水泥沥青复合砂浆拌合物乳化沥青破乳过程研究

针对水泥沥青复合砂浆(CA砂浆)中乳化沥青的破乳过程,从CA砂浆固化过程中体系的粘度、颗粒粒径变化、水泥掺量对乳化沥青破乳的影响及乳化沥青的聚集过程的角度,分析了乳化沥青的破乳过程及其影响因素。研究表明:减水剂对乳化沥青粘度变化有较大影响,减水剂的用量越多,CA胶浆在低粘度状态下的保持时间越长,减水剂可调节乳化沥青的破乳速度。CA砂浆中乳化沥青的破乳过程分为3个阶段:水泥与乳化沥青的接触阶段、动态平衡阶段及加速破乳阶段。当水泥含量较多时,水泥颗粒被沥青包裹程度较小,水化速率较快,促进了乳化沥青的破乳和聚集。通过光学显微镜分析表明,CA砂浆中乳化沥青的破乳过程即是沥青颗粒的聚集结合过程。

AH_3及水化程度对硫铝酸盐水泥强度的影响

将实验室烧成的硫铝酸钙矿物(C_4A_3S)与石膏(CSH2)、石灰(CH)复配制成硫铝酸盐水泥,研究其水化产物中铝凝胶相(AH3)及水化程度对水泥石强度的影响.用Rietveld全谱拟合方法对烧成的C_4A_3S进行了定量分析,用XRD和TG-DTG对其水化产物进行了定性、定量分析.结果表明:当AH3含量较高、钙矾石(AFt)含量较低时,AH3会填充在硫铝酸盐水泥浆体的空隙中,从而使其抗压强度升高;CSH2能促进C_4A_3S的水化,并且随着CSH2掺量的增加,硫铝酸盐水泥石抗压强度先升后降,当n(C_4A_3S)/n(CSH2)为3/4,即CSH2掺量为27.32%(质量分数)时,其抗压强度最大;另外,C_4A_3S水化程度与AH3含量的提高均有利于硫铝酸盐水泥石抗压强度的增大,当二者对抗压强度的影响达到平衡时,其抗压强度最大.

CA砂浆疲劳特性研究

水泥沥青砂浆(CA砂浆)是高速铁路板式无碴轨道的重要结构层,其疲劳性能对高速铁路的服役性能有着重要的影响。对2种不同配比的水泥沥青砂浆进行了疲劳性能试验研究,建立了CA砂浆的疲劳方程。研究表明,应力水平对CA砂浆的疲劳寿命有较大的影响,增加CA砂浆中的沥青用量可以提高其疲劳寿命。沥青含量增加时,应力水平对CA砂浆疲劳寿命的影响更为明显。不同沥青用量的CA砂浆,其固化体的微观结构不同导致了其疲劳寿命的差异。基于疲劳方程,对CA砂浆在低应力水平下的疲劳寿命进行了预测。

不同水灰比下无水硫铝酸钙的水化反应

为澄清无水硫铝酸钙的水化反应机理,利用化学试剂Ca CO3、Al2O3、Ca SO4合成纯度达90%以上的无水硫铝酸钙（C4A3）单矿物,研究其在水灰比为0.3、05、0.7条件下的水化反应,包括不同水化时间的水化产物及变化规律,用X射线衍射仪、综合热分析仪和扫描电子显微镜对水化产物进行分析.结果表明：水化产物为含不同摩尔结晶水的2种单硫型水化硫铝酸钙C4AH12（AFm-12）和C4AH1 4（AFm-14）以及无定形状态的铝凝胶（AH3）,整个水化过程未生成钙矾石（AFt）;随着水化时间的延长,C4AH12（AFm-12）会逐渐转化为C4AH1 4（AFm-14）;水化反应主要集中发生在3~12 h,后期C4AH1 4晶体不断长大.

CRTSⅡ型CA砂浆的阻尼性能

以能量耗散系数为材料阻尼性能的评价指标,运用循环加载试验研究CA砂浆的能量耗散系数随加载应力、加载频率和试验温度的变化规律,结合CA砂浆的阻尼特性,提出CA砂浆阻尼的评价方法。结果表明:CA砂浆的能量耗散系数不随应力的变化出现明显变化,大致保持在13%～15%;随着加载频率的增加,CA砂浆能量耗散系数先快速降低、后变化趋缓;随着温度的增大,能量耗散系数在低频加载下增加较大,在高频加载下增加较小。

不同钡矿物对制备无水硫铝酸钡钙矿物的影响

目的研究不同钡矿物对制备无水硫铝酸钡钙矿物的影响,为工业生产含钡硫铝酸盐水泥提供理论依据.方法分别采用毒重石和重晶石为含钡原材料,在1 400℃保温180 min的烧成制度下烧成硫铝酸钡钙矿物(2Ca O·Ba O·Ca SO4),使用X射线粉末衍射法对烧成熟料进行测试,并使用TOPAS软件进行定量分析.结果在全谱拟合过程中,使用毒重石制备无水硫铝酸钡钙矿物的Rw p的值为7.71%,使用重晶石制备无水硫铝酸钡钙矿物的Rw p值为12.64%,使用毒重石烧成的熟料中无明显杂质相,使用重晶石烧成的熟料中出现了11.22%的铝酸钡.结论使用毒重石制备的无水硫铝酸钡钙矿物比使用重晶石制备的矿物更为纯净.

基于碎片化学习的“钢结构设计原理”课程教学改革

碎片化学习具有灵活便利的优点,但也存在习得知识散乱、认知程度低等弊端。为此,探讨在“钢结构设计原理”课程教学中,将碎片化学习方式定位为集中学习的补充方式,将预习、复习划分为碎片式学习的任务,对重点概念理论的讲解则保留为集中学习内容。提出利用思维导图工具提高碎片化知识点的整体性、逻辑性,建立丰富的互动性的题库、案例库辅助碎片化学习,介绍碎片化学习的实现方式和对学生的激励监督机制。

新工科建设背景下“弹塑性力学”课程教学改革研究与实践

基于新工科建设对人才培养的要求,探讨四步疑问法和应用导向的“弹塑性力学”课程教学新模式。在教学过程中,针对各章节具体内容选择典型力学模型,通过具体的工程实例讲解和研讨学习,培养学生的力学计算能力。

多热源情况下淤泥原位高温固结模拟分析

为探究多热源情况下淤泥原位高温固结地基处理方法的适用性,基于单热源情况下大连地区淤泥高温固结模型的试验数据,采用有限元软件COMSOL Multiphysics模拟了多热源情况下大体积淤泥原位高温固结的过程,研究了不同热源布置方式所形成温度场的分布规律,计算了不同布置方式、不同热源间距下地基承载力特征值达到1000kPa需要的加热时间和能量消耗。结果表明:两种布置方式的几何中心位置均为温度最低点;热源间距越小,所需加热时间越短,同热源间距等边三角形布置方式加热时间少于正方形布置方式;同热源间距下采用正方形布置方式能耗低于三角形布置方式;对模型的有效加热面积四周边界采取绝热措施,能耗降低20.81%~25.82%。

2CaO·2SrO·3Al_2O_3·SO_3的形成动力学

研究了一种硫铝酸锶钙矿物2CaO·2SrO·3Al_2O_3·SO_3(C_2?_2A_3$)的形成过程,采用Rietveld定量方法确定了不同温度、不同保温时间下烧成熟料中C_2?_2A_3$矿物的含量,并对C_2?_2A_3$的形成过程进行动力学分析。结果表明:在1 150–1 350℃条件下,熟料中C_2?_2A_3$的含量随着保温时间的延长而增加,在1 350℃保温180 min时C_2?_2A_3$的含量达到97.3%;在1 400℃保温超过30 min时,熟料中C_2?_2A_3$的含量开始减少;在1 450℃熟料中C_2?_2A_3$的含量随保温时间的延长而降低。形成C_2?_2A_3$的固相反应符合三维扩散模型,Jander模型具有最好的拟合效果。C_2?_2A_3$形成过程的活化能为479 kJ/mol。烧成温度主要影响C_2?_2A_3$矿物颗粒的细观形貌,但不会影响C_2?_2A_3$矿物的元素分布及组成。

硫铝酸钙-二水石膏-氢氧化钙-水水化系统的热力学计算

硫铝酸钙(C_4A_3$)是硫铝酸盐水泥熟料中最重要的组成部分。既有研究表明,调整C_4A_3$、二水石膏(C$H_2)和氢氧化钙(CH)的比例可以改变水化产物中钙矾石(AFt)和氢氧化铝(AH_3)相的比例,但缺乏从热力学计算和实验方面的验证。使用Gibbs自由能变和焓变对水化反应进行计算,结果表明:水化反应在热力学上可自发进行;将实验室烧成的C_4A_3$复配一定比例的C$H_2、CH,在水灰比为10的情况下水化28 d,使用X射线衍射和热重分析对水化产物进行定量分析,结果表明水化产物中只有AFt和AH_3。虽然实验值与理论计算值不能完全吻合,但随着C$H_2、CH掺量的增加,水化产物中AFt的含量逐渐增多,AH_3相的含量逐渐减少。

基于微观水化单元的水泥土单轴压缩模拟

为实现颗粒流方法在强度预测中的应用,根据各类型水化产物微观结构特征,利用颗粒流方法分别构建基于微观水化单元的普通硅酸盐和硫铝酸盐两种水泥土数值模型,模拟两种水泥土单轴压缩时的力学响应,并与试验结果进行对比。颗粒间平行黏结参数分析表明,平行黏结模量为宏观弹性模量的主要影响因素,二者呈二次非线性增长关系;平行黏结强度与峰值应力间呈线性增长关系;在参数取值区间内,水化单元均能模拟与试验现象相吻合的斜裂缝方向和数量。两种水泥土均以水泥掺入量为15%的单轴压缩实验曲线确定细观参数,基于已确定参数,在模拟水泥掺入量为9%~12%时,该模型得到的单轴压缩峰值应力和弹性模量与实验结果误差均小于5%;水泥掺入量为6%时误差略高,但仍小于9%。模拟结果表明,微观水化单元可以用于模拟和预测水泥土单轴压缩的峰值应力和弹性模量,为其他材料模型的建立提供了新思路。