红层泥岩填料物化特性试验与归一化模型

红层泥岩填料易软化崩解、强度低、蠕变特性显著且具有膨胀性,诱发了大量工程地质灾害,准确掌握红层泥岩物化特性及力学行为对揭示灾害诱因至关重要.以兰州红层泥岩填料为研究对象,采用室内土工试验、扫描电镜、X射线分析及三轴剪切试验,先测试红层泥岩填料的物理力学指标,再分析红层泥岩矿物成分及微观结构机理,最后基于Duncan-Chang模型探究符合红层泥岩填料最佳归一化因子并验证归一化模型.结论表明:兰州红层泥岩填料为肉眼可分辨的红色沉积岩,属于CL,有明显的压缩回弹特性,矿物成分含有大量的亲水性物质,微观结构为层状和层-链状的面-面接触或点-面接触结构.红层泥岩应力-应变曲线呈三阶段发展,随着围压增加应力-应变曲线由应变稳定型过渡为应变硬化型,当归一化因子选用(σ1-σ3)ult时,Duncan-Chang模型预测结果与试验结果吻合度较好,归一化效果最佳.

通过新方法研究抗剥落添加剂对沥青结合料水损害的影响

沥青路面的水损害使路面的使用性能降低，维护费用增加。沥青路面的翻浆、车辙、推移及由于路面的永久变形造成的路面结构失稳和开裂都有可能是水损害造成的。产生这种损害的主要原因之一是沥青结合料从集料表面＂剥离＂或某些情况下使沥青混合料变软。如果表面自由能方法能够适用于沥青混合料的水损害，它将能够表征沥青结合料中抗剥落剂的作用效果。本研究中通过实验室试验和基于表面自由能提出的一种化学模型计算两种方法研究抗剥落添加剂对沥青结合料的效果。

不同比重玻化微珠制备的保温砂浆性能对比

利用玻化微珠的质轻、保温、防火等优异性能制备保温砂浆,受到建材行业的广泛关注。选用市场上常见的3种不同比重玻化微珠为骨料制备保温砂浆,以玻化微珠的比重和掺量为自变量,保温砂浆的物理和力学性能指标为因变量,通过室内试验得出玻化微珠的比重、掺量对保温砂浆物理和力学性能的影响规律。结果表明:3种玻化微珠中,比重最小的玻化微珠制备保温砂浆的干密度、抗压强度、抗折强度、导热系数最小,线性收缩率最大;比重最大的玻化微珠制备保温砂浆的干密度、抗压强度、抗折强度、导热系数最大,线性收缩率最小;比重居中的玻化微珠制备的保温砂浆性能居中。所得结果为玻化微珠保温砂浆制备中骨料的选择提供参考。

磷酸镁水泥-硫铝酸盐水泥复合胶凝材料的抗冻性

为改善快硬磷酸镁水泥的抗冻性,分别掺入26%、30%、34%、38%、42%硫铝酸盐水泥替代过烧氧化镁,制得磷酸镁水泥-硫铝酸盐水泥复合胶凝材料砂浆试样。对冻融循环前后砂浆试样进行了质量损失率测试、抗压强度试验、抗折强度试验、孔隙率测试、扫描电子显微镜观察与能谱分析。结果表明:硫铝酸盐水泥掺量38%、冻融循环100次的砂浆试样质量损失率最小,密实度最大,孔隙率最小;硫铝酸盐水泥掺量34%、冻融循环100次的砂浆试样抗压强度和抗折强度均高于其他试样;掺入硫铝酸盐水泥后水化产物呈颗粒状,试样结构更致密,抗冻性能显著提升。

快硬磷酸镁-铁铝酸盐复合水泥的抗冻性研究

随着冬季抢修抢建混凝土工程的增多,研发适用于严寒地区具有良好抗冻性的快硬水泥意义重大。磷酸镁水泥具有早期强度高、初凝时间短、与混凝土相容性好等特点,被视为混凝土工程的良好快修快建材料。然而,磷酸镁水泥制备的水泥砂浆或混凝土在北方地区的冬季往往会受到冻融循环作用,导致其耐久性和强度出现不同程度的退化。为增强磷酸镁水泥的抗冻性,在磷酸镁水泥制备中用铁铝酸盐水泥代替一定数量的过烧氧化镁,制备出快硬磷酸镁-铁铝酸盐复合水泥。通过冻融循环前后磷酸镁-铁铝酸盐复合水泥砂浆试件的质量损失测试、强度试验、孔隙率测试及SEM-EDS测试,得出:铁铝酸盐水泥代替氧化镁的数量在30%~40%时,制备的磷酸镁-铁铝酸盐复合水泥砂浆试件冻融循环后的质量损失率最小,抗压强度和抗折强度达到峰值,抗压强度和抗折强度剩余率最高,孔隙率最小,因而该配合比的磷酸镁-铁铝酸盐复合水泥具有最好的抗冻性。由SEM-EDS测试可知磷酸镁水泥砂浆试件冻融循环后,基体中的胶凝材料K-鸟粪石部分溶解,试件整体结构疏松,晶体间存在大量间隙;磷酸镁水泥制备中掺入铁铝酸盐水泥后,制得的磷酸镁-铁铝酸盐复合水泥水化生成大量晶体填充于砂浆试件基体内部,无定形水化产物对砂浆试件的强度有一定补偿作用,使得磷酸镁-铁铝酸盐复合水泥砂浆试件在冻融循环后孔隙率大幅减小,密实度得到提高,使得磷酸镁-铁铝酸盐复合水泥的抗冻性能得到了显著增强。磷酸镁-铁铝酸盐复合水泥为北方严寒地区冬季混凝土抢修抢建工程提供了一种新材料。

兰州地区红层泥岩物理力学特性试验

兰州地区红层泥岩形成于干旱、半干旱环境,其矿物成分及物理力学特性与其他地区的红层泥岩存在差异.对G6京藏高速兰海段的红层泥岩进行X射线衍射试验和常规土工试验,分析兰州地区红层泥岩矿物成分及物理力学特性.由于红层泥岩水稳定性极差,又通过UU三轴试验,研究含水率对红层泥岩物理力学特性的影响.研究结果表明:兰州地区红层泥岩属于低液限黏土,其主要矿物成分为:石英石、多水高岭石、石灰石.含水率小于最优含水率时,破坏形式为剪切破坏;含水率大于最优含水率,破坏形式为鼓状破坏.内摩擦角、黏聚力与含水率分别呈对数曲线与二次抛物线关系,随着含水率的增加,黏聚力和内摩擦角逐渐减小,内摩擦角减小的幅度更大,究其原因是含水率对黏聚力和内摩擦角的影响机理不同而导致.

兰州地区含盐红层泥岩土水特征曲线研究

为研究红层泥岩土水特征,首先采用滤纸法测得兰州地区红层泥岩重塑土样土水特征曲线,讨论了含盐量对基质吸力和总吸力的影响;然后分析红层泥岩在增湿过程和减湿过程中吸力随含水量的变化;最后利用Fredlund&Xing模型、Van Genuchten模型和Gardner模型分析红层泥岩土水特征曲线的数学模型.研究结果表明,兰州地区红层泥岩的吸力随含水量变化敏感,吸力变化范围大约为0~66710.6kPa.含盐量对吸力影响显著,当含水率一定时,吸力随含盐量的增大而增大,当含盐量低于12g/kg时,基质吸力增长较快,起主导作用,当含盐量超过12g/kg后,基质吸力趋于稳定,溶质吸力的作用明显增强.通过土水特征曲线模型研究得出,兰州地区含盐红层泥岩基质吸力扫描曲线采用Van Genuchten模型比较恰当,相关系数(R^2)为0.9784;基质吸力增湿曲线和减湿曲线采用F&X模型比较恰当,R^2在0.94以上;总吸力扫描曲线采用F&X和VG模型都能较好的拟合土水特征曲线,R2高达0.98;总吸力增湿曲线和减湿曲线分别采用Gardner模型和F&X模型较为合理,R2分别为0.9495和0.9799.

石墨烯对橡胶复合改性沥青抗老化性能的影响

针对石墨烯橡胶复合改性沥青、SBS改性沥青和橡胶-SBS复合改性沥青进行薄膜烘箱试验(TFOT)和不同时间(20、40、60h)条件下的压力老化容器(PAV)试验,并借助动态剪切流变仪(DSR)的频率扫描试验和傅里叶红外光谱(FTIR)试验,研究了石墨烯对橡胶复合改性沥青抗裂性能和抗老化性能的影响.结果表明:石墨烯有效降低了石墨烯橡胶复合改性沥青归一化羰基指数(NCI)和归一化亚砜基指数(NSI)的增长速率,提高了其抗热氧老化性能;石墨烯使得石墨烯橡胶复合改性沥青的相位角(δ)在低频段的增幅降低,长期老化后低频段黏性降低、弹性增加;石墨烯降低了橡胶复合改性沥青20~40h PAV老化过程中Glover-Rowe(G-R)常数的增长速率,有效提高了沥青的中温抗裂性能.

基于三轴试验红层泥岩的邓肯-张模型参数研究

兰州地区红层泥岩形成于干旱、半干旱环境,其物理力学特性与其他地区的红层泥岩不同。以G6京藏高速兰海养护维修工程的红层泥岩路基填料为研究对象,通过大量的常规三轴试验,研究含水率对其力学特性及邓肯-张模型参数的影响。结果表明:在不同含水率下兰州地区红层泥岩的应力-应变曲线关系符合双曲线模型。含水率小于最优含水率时,破坏形式为剪切破坏;含水率大于最优含水率,破坏形式为鼓状破坏;随着含水率的增加,黏聚力和内摩擦角逐渐减小,内摩擦角减小的幅度更大,究其原因是含水率对黏聚力和内摩擦角的影响机理不同而导致。采用数学模型进行拟合发现:黏聚力、内摩擦角与含水率分别呈二次抛物线与对数曲线关系。不同含水率下邓肯-张模型参数破坏比R_f在区间(0.869,0.984)内波动,K值随含水率增大而减小呈负线性关系,n值随含水率的增大而增大呈线性关系。

甘肃红层泥岩填料物理力学特性的试验研究

红层泥岩作为一种常见的特殊土路基填料,其物理力学性质在不同地域表现出显著的差异性。本文针对G6京藏高速公路兰海段路基填料红层泥岩土,通过土工试验(击实试验、界限含水率试验、固结试验)、X射线衍射、化学分析和电镜扫描试验、三轴压缩(UU)等试验,研究含水率、压实度等因素对红层泥岩物理力学特性的影响。研究结果表明:所有工况下的应力-应变曲线均为应变硬化型,当围压为50 kPa且小于最优含水率时的应力-应变曲线趋于平稳;压实度不变,随着含水率的增加,黏聚力和内摩擦角逐渐减小,二者均随含水率的增加呈非线性下降关系,且内摩擦角减小的幅度更大;含水率不变,随着压实度的增加,黏聚力急剧增加,与压实度呈二次多项式关系,而内摩擦角变化不大。

湿陷性黄土固结试验与双线法试验探讨

湿陷性黄土作为兰州地区主要的公路路基病害土体,在勘察设计及施工中需要做特殊处理,相关试验参数的准确性及可靠性就显得十分重要。文章首先从湿陷性黄土定义、湿陷性黄土特点和基本物理常识出发,介绍了压缩系数、压缩模量与湿陷系数、湿陷压力的正确定义,指出固结试验与湿陷性试验在试验方法上的统一与变形本质上的区别及各自的计算方法。通过试验数据的优化处理方法-校正系数法分别对两种试验结果进行修正,在增加试验效率的同时进一步提高试验数据的精准度。

季冻地区路用水泥混凝土抗盐冻性能试验研究

为提高季节性冰冻地区水泥混凝土路面的抗盐冻性能,在混凝土中分别掺入纳米CaCO3、钢纤维、粉煤灰、引气剂以及改变水灰比,进行盐冻条件下的冻融循环试验及冻融前后的弯拉强度试验,试验时盐溶液为浓度3%的NaCl溶液,冻融循环试验总次数为200次。测得不同冻融循环次数下混凝土的弯拉强度损失、质量损失和相对动弹模量,并进行横向对比分析。研究结果表明:掺入1%纳米CaCO3、1%钢纤维、0.01%引气剂及水灰比降为0.38时,均可明显改善混凝土的抗盐冻性能,混凝土弯拉强度分别提高9.7%、12.9%、3.3%和8.1%;掺入15%粉煤灰使混凝土弯拉强度降低9.7%,但抗盐冻性能改善明显。因而建议在季冻地区交通荷载等级为极重和特重的水泥混凝土路面中,在尽量加入引气剂、降低水灰比的基础上,优先考虑掺入纤维、纳米材料,不建议掺入粉煤灰。