大孔隙率下水泥作填料的沥青混凝土水稳定性分析

为研究以水泥作填料时,大孔隙条件下对沥青混凝土水稳定性能的影响,在相同配合比下,分别以水泥和石灰石粉为填料制备孔隙率为1%和以水泥为填料配制孔隙率为3%的沥青混凝土试件,进行延长浸水时间的水稳定性试验。结果表明,以水泥作填料时,孔隙率为1%的沥青混凝土试件随着浸水时间的延长水稳定系数由0.99增大到1.05,增长5.7%,之后逐渐稳定;孔隙率为3%时,水稳定系数随着时间的增加由0.96增长至1.20,增长20.0%,之后渐趋于稳定;以石灰石粉为填料的沥青混凝土试件水稳定系数由1.01降低至0.91,减小9.9%,持续下降,但试验结果均满足水稳定系数≥0.9的规范要求。     

天然砾石与大理岩矿料对沥青混凝土性能的影响

为研究不同矿料对沥青混凝土物理力学性能的影响,在相同配合比条件下,分别以破碎天然砾石和破碎大理岩为骨料配制沥青混凝土,并进行了马歇尔稳定度流值、劈裂、渗透、水稳定性、压缩、拉伸、小梁弯曲和静力三轴试验。结果表明,以破碎天然砾石粗、细骨料及水泥配制的沥青混凝土各项指标均优于破碎大理岩矿料配制的沥青混凝土。其中,由破碎砾石骨料配制的沥青混凝土拉伸强度比破碎大理岩骨料沥青混凝土提高19%,抗压强度与抗弯强度分别提高了36%和26%,水稳定系数提高10%,粘聚力与内摩擦角分别增加171kPa和2.1°,表明以破碎砾石骨料配制沥青混凝土是完全可行的。     

沙漠-黄土高原过渡区砂质黄土强度试验研究

【目的】研究含水率与干密度对砂质黄土强度的影响,揭示土体力学强度与结构强度对沙漠-黄土高原过渡区砂质黄土边坡滑塌的影响。【方法】通过直接剪切试验,分析了砂质黄土含水率(7%,11%,15%和19%)、干密度(1.60,1.65,1.70和1.75 g/cm~3)、砂粒质量分数(30%,35%,40%和45%)对抗剪强度及其参数的影响。在此基础上,通过砂质黄土构度试验,分析其结构强度特性规律并建立其与抗剪强度之间的关系,对比分析含水率、土性(砂质黄土、粉质黄土、黏质黄土)对构度的影响。【结果】砂质黄土的抗剪强度、黏聚力、内摩擦角随着含水率的增大而逐渐减小,含水率由7%增加到19%时,其黏聚力由5.5 kPa降低至2.0 kPa,内摩擦角由33.22°降低至26.98°。砂质黄土的抗剪强度、黏聚力、内摩擦角随着干密度的增大而逐渐增大,干密度由1.60 g/cm~3增加到1.75 g/cm~3时,其黏聚力由5.5 kPa增加至60.5 kPa,内摩擦角由25.64°增加至26.15°。砂质黄土的抗剪强度、内摩擦角随着砂粒质量分数的增大而逐渐增大,黏聚力随着砂粒质量分数的增大而逐渐减小,砂粒质量分数由30%增加到45%时,其黏聚力由3.82 kPa降低至1.48 kPa,内摩擦角由22.56°增加至25.42°。砂质黄土、粉质黄土、黏质黄土的构度均随着含水率的增加而逐渐降低,含水率由7%增加到19%时砂质黄土构度下降了38.83%,粉质黄土构度下降了84.57%,黏质黄土构度下降了34.89%。随着砂质黄土构度的增加,其抗剪强度也随之增加,亦即结构性越强其抗剪强度越大。【结论】含水率与干密度对砂质黄土剪切强度及结构强度影响较大,应重视因含水率增加或干密度降低使得土体剪切强度及结构强度降低,进而引发黄土滑塌的灾害。     

沥青混凝土低温力学特性研究

我国北方冬季时间长气温低,严重影响了沥青混凝土的铺设和使用。基于此,制备了沥青混凝土样品,测试了不同低温影响下样品的抗拉强度和抗弯强度,分析了低温影响下沥青混凝土抗拉强度和抗弯强度的变化规律。研究结果表明:随着温度的降低,沥青混凝土的劈裂抗拉强度出现了先升高后减小,破坏应变逐渐减小,破坏劲度模量逐渐增大;沥青混凝土的弯拉破坏强度在10～-10℃随温度的降低而增大,在-10～-30℃随温度的降低而减小。     

水泥基天然火山岩粉胶凝体系胶砂试件抗硫酸盐侵蚀试验研究

制做不同掺合料(新疆和田地区磨细火山岩粉、Ⅱ级粉煤灰、硅粉、水泥)组合的水泥胶砂试件,通过不同胶凝体系、掺量、龄期及侵蚀介质浓度的正交试验,采用浸泡法(K法)对不同胶凝体系的水泥基胶砂试件的抗硫酸盐侵蚀性能进行研究,分析火山岩粉掺量对水泥基胶凝体抗硫酸盐侵蚀影响。根据试件微观水化产物类型分析和宏观力学性能变化结果可知:粉煤灰+水泥火山岩粉+水泥纯水泥;由于火山岩粉活性较粉煤灰低,其抑制硫酸盐侵蚀的能力略弱于粉煤灰,但随着火山岩粉掺量的增加,其抗侵蚀能力也逐渐增强。     

封闭条件下粉质黏土冻融交界面抗剪强度研究

封闭条件下,对重塑粉质黏土试样作冻融处理。在试样融化过程中将冻融交界面融化到指定位置,以快剪试验研究冻融交界面处土体抗剪强度参数粘聚力c、内摩擦角φ数值变化,冻融交界面附近土层含水率及冻融交界面处抗剪强度参数与界面附近水分变化关系。结果表明,冻融界面土体粘聚力和内摩擦角总体均随界面含水率增大而减小,粘聚力受含水率影响较大,其中初始含水率为24%试样降幅最大,达10.79%;而内摩擦角影响较小。界面附近含水率增加,增幅随试样初始含水率增大而增大。     

半柔性水泥沥青混合料的路用性能分析

半柔性水泥沥青混合料可以有效提高路面的使用性能和服役年限,基于此,本文设计了不同孔隙率的沥青混合料,探讨了孔隙率对其力学性能、稳定性、抗裂性和疲劳性的影响规律,分析了半柔性水泥沥青混合料的路用性能。结果表明:1)半柔性水泥沥青混合料的无侧限抗压强度为2.0?3.0 MPa,抗压弹性模量为0.9?1.2 GPa,马歇尔试验稳定度为19?22 k N,车辙试验动稳定度则为8000?12000次/mm;2)半柔性水泥沥青混合料的浸水劈裂强度百分比均达到75%以上,并随孔隙度的增大而增大;3)半柔性水泥沥青混合料的干缩系数随孔隙率的增大而增大,孔隙度对温缩系数无显著影响;4)水泥胶浆的灌入增大了半柔性水泥沥青混合料的脆性,不利于路面结构的长期稳定。     

Ⅱ级粉煤灰改善混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的研究

配制甘肃黑河西流水水电站大坝面板高性能混凝土，拟采用永昌电厂生产的Ⅱ级粉煤灰作掺合料。对掺此粉煤灰的水泥基胶凝材料进行了抗硫酸盐化学侵蚀的试验研究。实验结果表明，掺粉煤灰试件其抗侵能力优于不掺粉煤灰试件，在本次实验其抗侵能力提高2倍以上。粉煤灰生成有利于抗硫酸盐侵蚀的低Ca／Si比CSH。试件对SO4^2-的吸收与试件自身CaO析出量同浸泡时间有良好的相关性。     

夯实水泥黄土抗剪强度试验研究

为了探索夯实水泥土桩在黄土地区的适宜性及可靠性,通过直接剪切试验,分析了不同影响因素对夯实水泥黄土抗剪强度及相关指标的影响。结果表明,夯实水泥黄土的强度较原状黄土有很大提高;夯实水泥黄土的抗剪强度和粘聚力均随着初始含水量的增大先增大后减小,在最优含水量附近有一峰值;夯实水泥黄土的抗剪强度和粘聚力均随着水泥掺入比的增加而增大;内摩擦角与各影响因素之间未发现明显的变化规律。     

砂壤土力学特性的测试与分析

为研究土壤与机具的相互作用,需要测试砂壤土的基本力学特性和物性参数,从而为该类土壤与机具互作机理的研究和相关农业机器的数值化精确设计提供基本的理论参数。利用筛分法测得土壤的质地组成,再通过直接剪切试验和三轴压缩试验,对砂壤土的内摩擦角和粘聚力进行测定;采用试验结合数值分析的方法,对砂壤土的滚动摩擦系数和粘结参数进行测定,并对测试结果进行统计和分析。结果表明:该测试土壤类型为砂壤土,对于含水率和密度为21.8%、1.1g·cm-3的砂壤土,土壤的平均坚实度为57.99N·cm-2,直剪试验测得的内摩擦角和粘聚力均值为18.6°和44.3kPa,而三轴试验测得的数据为10°和43.8kPa。砂壤土与钢的静摩擦系数和滚动摩擦系数分别为0.65和0.08;砂壤土间的静摩擦系数为0.176,通过虚拟标定试验得到砂壤土间的滚动摩擦系数为0.22。法向刚度系数为170MN·m-3,切向刚度系数为90MN·m-3,法向临界应力为45kPa,切向临界应力为6kPa时的粘结参数能表征含水率为21.77%的砂壤土。砂壤土的部分力学性能存在差异,主要由于试验仪器的差异造成;摩擦系数采用的是自制的仪器测得的,建议采用高精度的仪器;滚动摩擦系数的测量由于小钢球等差别,建议采取更加新颖的方法;粘结参数的仿真试验因素不够全面,仅考虑了两个因素。该研究还可为相关土壤作业农机具的设计及分析土壤与机械互作机理的研究提供可靠的基础数据参考。     

废玻璃粉混凝土力学性能与应力-应变本构关系

为有效利用玻璃固废材料,将废玻璃粉用作水泥掺合料,制备废玻璃粉混凝土.通过废玻璃粉混凝土力学性能试验,分析了废玻璃粉替代水泥的原理.基于废玻璃粉混凝土破坏机制,探讨了各个力学性能指标变化规律.采用随机损伤本构关系对比分段式本构关系探讨了废玻璃粉混凝土应力-应变本构关系,并且分析了废玻璃粉混凝土损伤演化、脆性指数等变形性能.试验结果表明：随着废玻璃粉取代率的增大,废玻璃粉混凝土脆性指数会微弱减小,其立方体抗压强度、轴压强度减小幅度大于弹性模量和劈裂抗拉强度的降低幅度;废玻璃粉混凝土初始损伤阶段持续时间相对较短,裂缝扩展速率在应变为1×10^-3～6×10^-3之间相对较平稳;分段式本构关系和随机损伤本构关系的计算结果与实测结果吻合良好.废玻璃粉替代水泥,在混凝土材料中有较好应用前景.     

含水量对日光温室土质墙体稳定性影响的有限元分析

土质墙体日光温室是一种在我国北方广泛应用的温室类型,目前的主要研究集中于对土质墙体保温、蓄热等功能特性的分析,而关于土质墙体结构稳定性的研究鲜见报道。本研究以辽宁省日光温室蔬菜主产区典型的9种土质为研究对象,借鉴边坡变形失稳机理的分析方法,从土体含水量出发,通过获取土样的基本物理力学指标,分析不同土样含水量与粘聚力、内摩擦角的关系,基于土样抗剪强度的试验结果,运用ANSYS软件对9种土质日光温室墙体的屈服破坏行为进行数值模拟,初步探索含水量与土质墙体稳定性的关系。结果表明:基于土样的基本物理力学性质,将试验所用土分类为黏土、粉质黏土及沙土。随着含水量的增加,黏土、粉质黏土和沙土的含水量与粘聚力均呈二阶指数衰减趋势,与内摩擦角呈线性负相关关系;黏土、粉质黏土和沙土含水量分别超过26%、16%和14%时极易引起日光温室土质墙体失稳;在此含水量范围内,外坡角增加到70°时,土质墙体的塑性区域逐渐由坡体内部发展到外坡角区域,且靠近地面附近的墙体是应力集中的主要区域,最易发生屈服破坏。用黏土、粉质黏土、沙土建造日光温室土质墙体时,建议含水量分别不宜超过26%、16%和14%,外坡角的合理范围为60°~70°,在进行土质墙体设计和支护时应充分考虑应力的主要集中区域。本研究对提高土质墙体结构日光温室设计及建造质量具有一定的指导意义。     

聚苯乙烯（EPS）颗粒混合轻量土的动强度参数研究

【目的】探讨水泥用量、聚苯乙烯(Expanded Polystyrene,EPS)颗粒用量和振动次数对EPS颗粒混合轻量土动强度参数的影响,分析EPS颗粒混合轻量土的动强度参数特性,为EPS颗粒混合轻量土的推广使用提供参考。【方法】通过室内动三轴试验,以黄土作为原料土,在EPS颗粒用量为1.4,3.1,5.4,8.6,13.1,20.1 g/kg,水泥用量为100,150,200 g/kg的条件下制备不同原料用量EPS颗粒混合轻量土,设定固结应力为50,100,150和200 kPa,固结应力比K_c=1.0,振动次数为10,20,30,40,50,60,70,80,90和100,通过莫尔应力圆计算土体的总应力参数,采用5.0%压应变作为破坏标准选取相应的动强度,并分析水泥用量、EPS颗粒用量及振动次数对EPS颗粒混合轻量土动强度参数的影响。【结果】当固结应力比K_c=1.0时,不同原料用量EPS颗粒混合轻量土的动强度包络线均不经过原点,且在剪应力轴存在一定的截距。当水泥用量一定时,随着EPS颗粒用量的增大,EPS颗粒混合轻量土的动黏聚力和动内摩擦角均有所减小,其中当振动次数为20,EPS颗粒含量由1.4 g/kg增大到20.1 g/kg时,动黏聚力减少43.39%,动内摩擦角减少并趋于0。当EPS颗粒用量一定时,随着水泥用量的增大,EPS颗粒混合轻量土的动黏聚力和动内摩擦角均呈增大趋势,其中当振动次数为20,水泥用量由100 g/kg增大到200 g/kg时,动黏聚力增大了54.07%,动内摩擦角增大了140.95%。【结论】水泥用量和EPS颗粒用量对EPS颗粒混合轻量土的动强度参数均有较大的影响,振动次数对动黏聚力影响较大而对动内摩擦角影响甚微,在分析土体稳定性时应充分考虑以上因素的影响。     

压缩强化杨木薄板动态热力学性能分析

对锯切木材薄板只用常温水浸泡至饱水状态后进行横纹压缩强化,利用动态热分析仪分析压缩前后的木材动态力学性能,讨论薄板在横纹压缩强化处理后的木材与素材表现出的力学特性差异;从动态变化的微观层面探讨常温水浸泡至饱水状态后,不经热软化预处理,直接进行薄板横纹压缩强化方法的可行性和有待改进、完善之处。试验结果表明:大青杨(P.ussuriensis)薄板压缩强化材的储存模量均出现明显次级松弛和主转变,次级松弛阶段压缩材储存模量值均高于素材,且随热处理时间增加储存模量缓慢下降,主转变阶段随热处理时间增加,储存模量下降速率加大;热处理时间为10、13、16 h的3种薄板压缩材均出现玻璃化转变温度大幅降低,损耗角正切值大幅下降;热处理时间10、13 h试件,主转变损耗模量峰值大幅度增加;玻璃化区域内热处理10、13 h的2种薄板压缩材试件储存模量值最高,动态力学性能最好。     

冷压成型工艺及取材部位对结构用重组竹力学性能的影响

为了对比“热压”和“冷压-热固化”两种工艺重组竹的材料强度等级,并探明“冷压-热固化”制备工艺对重组竹方材表、芯层材力学性能的影响,以及为丰富方材二次加工切割板材的应用场景和提高力学性能稳定性提供试验分析基础,设计并开展了两种工艺重组竹的力学性能试验。试验采用了抗弯弹性模量、抗弯强度、顺纹抗拉强度、顺纹抗压强度、顺纹抗剪强度、横纹全部抗压比例极限、横纹局部抗压比例极限等7个指标,420个试件。结果表明：热压成型重组竹除抗弯弹性模量和顺纹抗拉强度相对较低外,其他力学性能均明显优于冷压-热固化工艺制备的重组竹,且两种工艺制备成型的重组竹的强度等级均达到10E-90f;冷压成型-热固化重组竹表、芯层材试件的顺纹抗拉、抗压强度和横纹比例极限应力具有极显著性差异,下表层顺纹抗压强度和横纹抗压比例极限应力低于芯层和上表层,而其顺纹抗拉强度高于后两者;冷压成型-热固化工艺重组竹的横纹全部抗压比例极限应力在厚度方向上变异最大,变异系数为20.9%,顺纹抗拉强度变异系数为10.61%。冷压重组竹方材力学性能在厚度方向上较大的变异性由板坯胶黏剂分布不均、固化分层和受热不均导致。     

非饱和原状黄土冻融强度研究

【目的】对非饱和原状黄土经历冻融循环后强度的变化规律进行研究,为分析黄土地区冻融病害机理提供参考。【方法】制备含水率分别为16.5%,20.5%,24.0%,29.0%和32.5%的非饱和原状黄土,采用可设定温度的冰柜冻结及室外融化的方法进行冻融循环处理,冻结温度分别为-8,-13,-21℃,冻融循环次数分别为1,3,5,7次,然后对冻融循环后的土样进行直剪试验,得到受冻融循环影响的土体抗剪强度参数,分析冻融循环次数、含水率、冻结温度对黏聚力和内摩擦角的影响规律。基于-21℃下黏聚力随冻融循环次数变化的数据,拟合得到黏聚力劣化模型表达式。【结果】在16.5%,20.5%,24.0%,29.0%和32.5%含水率下,-21℃冻融循环7次之后土样黏聚力分别由24.50,18.52,12.69,9.56和7.56kPa降低到21.04,13.52,7.45,2.60和0.23kPa,含水率32.5%的原状土样黏聚力减小量最大。同一含水率下黏聚力随冻融循环次数的增加呈指数减小,随着冻结温度的降低,黏聚力变化并不明显。内摩擦角在冻融循环后增加量为1°~2°。拟合得到了非饱和原状黄土黏聚力劣化模型表达式,其拟合结果与实测结果的相关系数均在0.937以上,计算值与实测值基本吻合,拟合度较高。【结论】同一含水率下原状黄土黏聚力随冻融次数的增加呈指数减小。冻结温度对不同含水率原状土样冻融后黏聚力与内摩擦角的影响不显著。     

高抗冻混凝土的研究与应用

【目的】研制适用于西北寒冷地区水工高抗冻性混凝土。【方法】配制不同水灰比、外加剂(引气剂,减水剂)掺量和粉煤灰掺量的混凝土,对其进行抗压、抗拉强度和抗冻融试验,分析以上因素对混凝土抗冻性能的影响,以优化水灰比,外加剂和粉煤灰掺量。配制高抗冻混凝土并将其应用于工程实践中,测定其坍落度、含气量、抗压强度和抗冻性,验证该混凝土的实用性。【结果】在水胶比为0.45时,混凝土中加入0.2 g/kg引气剂、5.0 g/kg减水剂和200 g/kg粉煤灰,其28 d抗压强度达到33.8 MPa,抗冻次数300次。经工程实际应用验证,该混凝土实用性满足C30F300高抗冻混凝土要求。【结论】在水胶比为0.45时,向普通混凝土中加入0.2 g/kg引气剂、5.0 g/kg减水剂和200 g/kg粉煤灰,其强度、抗冻耐久性完全能满足高抗冻混凝土要求,适用于西北寒冷地区水电工程建设。     

土壤-草本植被根系复合体抗水蚀强度与抗剪强度的试验研究

分析了草本植被根系保持水土效能的机理，提出将根茎连接处形成的微型“栏上栅”及“滤水土体”抵抗径流推移破坏的极限能力，作为土壤-草本植被根系复合体的抗水蚀强度，并研究了它与含根量的相关性。通过复合体原型结构试样的直剪试验，证明复合体的抗剪强度τf与法向压力σ的关系符合库伦定律，即τf＝σtan C，但式中是土粒与土粒、土粒与根系之间的综合内摩擦角（13°～25°）；C是土位与土粒、土粒与报系之间的凝聚力，以及由土的剪应力传递给根系而引起的根系抗拔力之和（16～60kPa）。由试验结果知，复合体抗剪强度随含根量增加而增大，随含水量增多而减小；C值与含根量呈正相关，而值与含根量关系不大。     

基于SHPB的活性粉末混凝土动态力学性能研究

目的活性粉末混凝土作为新型材料已广泛应用,其静态研究相对简单,研究成果比较成熟。但动态研究受到实验设备、环境、温度等各方面影响,成果参差不齐。借助SHPB实验装置研究活性粉末混凝土的动态力学性能,综述实验装置、实验原理、实验过程、数据采集及数据分析、实验结论及实验不足,以供相关研究人员参考。方法选择合适尺寸的活性粉末混凝土试件,利用SHPB压杆装置对试件进行冲击压缩实验,得到多组高应变率下入射波、反射波和透射波曲线,根据应力波理论转换为活性粉末混凝土试件的应力、应变和应变率随时间变化的关系,进而得到多组花岗岩在不同应变率下的应力、应变关系曲线。结果实验数据表明,活性粉末混凝土在高应变率下,极限强度随应变率的提高而相应增大,但不是无限增大,在应变率为87(1/s)时,极限抗压强度达到最大,为254 MPa。但继续增大时反而出现减小的趋势。这也是众多学者研究不一的地方。随着应变率的提高,材料的屈服极限强度提高,延伸率降低,屈服之后,断裂破坏应变减小。结论针对活性粉末混凝土的动态力学性能研究具有重要意义,但与以往的实验结果进行对比,发现该实验数据和结论差异性大,显然,改良了混凝土的配合比,外加钢纤维掺入,材料各方面性能会有很大的改观,但是定性分析,尤其是动态强度的定性分析与实验设备、环境材料的加工工艺都有很大关系。因此分析结论仅对本次实验有效。     

稻壳新出路：制备混凝土用纳米SiO2

从资源利用和物料平衡的观点看,稻壳最适宜的出路是用作刺备混凝土掺合料的纳米SiO2。实验表明,将稻壳控制在600℃焚烧,所得的低温稻壳灰(Low temperature-ricehusk ash,L-RHA)由纳米尺度的SiO2粒子(≈50nm)疏松地粘聚而成。稻壳灰结构中除了以往报道过的微米尺度的蜂窝孔外,还含有大量由SiO2粒子非紧密粘聚而形成的纳米尺度孔隙(<50nm)。纳米尺度的SiO2粒子和纳米尺度的孔隙是低温稻壳灰具有巨大的比表面积和超高火山灰活性的根本原因。活性试验显示,低温稻壳灰、火山灰活性超过造粒硅灰,对普通混凝土和高强混凝土都具有强烈的增强作用。当低温稻壳灰替代水泥量为10％-20％时,可提高高强混凝土抗压强度10MPa以上。