氯氧镁水泥耐水性能的改性研究进展

本文分析了氯氧镁水泥(MOC)耐水性能差的原因,介绍了国内外对MOC耐水性能的改性研究现状,综合整理了有机、无机与掺合料三类改性剂对MOC耐水性能的改善作用与改性机理。提出后续的研究重点应集中于MOC及其混凝土的耐水性能,并应以绿色、环保、科学的方式提高MOC性能。

氯盐侵蚀条件下沥青混合料性能损伤评价

盐蚀环境使沥青路面性能劣化严重。采用马歇尔试件劈裂强度表征NaCl溶液浸泡与干湿循环作用下沥青混合料宏观力学性能;基于红外光谱(FTIR)、CT扫描图像探究氯盐对沥青性能损伤机理。从细观层次提出采用CT图像灰度变化方差值来定量评价沥青混合料盐蚀损伤程度。结果表明,干湿循环作用是导致沥青混合料性能劣化的显著因素;沥青混合料氯盐侵蚀损伤以物理作用为主;CT图像灰度变化方差值与沥青混合料力学强度呈极强负相关性,为研究盐蚀环境下沥青混合料性能损伤演化及耐久性预估提供新思路。

基于煅烧铝矾土集料的沥青混合料抗滑性能研究

为有效提高沥青路面的抗滑性能,引入高抗滑集料(88#煅烧铝矾土)与集料差异磨光原理,采用自主研发的三轮磨光仪、动态摩擦系数测试仪(DFT)与摆式摩擦系数测试仪等探究了高低磨光值集料差异处理后的沥青混合料抗滑性能;提出了高抗滑沥青混合料材料组成优化方案,构建出不同磨光次数下动态摩擦系数(δ;)与车速的关系模型,并从集料层面分析了差异磨光产生的机理。研究结果表明:混掺一定比例的88#煅烧铝矾土与石灰岩矿料,沥青混合料表层差异磨光效应显著,抗滑性能提升;所构建的模型能够较好地反映出路表摩擦系数与磨光次数及车速的关系;88#煅烧铝矾土的合理掺配比例为沥青混合料矿料质量的25%~50%。研究结果为沥青路面抗滑性能的提升与持久提供了新思路。

高原地区多因素耦合作用下橡胶沥青性能评价

为提高沥青路面在高原地区多因素耦合作用下的服役寿命,以橡胶沥青为主要试验原料,将实地采集的青海格尔木地区气象数据应用于自主研发的可程式恒温恒湿阳光试验机中模拟高原地区多因素耦合作用下沥青结合料劣化过程。以针入度、软化点、延度、弹性恢复、布氏黏度(180℃)、抗剪强度(25℃)和弯曲梁流变特性(BBR)等指标研究沥青性能随多因素耦合作用龄期的变化规律;在此基础上,借助荧光显微镜(FM)、扫描电镜(SEM)和傅里叶红外光谱(FTIR)等手段,进一步探究高原地区多因素耦合作用下橡胶沥青性能演化机理。研究结果表明:高原地区多因素耦合作用持续劣化沥青胶结料性能;与基质沥青相比,橡胶沥青在高寒地区的适用性及使用效果具有明显优越性;TOR改性橡胶沥青(TAR)低温蠕变速率与劲度模量比值(m/S)高至基质沥青3. 7倍与橡胶沥青1. 2倍,均匀分散的TOR连接剂形成的交联结构更利于提高橡胶沥青的稳定性及耐久性。

基于感应加热的钢丝绒纤维沥青混合料除冰性能评价

为有效解决冬季冰雪覆盖对沥青路面行车安全的困扰,采用电磁感应加热的方式,研究了钢丝绒纤维长度、掺量对沥青混合料除冰效果与路用性能的影响,并探讨了钢丝绒纤维沥青混合料电磁感应加热除冰机理。结果表明:钢丝绒纤维沥青混合料电磁感应加热除冰效果显著,钢丝绒纤维长度、掺量与感应加热平均融冰速率呈正相关趋势;掺量6%的5 mm钢丝绒纤维沥青混合料平均融冰速率最快,达0.47℃/s;掺入钢丝绒纤维后,沥青混合料高温稳定性与低温抗裂性均得到改善;4%掺量的5 mm钢丝绒纤维沥青混合料路用性能达到最佳;综合考虑,推荐掺入4%的5 mm钢丝绒纤维为沥青混合料电磁感应加热除冰最佳方案。

感应加热沥青混合料融雪化冰性能研究进展

介绍了国内外路面融雪化冰技术研究现状与感应加热融雪化冰机理,综述了感应加热沥青混合料加热特性、路用性能及融雪化冰性能研究成果。总结该研究领域存在的问题,提出下一步研究重点应为复合应用导电材料;探索更科学准确的测试方法与评价指标;开发新型车载感应加热设备;结合路面实际工况,推动感应加热沥青混合料融雪化冰技术的实用化与智能化。

盐蚀-动水条件下沥青混合料性能损伤评价

盐蚀环境对沥青混合料耐久性劣化作用具有普遍性和直接性。为探究盐分-水-温度-荷载共同作用下沥青混合料宏观力学性能损伤演化规律,采用自行研制的沥青混合料动水-盐蚀冲刷试验仪,合理设置试验参数,以25℃劈裂强度指标评价盐蚀-动水条件下沥青混合料力学性能损伤程度,利用灰熵分析与t检验研究冲刷温度、冲刷次数、盐浓度对沥青混合料常温劈裂强度的影响显著性。借助扫描电子显微镜(SEM)与红外光谱(FTIR)技术,探究了盐蚀-动水条件下沥青混合料性能劣化机理。研究结果表明:盐分-水-温度-荷载共同作用严重劣化了沥青混合料宏观力学性能;动水冲刷进一步加剧了沥青混合料盐蚀损伤进程且其影响作用最为显著。研究成果可为富盐地区沥青混合料材料组成设计及耐久性预估提供重要参考。

盐冻循环作用下沥青混合料性能损伤研究进展

总结国内外冻融循环和盐冻循环条件对沥青混合料耐久性性能的研究成果,分析了盐溶液浓度、级配、冻融循环次数等对盐冻循环的影响。结果表明,盐侵蚀加速了冻融循环对沥青混合料的影响,随着盐溶液浓度和冻融循环次数的增加,沥青混合料性能劣化越快;沥青混合料空隙率越大,盐冻循环对沥青混合料影响越显著。提出目前沥青混合料盐冻循环劣化研究领域存在的问题,为沥青混合料盐冻循环研究提供一定的基础。

RST高黏改性沥青感温性及贮存稳定性评价

采用RST改性剂制备高黏改性沥青,RST掺量为7%,9%,11%,13%,15%及17%,探究RST掺量对高黏改性沥青感温性及贮存稳定性的影响。首先,测定并计算RST高黏改性沥青的针入度指数(PI)、针入度黏度指数(PVN)及黏温指数(VTS),就不同环境温度下感温性进行评价;其次,采用离析管试验法测试(163±5)℃储存48 h后软化点差,就贮存稳定性进行评价;最后,通过荧光显微镜分析改性机理。结果表明,中温及中高温环境下,RST高黏改性沥青的感温性随改性剂掺量增加而改善;高温环境下,随RST掺量增加高黏改性沥青感温性呈先增大后减小。掺量不超过15%时,RST可吸收沥青中轻质组分并形成稳定的网状结构,提高沥青贮存稳定性;掺量超过15%时,RST在沥青中形成条状结构且发生离析现象,贮存稳定性不佳。

片状石墨烯对水泥胶砂力学性能的影响

为研究石墨烯对水泥胶砂力学性能的影响,采用聚氧代乙烯壬基苯基醚(CO-520)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP-K30)对石墨烯进行分散,制备了不同石墨烯掺量、不同水灰比下的石墨烯改性水泥胶砂,并借助抗压抗折试验及扫描电子显微(SEM)研究了石墨烯对水泥胶砂力学性能的增强效果及增强机理。结果表明:CO-520分散剂能有效改善石墨烯在水泥胶砂中的分散性;石墨烯的掺入显著增加了水泥胶砂7 d、28 d的抗折和抗压强度;3种水灰比均在掺量为0.07wt%取得最佳值,28 d的抗折和抗压强度分别增加了37.8%、9.4%;石墨烯掺量相同时,水泥胶砂的抗折和抗压强度均随水灰比的上升而下降。这是因为石墨烯片层以多样性形态填充在水泥基材料的孔隙中,从而细化水泥基基体的孔径尺寸,提升了水泥基体间的胶结强度,增强了水泥胶砂材料的力学性能。

干拌水泥碎石桩设计方法与工程应用研究

干拌水泥碎石桩是一项施工快捷、高效的新型加固技术。依托青海省牙同高速公路水毁恢复完善工程,采用复合模量法对干拌水泥碎石桩技术进行了深入研究,建立了干拌水泥碎石桩复合模量法结构计算模型,促生了干拌水泥碎石桩加固路基的设计新理念,提出了适用于青海省高速公路路基加固的干拌水泥碎石桩设计方法。通过桩基的静载试验与重型动力触探试验,结合地基的弯沉试验与土体性质对比试验,对干拌水泥碎石桩复合地基进行了路基检测,表明桩体有显著的吸排水效果,桩体间土体夯实挤密作用良好,改善了路基的变形与承受荷载的状况,验证了干拌水泥碎石桩加固路基设计方法的可行性。

镁水泥碎石桩材料组成优化与评价

针对我国西部地区高寒、高盐气候地质特点,传统干拌水泥碎石桩性能难以满足早强及耐盐的要求,故采用氯氧镁水泥制备镁水泥碎石桩材料(Magnesium oxychloride cement gravel pile material,简称MGP),并研究其力学及耐久性能。考虑镁水泥放热量大对冻土地区的扰动,采用粉煤灰、火山灰和石灰石粉等3种矿物掺合料,分别探究了不同掺量的矿物掺合料对MGP力学性能、耐久性能和水化放热等性能的影响。结果表明,MGP的7 d抗压强度达到46 MPa,具有较高的早期强度;矿物掺合料掺入后,虽然MGP的7 d抗压强度有所降低,但强度仍满足设计要求。掺加粉煤灰和火山灰能够大幅度提高MGP的耐水性和抗硫酸盐侵蚀性能,降低MGP的水化放热速率和水化放热总量。粉煤灰和火山灰效果接近,优于石灰石粉。根据Topsis法分析结果,综合考虑强度、耐水性以及耐盐水侵蚀等因素,推荐了MGP材料组成。