微膨胀泥岩地基原位水分入渗响应特征试验研究

红层泥岩的膨胀性和水敏性对地区公路、高铁的建设和工后变形控制构成了长期潜在威胁。为此,依托甘肃兰州一红层泥岩路堑段,开展了微膨胀泥岩地基原位水分入渗响应特征试验,分析泥岩地基膨胀变形量、膨胀力和体积含水率时空演化规律,并讨论了室内试验和原位试验的差异性。研究结果表明:红层泥岩地基水分入渗形式包括裂隙流和孔隙流,水分场具有明显的时空分布不均匀性,岩体裂隙对渗流、膨胀具有促进作用。入渗过程中泥岩吸水膨胀具有显著的时效性,原位地基膨胀量和膨胀力均经历骤增、减速增长和缓慢增长阶段,并未能达到收敛,浸润峰后泥岩表面逐渐软化甚至泥化,会导致地基承载力下降。室内试验对原位泥岩的水分入渗响应特征反映有限。

CFB飞灰压浆料的制备及高强微膨胀机理研究

利用循环流化床燃煤固硫灰(CFB飞灰)的活性与膨胀性制备压浆料,研究了CFB飞灰掺量和水胶比对压浆料工作性能、强度和膨胀率的影响;CFB飞灰与矿粉以不同比例复配,对比研究了CFB飞灰压浆料的高强微膨胀特性,并采用XRD与SEM分析验证。结果表明,随CFB飞灰替代水泥掺量的增加,压浆料的需水性增强,抗压强度降低,20%(质量分数)CFB飞灰的试样28 d抗压强度与基样接近,可达85.8 MPa,而抗折强度先升高后降低,膨胀率一直升高。随用水量的增加,压浆料的膨胀率降低但均为正值。随CFB飞灰取代矿粉率的提高,压浆料的工作性能降低,28 d抗压强度先升高后降低,其中20%(质量分数)CFB飞灰、10%(质量分数)矿粉复合的试样28 d抗压强度最高,为99.8 MPa,膨胀率一直升高。通过CFB飞灰与矿粉复合配制了各项性能均满足铁标要求的压浆料。CFB飞灰不仅自身水化产生膨胀,还能激活矿粉活性,产生复合增强作用。

混合梁斜拉桥微膨胀UHPC灌注钢混结合段的时变效应

为明确微膨胀超高性能混凝土(Ultra-High-Performance Concrete,UHPC)灌注材料的收缩徐变对混合梁斜拉桥钢混结合段长期性能的影响,以湖北武穴长江公路大桥为工程背景,开展材性试验与结构反应实测。基于一种全桥杆系+局部空间网格的多尺度有限元建模方法,对不同灌注材料收缩徐变下钢混结合段的时变效应进行分析研究。研究结果表明:实桥所采用的微膨胀UHPC在测试龄期内膨胀应变呈现出先增后减且始终保持膨胀的趋势,在约5 d龄期时达到最大膨胀应变292.6με,至1 080 d时为83.8με;徐变系数在前50 d龄期内增长较快,至1 080 d时为1.63。灌注材料的收缩可在结合段内部产生显著的次应力,表现为内填混凝土的拉应力和钢格室的压应力;徐变则会导致混凝土应力松弛而使一部分恒载压应力向钢结构转移。运营20 a后,钢混结合段内填普通混凝土存在较高的开裂风险。未作收缩控制的普通UHPC虽亦出现拉应力,但未超过其抗拉强度,抗裂安全系数仍可达到1.5以上。而微膨胀UHPC处于受压状态,不存在开裂问题。微膨胀UHPC的应用,既可改善内填混凝土的抗裂性能,又有助于常规钢混结合段的结构优化,大幅减少材料用量和结构自重。

引气剂调节水泥基微膨胀材料波阻抗的研究

为满足施工要求制备与各类较硬岩石波阻抗匹配的水泥基微膨胀回填材料,采用普通硅酸盐水泥、矿粉、中级砂等为原料,引气剂为密度和波速调节材料,通过改变水胶比、砂胶比与引气剂质量分数,探究其对水泥基微膨胀材料抗压强度、密度、波速和波阻抗的影响规律;测量各组材料的流动度和竖向膨胀率是否满足回填施工要求;通过微观测试,探究引气剂质量分数对水泥基微膨胀材料内部孔隙结构与孔隙率的影响规律。结果表明:引气剂的加入在水泥基微膨胀材料内部引入气泡,随引气剂质量分数增加,水泥基微膨胀材料内部孔隙率逐渐增大,抗压强度、密度、波速与波阻抗均下降;所制备出的水泥基微膨胀材料可满足的波阻抗范围为4.67~10.3 kt·m^(-2)·s^(-1),能够匹配各类常见较硬岩石波阻抗;对水泥基微膨胀材料28 d波阻抗进行多元线性回归分析,得到精度较高的回归模型,实际应用时注浆效果较好,可用于岩石波阻抗匹配材料的快速制备。

微膨胀超高性能混凝土设计制备及过程控制研究

本文探讨超高性能混凝土(Ultra-High Performance Concrete,UHPC)自收缩特性及其控制机制,重点分析自密实微膨胀UHPC的制备与性能。采用高精度实验设备和严格的实验流程,通过实验对UHPC原材料进行分类分析,并结合不同膨胀剂对自收缩性能的影响进行体系研究。结果表明,UHPC的体积稳定性能和早期孔结构对自收缩特性具有决定性影响。通过对比分析不同膨胀剂的作用机制,确定优化UHPC自收缩性能的有效策略。结论指出,通过精确设计微膨胀剂的添加比例和种类,可显著改善UHPC的体积稳定性、力学性能及耐久性能。

不同干燥条件下微膨胀砂浆内部湿度与收缩

为了分析不同干燥条件下微膨胀砂浆湿度与收缩的发展规律,对未掺入及掺量为8%UEA(United Expansing Agent)膨胀剂的砂浆开展内部湿度与收缩测试。结果表明:掺用8%UEA膨胀剂的砂浆内部湿度比无膨胀剂砂浆约降低3.8%~9.3%,这与UEA膨胀剂和水化产物反应生成钙矾石消耗砂浆的毛细孔水有关;无膨胀剂砂浆的收缩应变随着内部湿度的下降呈线性增大的趋势,但掺量8%UEA膨胀剂砂浆的收缩-湿度曲线具有先增大后减小的双线性特征,该现象与早期水泥水化引起的湿度下降占主导作用而后期钙矾石补偿收缩占主导作用有关。

微膨胀对人工骨料自密实混凝土性能影响研究

文章结合新疆水利工程建设,从混凝土配合比优化设计的角度探究微膨胀对人工骨料自密实混凝土性能的影响。结果表明:掺膨胀剂自密实混凝土早期强度略有增强;在300次冻融循环后,掺膨胀剂的自密实混凝土性能优于未掺膨胀剂的自密实混凝土;膨胀剂在水化干燥收缩期间发生一定程度的膨胀,能抑制混凝土早期的收缩开裂,进而避免或减少混凝土裂缝的产生,提高混凝土的耐久性,以保证自密实混凝土的施工性能和结构性能。

一种微膨胀封堵技术在渤海油田某井的应用

油气井生产套管外固井质量差,射孔后存在油气水层互窜干扰以及油气上窜至井口套管头的风险,一般采用取套、二次固井对固井质量差井段进行处理,该方案施工周期长、成本较高。基于此,介绍了一种微膨胀LTSD封堵技术,在射孔段上、下打隔板,对固井质量差井段进行高强度封堵,在渤海油田某井补孔中首次成功应用,保障了补孔作业的顺利实施,为固井质量较差井段治理提供了一种低成本解决方案与思路。

基于微膨胀混凝土的组合梁斜拉桥桥面抗裂性提升研究

针对组合梁斜拉桥在极端工况下混凝土易开裂的问题,以风荷桥为研究对象,采用干燥收缩试验结合ABAQUS有限元分析的方法,对膨胀剂掺量抑制干燥收缩的效果,以及混凝土桥面板在超载和混凝土收缩共同作用下的受力状态进行了分析,研究其在极端状况下的抗裂性能。结果表明:1)12%掺量的膨胀剂可降低22%的混凝土收缩;2)在超载1倍的情况下,不掺膨胀剂的混凝土开裂严重;3)掺入12%膨胀剂的混凝土仅在极少处产生开裂,满足实际使用需求。

低热微膨胀水泥制备高强砂浆研究

低热微膨胀水泥(LHEC)具有低水化热和微膨胀等特性,也是一种低碳型水泥。分别以低热微膨胀水泥和矿渣硅酸盐水泥(PS)制备高强砂浆,设置20、45、70℃三种水养护条件,比较研究了2种水泥砂浆在不同水养护温度下的强度和膨胀率,并结合XRD和SEM分析,对相关机制进行了探讨。结果表明:LHEC高强砂浆与PS高强砂浆相比,具有更高的抗折强度、折压比和膨胀率;前者抗折、抗压强度和膨胀率在45℃时最高,而后者抗折、抗压强度在70℃时最高,膨胀率随温度变化不明显。其原因为LHEC高强砂浆中引入了较多的钙矾石相(AFt),水养护温度促进了矿渣的水化及AFt形成,但过高的水养护温度会使AFt向单硫型水化硫铝酸钙相(AFm)转变。

高速铁路路基微膨胀性填料改良

高速铁路建设取得了长足的发展,但也面临路基微膨胀导致的上拱变形等一些技术问题亟待解决。部分高铁线路由于采用的填料中含有微膨胀性组分(如蒙脱石、高岭石等),这些组分在湿润环境下会发生微量但持续的胀缩变形,长期累积后会严重影响路基的整体稳定性。如何改良这类微膨胀性填料,提高其力学性能和长期稳定性,是保障高铁安全运营的重要课题。

高流态速凝微膨胀超细硅质注浆材料研制

为了改善岩土工程注浆加固中普通水泥基浆液流动性较差、凝结时间难以控制、结石体易收缩等问题,基于超细硅酸盐水泥性能研究,通过添加减水剂、速凝剂、膨胀剂等外加剂,研究对超细硅酸盐水泥流动度、凝结时间、膨胀度和水泥强度的影响规律,研制出高流态速凝微膨胀超细硅质注浆加固材料。结果表明:0.4水灰比条件下,减水剂掺量0.5%的浆液流动度大于45 cm,抗压强度是未掺减水剂的1.4倍;基于0.5%掺量的减水剂,速凝剂掺量大于0.5%时,浆液的凝结时间低于45 min,其变化敏感性随速凝剂掺量继续增大明显降低;基于0.5%掺量的减水剂、0.5%掺量的速凝剂,当膨胀剂掺量为5%时,浆液结石体膨胀率为0.1%,能够抵消自收缩,同时实现微膨胀效果。新型浆液具有高流态、速凝、微膨胀的特点,并且在水泥注浆模拟的试验中,其强度可达普通注浆材料的2.4倍。最佳配方为超细硅酸盐水泥95%、膨胀剂5%、减水剂0.5%、速凝剂0.5%,水灰比0.3~0.5。

微膨胀混凝土配合比研究与应用

围绕微膨胀混凝土配合比展开研究,介绍了微膨胀剂的种类与性能、微膨胀混凝土的工作原理和在卡拉水电站工程中的应用及设置后浇带防裂技术。详细说明了配合比设计的原材料、设备和配合比,试验结果显示最优配合比为膨胀剂掺量为胶材质量的9%,水胶比0.40,能平衡膨胀性能与力学性能。

铝粉掺量对微膨胀UHPC力学性能及工作性的影响

基于装配式地下车站二次结构湿接缝的结构需求,研究铝粉掺量对于微膨胀UHPC的流动性、膨胀率、干密度、力学性能及气孔形态等性能的影响。在超高性能混凝土(UHPC)中掺入0.005%、0.010%和0.015%质量分数的铝粉。随着铝粉掺量的增大,微膨胀UHPC的流动性和膨胀率明显提升,干密度下降;微膨胀UHPC的抗压强度分别为123.97、121.00和109.60 MPa,下降率分别为12.58%、14.67%、22.71%,但对抗折强度的影响较小。当铝粉掺量为0.005%时,微膨胀UHPC能够在保证力学性能的情况下具有较为合适的膨胀率,适用于装配式地下车站二次结构湿接缝。

浅谈微膨胀混凝土工作性能控制技术要点

微膨胀混凝土作为一种工程领域备受瞩目的创新材料,以其独特的力学性能和轻质特性在建筑领域引起了广泛关注。通过引入膨胀剂,使混凝土中形成微小而稳定的气泡结构,有效减轻了其密度,从而在满足结构要求的同时降低了整体重量。然而,要充分发挥其潜力,必须对其工作性能进行有效控制。基于此,本文将深入探讨微膨胀混凝土工作性能控制技术的关键要点,为其在建筑领域的广泛应用提供科学依据。

微膨胀自密实钢管外包混凝土性能调控及配制研究

随着我国工程建设质量标准的不断提高,普通混凝土在钢筋密集环境中不宜振捣的缺点也逐渐显现。四川卡哈洛金沙江大桥主塔钢管外包壁薄、钢筋密布,普通混凝土不能满足施工质量要求,因此需要通过自密实混凝土实现模板填充饱满,确保外观质量。文中以四川卡哈洛金沙江大桥工程项目为背景,探究四川卡哈洛地区自密实混凝土配合比设计,并通过平板法测定自密实混凝土的早期开裂敏感性。结果表明,添加10%掺量的CEA膨胀剂,现场应用效果较好,28 d抗压强度为39.2 MPa,提升10.7%。平均开裂面积小于10 mm^(2),单位面积开裂裂缝数目小于10条/m^(2),符合抗裂性I级标准,满足工程质量要求。

微膨胀水泥砂浆地下室抗拔锚杆施工技术应用

近年来,地下空间在建设中发挥着重要作用,不仅可以提高房屋使用率,还可以有效减少建筑工程质量安全事故的发生。文章针对持力层处于风化花岗岩层的锚杆抗拔施工存在的不足,研究微膨胀水泥砂浆地下室抗拔锚杆施工关键技术,有效保证了风化岩层基础抗拔锚杆性能,保证质量的同时优化了工艺,促进了建筑基础施工技术的发展。

水利工程微膨胀三级配混凝土配合比试验研究

水利工程中混凝土的裂缝问题始终是影响其结构耐久性的重要因素,为了缓解该现状,人们常在混凝土中掺入膨胀剂,通过补偿收缩来降低裂缝的产生与发展。本文针对水利工程微膨胀三级配混凝土进行了配合比试验研究,根据两种对体积稳定性有影响的水泥,进行3种强度等级的配合比设计,并对各配合比混凝土的性能进行测试,最后选出推荐配合比以供工程采用和参考。

与软岩波阻抗相匹配的微膨胀胶凝材料

为获得可应用于地下高频动态力学参数测量的回填材料,提出了以普通硅酸盐水泥为基础的胶凝材料,通过掺入粉煤灰、塑性膨胀剂及UEA等添加剂来制备与软岩波阻抗相匹配的微膨胀系列胶凝材料,探究了水胶比和粉煤灰取代量对微膨胀胶凝材料密度、声速、流动度、竖向膨胀率、抗压强度及波阻抗的影响规律。结果表明:随着水胶比的增大,微膨胀胶凝材料流动度略有增大,竖向膨胀率逐渐缩小,试件在各龄期的抗压强度、密度及波速均逐渐降低,相应的波阻抗也逐渐减小;随着粉煤灰取代量的增加,浆体流动度呈现逐渐增大的趋势,试件在各龄期的抗压强度、密度、波速及波阻抗均逐渐降低;随着养护龄期的延长,水泥结构的性能越来越稳定,试件的抗压强度、波速及波阻抗不断增加,然后趋于稳定。通过试验研究,制备出了抗压强度为1.8~45.5 MPa、密度为1.33~2.18 g·cm-3、波速为1.43~3.31 km·s-1、波阻抗为(1.96~7.12)×10-6kg·m-2·s-1的微膨胀胶凝材料,可应用于各种力学性能与波阻抗要求不同的砂土与软岩环境回填材料中。

微膨胀混凝土早期收缩试验与数值分析

通过建立微膨胀混凝土水泥浆体早期收缩以及膨胀剂膨胀效应机理参数模型,引入在混凝土材料细观模拟,实现微膨胀混凝土早期收缩行为的细观场域仿真分析。基于材料试验监测结果进行模型参数修正,校验模拟方法的准确性,并探讨材料细观变异性以及骨料颗粒类型对于材料收缩应变分布的影响。研究结果表明,微膨胀混凝土收缩细观模型能够精准便捷地描述材料应变随时间变化规律;骨料颗粒空间随机分布对材料内部收缩应变场域分布影响显著,受拉应力峰值出现于细长骨料棱角位置以及骨料间隙位置水泥浆体,该膨胀剂效应能够降低材料内部受拉应力水平至普通混凝土20%左右,有效缓解材料收缩微观开裂损伤的潜在风险,保障工程结构应用中材料内部应力储备。基于研究模拟结果,结合具体结构性能需求仍有必要对骨料颗粒种类、形状进行优化控制,以实现材料内部较低且均匀的初始收缩应力场域分布。