合料的水化反应机理,推导出复合水泥基材料的水化产物、理论最大掺量和孔隙率的计算公式,探究粉煤灰、钢渣和锂渣掺量对水化产物、孔隙率以及砂浆力学性能的影响,并推算出3种掺合料在混凝土中的理论最大掺量。结果表明:同掺量的粉煤灰、钢渣和锂渣掺入后,复合胶凝材料水化产物CH、CSH和总孔隙率较纯水泥砂浆要小;相比4种砂浆中水化产物而言,按水化产物CSH含量排序为水泥砂浆水泥-锂渣砂浆水泥-钢渣砂浆水泥-粉煤灰砂浆;按总孔隙率大小排序为水泥-钢渣砂浆水泥-粉煤灰砂浆水泥-锂渣砂浆水泥砂浆;按理论最大掺量值大小排序为粉煤灰锂渣钢渣。经砂浆力学性能测试发现:当掺量为20%时,水泥-锂渣砂浆后期的抗压强度优于纯水泥砂浆,若掺量再增加时,水泥-粉煤灰砂浆、水泥-锂渣砂浆和水泥-钢渣砂浆的力学性能均低于纯水泥砂浆。综合上述研究发现锂渣的活性较钢渣和粉煤灰要好,该研究可为掺合料在砂浆和混凝土中的使用提供参考。     

不同固化剂对新疆非耕地戈壁土的力学性能影响

【目的】选取适合新疆戈壁土的3种类型4个固化剂样品,分析固化剂种类、固化剂掺量、水泥掺量等因素对新疆非耕地戈壁土力学性能的影响。【方法】依据《土工试验方法标准》^[1](GBT50123-1999)和《公路工程无机结合料稳定材料实验规章》^[2](JTG E51-2009)中的相关规程,对原状戈壁土、固化戈壁土试样的7 d无侧限抗压强度进行试验,结合戈壁土的物理性能(颗粒级配、最大干密度及最优含水率),分析各因素对固化土的击实性能和无侧限抗压强度的影响。【结果】(1)土料粒径＞2 mm含量为68.8%,最大干密度为2.28 g/cm³,土料的不均匀系数为93.33,曲率系数为1.07,该戈壁土样为级配良好的圆砾土。(2)掺入4种固化剂与未掺固化剂的原状土相比固化后的土样最大干密度和最优含水率都有所增加,但随着固化剂掺量的增加,3种类型固化剂对土体最大干密度和最优含水率影响不同。(3)随固化剂掺量的增加,无侧限抗压强度增大。在水泥掺量相同的情况下,掺0.02%的1#离子型固化剂比掺其余3种固化剂固化的土体其无侧限抗压强度提升1.1～1.19倍。【结论】4种固化剂对新疆非耕地戈壁土具有较好的固化效果,其中1#离子型固化剂表现出的固化效果突出,性价比最高。     

罗布泊强氯盐渍土溶陷性试验研究

以罗布泊强氯盐渍土为研究对象,对该盐渍土进行了室内溶陷试验.试验运用单轴压缩试验双线法,通过在不同含水率和不同干密度条件下对盐渍土进行试验研究,试验结果表明:罗布泊强氯盐渍土随着含水率、干密度的增加,溶陷系数减小;随着压力的增加,溶陷系数增大.压力小于200 kPa时,随着压力的增加溶陷系数增加速率较快;压力大于200 kPa时,随着压力的增加溶陷系数增加速率逐渐减缓.     

不同击实功对新疆非耕地固化戈壁土力学性能的影响

【目的】研究改变击实次数,获取不同击数下的击实功,结合无侧限抗压强度试验及抗压回弹模量试验分析不同击实功对新疆非耕地固化戈壁土力学性能的影响,为新疆日光温室固化戈壁土墙体填筑施工提供一定的数据支持和理论依据。【方法】依据《土工试验方法标准》GB 50123-1999、《公路工程无机结合料稳定材料实验规程》(JTG E51-2009)的测试要求,采用颗粒分析试验、击实试验测定土体的颗粒级配、类别和击实性能,研究戈壁土固化前的物理性能,进一步测定固化土不同龄期的抗压强度、抗压回弹模量试验。【结果】(1)随着击实功的增加,固化戈壁土最优含水率减小,最大干密度增大。(2)固化戈壁土试件的无侧限抗压强度在养护龄期7~60 d期间随击实功的增加而增加,当养护龄期到60~90 d时标准击实数及以上的击实功所得到的无侧限抗压强度变化不大。(3)固化戈壁土在同一养护龄期内随着击实功的增加抗压回弹模量增大,在同一击实功下,抗压回弹模量随着固化戈壁土养护龄期的增加呈增长趋势。【结论】25%的标准击实功的固化戈壁土在养护7 d龄期时的无侧限抗压强度为5.34MPa,满足日光温室墙体对强度(5.0MPa)的需求,可以节约施工成本和加快施工进度。     

人工细集料中的矿粉含量对碾压式沥青混凝土稳定性的影响

针对人工细集料中矿粉含量检测结果的准确性是否会直接影响到沥青混凝土配合比设计的正确性以及对沥青混凝土的马歇尔稳定性影响的问题，本文结合一水工碾压式沥青混凝土工程，以工程现场提供的石灰岩破碎料为研究对象，分别采用常规干筛和水洗筛分的方法检测人工细集料中的矿粉含量。检测结果表明：常规干筛方法测得人工细集料中含有2.6%的矿粉，但是经过水洗后却测得人工细集料中含有的矿粉含量已经达到了14.5%，对这两种筛分结果进行矿料级配拟合并通过马歇尔试验进一步验证其对沥青混凝土稳定性的影响，试验结果表明：常规干筛筛分方法配制出的沥青混凝土的马歇尔稳定度低于水洗筛分方法配制出的沥青混凝土的马歇尔稳定度；常规干筛筛分方法配制出的沥青混凝土的马歇尔流值高于水洗筛分方法配制出的沥青混凝土的马歇尔流值；结论表明了人工细集料中矿粉的含量对沥青混凝土的马歇尔稳定性有较大的影响，同时也弥补了前期因对人工细集料中矿粉含量检测方法上的认识不足而可能对沥青混凝土配合比设计造成的误导，从而也能较真实的反映沥青混凝土的稳定性性能，为今后合理准确的进行沥青混凝土配合比设计提供了设计思路。     

硫酸盐镁盐复合侵蚀后混凝土的微观形貌特征

混凝土结构通常受土壤环境水中硫酸盐和镁盐溶液的侵蚀。为了探究硫酸盐和镁盐复合溶液侵蚀后纯水泥混凝土和掺矿粉微粉高性能混凝土的抗侵蚀性能,该研究设计了3个水胶比和2个矿粉掺量,经加水拌合、成型试件1050个,养护28 d后将其分别浸泡于硫酸盐和镁盐溶液中,侵蚀至规定龄期后测试其抗蚀系数、微观形貌。结果表明:水胶比为0.50时,混凝土界面中的孔隙多、孔径大,最大孔径为372.5μm,即使水胶比降低到0.35时,其孔结构的改善也不明显。当纯水泥混凝土试件在SO42-2 500 mg/L和Mg2+1 400 mg/L的硫酸盐镁盐中侵蚀4个月后,其孔隙中充满了Ca SO4·2H2O、3Ca O·Al2O3·3Ca SO4·32H2O(AFt)、Mg(OH)2和Mg O·Si O2·H2O等侵蚀产物,致使混凝土内部产生裂缝,边角处开始出现剥落,甚至变得酥松,表面浆体脱落严重,粗细集料分离等现象。当侵蚀时间超过2月时,其侵蚀系数随侵蚀龄期的延长呈降低的趋势,且均在0.85以下,说明32.5级普通硅酸盐水泥抗硫酸盐镁盐侵蚀的能力是有限的。矿渣微粉掺入后,混凝土界面的孔隙不仅极少,而且孔径也较小,最大孔径分别约为水胶比为0.50时的1/7和1/8,同时也减少了易被侵蚀的水化产物Ca(OH)2的含量,使混凝土界面结构密实程度增加,水胶比越低越明显。在高浓度的硫酸盐和镁盐(SO42-20 250 mg/L和Mg2+2 800 mg/L)的双重强侵蚀12个月后,试件边缘仍未发现侵蚀产物以及Mg SO4·7H2O、Na2SO4·10H2O和Mg2(OH)3Cl·4H2O等晶体,其抗蚀系数仍在0.85以上,未有降低的趋势,表明矿渣微粉的掺入能显著改善32.5级普通硅酸盐水泥所配制高性能混凝土的抗侵蚀性能。该研究可为混凝土在农业灌溉工程(坝基础、闸基础和渠道等)和大棚混凝土基础工程的使用提供数据支撑与理论基础。     

塑性混凝土的长期渗流溶蚀稳定性试验

为了评定塑性混凝土的长期渗流稳定性和使用年限,结合当地原材料的情况,采用膨润土、黏土、水泥、骨料、水和减水剂等来制备塑性混凝土,试验测定了完整或含孔洞塑性混凝土的长期渗流稳定性和使用年限。经过多次试配试验,选定配合比并制作试件,该试件在标准养护28 d后,其抗压强度为1.25 MPa。分别制备、使用2组共12个试件进行溶蚀试验或冲淋试验。溶蚀试验表明,在溶蚀试验的测试初期,渗透系数是不断变化的,尤其在试验前30~40 d是比较明显的,但均在10-7 cm/s数量级。随溶蚀时间的延长,混凝土试件中被溶蚀Ca O的数量呈线性递减关系,直至降低到自来水所含Ca O的浓度范围,而渗透系数在150~180 d时增至3.0×10-7 cm/s,且逐渐趋于稳定。经180 d的渗流溶蚀作用后,塑性混凝土会产生剪损裂缝和拉断裂缝,甚至有较大的塑性变形,导致试件顶面平均上升位移值高达38.5 mm。通过溶蚀试验计算该塑性混凝土的渗透系数和Ca O含量,然后计算塑性混凝土防渗墙使用年限为37.1~60.7 a。冲淋试验表明:水流会在含孔洞的混凝土中产生集中冲刷且局部混凝土中的Ca O被溶蚀并随水流携带走,经过测定分析,水流从孔中冲蚀出的白色沉淀物为碳酸钙,另有少量的Na+、微量黏土和膨润土颗粒,从而降低了混凝土的质量。在恒压水流作用下,水流对已含孔洞混凝土的冲刷较弱,混凝土中被溶蚀并携带走的Ca O较少,即使冲淋197 d后,其前后的质量的损失较小,相对损失不超过1%,但其强度损失较大,高达25.4%。综合研究表明:采用黏土和膨润土制备的塑性混凝土符合土石坝防渗墙防渗的特点,具有水泥用量小、强度低、高抗渗性和使用年限长的特点。     

粗粒料抗剪强度参数三轴试验研究

试验材料采用原料场颗粒级配进行缩尺制备,通过三轴试验对试样抗剪强度指标进行对比分析,得到同一种粗粒料相同围压下,最大主应力比随着试验方法固结排水剪（CD）、固结不排水剪（CU）、不固结不排水剪（UU）的变化而减小,内摩擦角也随之减小的变化规律,证明了同一种粗粒料在不同实验方法下,总应力强度线及强度指标φCD〉φCU〉φUU的变化规律。