The Properties of Road Base Course Materials of Granular Soils Stabilized by AGS Granular Soil Stabilizing Cement

The properties of road base course materials of granular soils stabilized by AGS granular soil stabilizing cement were studied.The AGS cement has an expansibility to a certain degree,so the dry shrinkage of AGS cement paste and AGS stabilized granular is much lower than that of Portland slag cement.AGS has a good suitability to granular soils.Granular soils stabilized by AGS have a much higher strength than that of soils stabilized by P S cement.The same strength can be reached with 20% reduction of cement dosage for AGS cement.And their elastic and resilient modulus are similar,but the former has a much higher tensile splitting strength,so the AGS stabilized granular has a much better anti-cracking performance than that of the P S stabilized granular.The reduced value of the strength and the density with the retard time for the granular soils stabilized by AGS is lower than that for P S cement.

碱含量对水泥基材料开裂敏感性的影响

选择低热硅酸盐水泥、中热硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥作为研究对象,利用外掺Na2SO4和K_(2)SO_(4)将其总碱含量调节至0.8%和1.2%,利用椭圆环法,并从干燥收缩性能、水化产物形貌、显微硬度及水化产物微观力学的角度,探究了碱对不同水泥基材料开裂敏感性的影响。结果表明:随着碱含量的提高,不同水泥基材料的开裂敏感性增加;低热硅酸盐水泥具有较高的抗裂能力,且适当地提高碱含量,有助于提高其抗裂性能;干燥收缩性并不能完全揭示碱对不同水泥基材料开裂敏感性的影响机制。碱对不同水泥基材料开裂敏感性的提高还与其微观特性有关,通过促使水化产物形貌发生转变,提高其显微硬度,降低水泥基材料浆体适应变形的能力;通过降低唯一具有胶凝特性的水化硅酸钙(C-S-H)簇间粘结力,降低水泥基材料浆体抵抗开裂的能力。

多尺度钢纤维混杂增强水泥基材料抗冲击性能及阻裂能力

为更好地研究钢纤维混杂方式对水泥基材料的增强作用,本研究使用长度分别为6 mm(S)、13 mm(M)和35 mm(H)的三种钢纤维,进行单掺、双掺、三掺制备钢纤维增强水泥基材料,采用圆柱体试件进行落锤冲击试验,从冲击次数及耗能、破坏形态、裂缝宽度发展等方面探究混杂方式对水泥基材料抗冲击性能及阻裂能力的影响。试验结果表明:钢纤维从单掺到三掺,材料抗冲击性能逐渐增强。钢纤维单掺对水泥基材料强度及抗冲击性能提升效果依次为:M>H>S;双掺组合方式从优到劣为:M+H>S+M>S+H,当1.5%(体积分数,下同)M与0.5%H混掺时材料的增强、增韧效果最佳,28 d抗折强度为22.6 MPa,较单掺M和H分别提高了3.2%和31.4%,抗压强度为154.8 MPa,较单掺M和H分别提高了40.1%和65.5%,初裂与破坏冲击耗能比单掺M和H分别提高了23.5%、425%和36.7%、300%;三掺最优掺量为0.5%S、0.5%M和1%H,初裂和破坏冲击耗能比最优双掺M1.5H0.5组分别提高了33.3%、1.9%。双参数的Weibull分布可以合理地描述钢纤维混杂增强水泥基材料的初裂冲击次数(N1)和破坏冲击次数(N2)。S抑制微裂缝的产生与扩张,M和H阻止宏观裂缝在不同受荷阶段的发展,在不同结构层次、不同受荷阶段发挥逐级阻裂作用。

内部结晶与抗裂双重作用的混凝土自防水研究

由于热带海洋环境有高温、高湿、高盐、高紫外线等特点,导致此环境下的传统防水卷材易老化开裂,不利于工程使用,因此亟需找到一种适用于热带海洋环境下的防水方法 .为此,本文提出了一种内掺水泥基渗透结晶型防水材料(Cementitions Capillary/Crystalline Waterproofing Materials,CCCW)和无机纳米抗裂减渗剂的方法,通过对不同种类的CCCW和无机纳米抗裂减渗剂混凝土进行抗压和抗渗试验并进行SEM微观分析.结果表明:内掺CCCW2和抗裂剂1混凝土性能提升最为显著,抗压强度达到了52.19 MPa,抗渗强度达到了1.4 MPa,对比基准组分别提升了22.92%和133.33%. CCCW2主要生成针状结晶,更有利于堵塞裂缝及孔隙;抗裂剂1改善孔隙的效果最好,10 nm下几乎看不到孔隙.

钢纤维聚丙烯复材加固的建筑梁柱节点抗裂性能研究

为提升建筑结构整体抗断裂性能,建筑建设时将纤维增强水泥基复合材料应用在建筑梁柱节点的关键受力位置。采用纤维增强水泥基复合材料(FRC)加固建筑梁柱节点,模拟实际工况下的受力情况,记录断裂形貌与断裂后的微观结构变化,定量评估不同纤维掺量下的抗裂性能。试验结果表明,0.8%钢纤维掺和1.2%聚丙烯纤维增强水泥基复合材料,加固建筑梁柱节点后,裂缝数量最少,且裂缝面积最小,抗裂性能最佳,其余钢纤维与聚丙烯纤维配比的试件也能一定程度提升梁柱节点抗裂性能。

脲解型微生物的矿化过程及其在水泥基材料早期裂缝修复中的应用

裂缝的产生会对水泥基材料的耐久性产生不利影响,并降低其使用寿命。针对水泥基材料裂缝的修复问题,利用微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)来修复裂缝是一种绿色环保的技术。本研究选用一种脲解型微生物,首先研究了温度、初始pH值和Ca^(2+)浓度对其细菌生长的影响;随后,通过Ca^(2+)浓度变化和钙化速率揭示了CaCO_(3)沉淀的矿化过程;同时,详细探讨了脲解型微生物MICP的矿化机理;然后,制得微生物自修复砂浆试件,并通过折断法制作宽度在0.30~0.45 mm的裂缝,以面积修复率和抗水渗透修复率表征裂缝的自修复效果。实验结果表明,该微生物的最佳温度,初始pH值和Ca^(2+)浓度分别为25℃,7.0~10.0和0~90 mM。加入微生物自修复剂后,经过28 d修复,砂浆试件裂缝的面积修复率和抗水渗透修复率分别为99.2%和95%。与其他裂缝修复方法相比,微生物矿化修复方法具有及时、高效和环保的优点。

钢渣基膨胀剂对半柔性路面抗裂性能影响

针对半柔性路面(semi-flexible pavement,SFP)水泥基灌浆材料收缩开裂问题,采用钢渣粉、二水石膏和硫铝酸盐水泥(R.SAC)按1∶(0.8~1.3)∶(0.5~0.8)质量比混合得到一种钢渣基膨胀剂(steel slag-based expansion agent,SSBEA)。探究了钢渣基膨胀剂在SFP中的适用性,确定了钢渣粉最佳细度为0.8%,膨胀剂最佳掺量为15%~20%;在灌浆材料体系中分别掺入UEA膨胀剂和钢渣基膨胀剂,对灌浆材料工作性能进行了优化调控对比试验,并进行了SFP抗裂性能测试。结果表明,钢渣基膨胀剂在水泥基灌浆材料中的膨胀效果平稳持久,其水化后期的补偿收缩性能优于UEA膨胀剂,并且可以有效提升水泥基灌浆材料的施工适用性能;灌入掺钢渣基膨胀剂的灌浆材料的SFP低温抗裂性能更好,可以更好地起到抗裂作用。

水泥基材料裂缝自修复技术的研究与进展

水泥基材料裂缝自修复是指无外界修复措施条件下,水泥基材料结构内部对裂缝的修复能力,根据工艺特点及作用机理又可分为主动愈合技术和自动愈合技术。总结了各种裂缝自修复技术的机理及特点,论述了近年来水泥基材料裂缝自修复技术的研究进展,并对进一步研究方向提出了建议。

自溶型水泥基裂缝自修复材料的性能研究

混凝土结构容易开裂,裂缝的存在势必影响其整体性和耐久性。以活化海泡石复合膨胀剂和硅酸钠为修复组分、溶于碱性溶液的聚乙烯醇缩丁醛(PVB)为涂层材料,研制了一种适用于水泥基胶凝材料的自溶型裂缝自修复材料。以强度恢复率和裂缝修复率为评价指标,探讨了该自溶型自修复材料对水泥砂浆裂缝自修复行为的影响,并结合XRD和SEM探究了微观自修复机理。结果表明,自溶型裂缝自修复材料的掺入能够显著提升水泥砂浆的强度恢复率和裂缝修复率。当其掺量为10%时,水中养护28 d修复的最大裂缝宽度可达0.38 mm,相应的强度恢复率和裂缝修复率分别达到了97%和100%。裂缝自修复机理在于:PVB涂层薄膜在碱性溶液中逐渐溶解并释放修复组分,生成大量与水泥基材料相容性好且高强和膨胀性的结晶物质以及高黏结力的C-S-H等凝胶。

减缩剂对水泥基材料早期水化及收缩变形性能的影响

采用非接触式电阻率测定仪和半绝热实验方法分别研究了减缩剂对常温和半绝热条件下的水泥浆体早期水化的电阻率和温升的影响,对比研究了减缩剂对水泥砂浆在干燥条件和常温水中养护时的线性长度变化与强度发展情况的影响,应用五路裂缝测定仪研究了减缩剂在水泥砂浆中的抗裂效果.结果表明:在常温条件下减缩剂会延缓水泥早期水化,而在半绝热条件下则会加速水泥早期水化;减缩剂主要提高干燥环境下的水泥砂浆的抗裂性能,降低其线性收缩值与强度增长,推迟其约束收缩初始开裂时间,而对水中养护的砂浆无补偿收缩效应,因此不利于控制热裂缝.分析表明,减缩剂在水泥基材料中应用时不仅具有物理作用,而且具有化学作用.

水泥基材料开裂敏感性评价方法分析

开裂问题一直是水泥基材料研究领域中的热点,特别是因非荷载作用引起的早期开裂问题近些年尤其受到关注。自由收缩值不能直接用于评价水泥基材料的抗裂性能,试验必须在约束条件下进行。本文主要对国内外水泥基材料的约束收缩开裂敏感性试验评价方法进行了总结和评述。研究表明:水泥基材料抗裂性的研究取得了一定的进展,但是,鉴于导致开裂因素的复杂性,要定量评价水泥基材料的抗裂性,还需从材料学、力学、热学和数学乃至仿生学等交叉学科入手,做大量研究工作。

水泥基材料的塑性抗拉强度

为了研究水泥基材料塑性抗拉强度的增长规律,选取水泥浆体和粉煤灰浆体,对塑性阶段的毛细管负压、塑性收缩、饱和度及抗拉强度进行了试验研究,并基于固-液-气三相有效作用力对塑性抗拉强度和毛细管负压间关系进行了分析.结果表明:当毛细管负压小于70 kPa时,水泥基材料体系处于近似饱和的毛细管状;试验所选的2种浆体塑性抗拉强度增长规律基本一致,即在毛细管负压达到20 kPa左右前,塑性抗拉强度随毛细管负压的增加而显著增加,其后则趋于稳定;基于理想堆积体系中液相有效作用力计算出的抗拉强度明显大于试验测试结果.在考虑体系存在缺陷的基础上,推荐了塑性抗拉强度的增长规律方程.

纤维增强对水泥基材料早期干缩开裂性能的影响

采用自行设计的圆环快速测试方法测试研究了水泥基材料硬化早期失水干燥收缩性能.结果表明:掺加0.10%对塑性混凝土具有明显减少收缩开裂作用的MP-Ⅰ和MP-Ⅱ纤维,对阻止硬化早期混凝土的失水干燥收缩开裂作用很小;掺一定量的钢纤维、碳纤维、MH-Ⅰ和MPH-Ⅰ硬化防裂纤维,均有较好的防止硬化早期失水干燥收缩的作用.MH-Ⅰ和MPH-Ⅰ硬化防裂纤维在经济可行的掺量下,对混凝土硬化早期失水收缩减裂率分别为71.2%和79.0%.MH-Ⅰ纤维在塑性阶段没有防裂效果,仅适用于硬化早期混凝土的干缩防裂,而MPH-Ⅰ硬化防裂纤维在塑性阶段具有100%的减裂效果,为一种可同时防止混凝土出现塑性和硬化早期失水收缩开裂双重作用的工程纤维材料.MPH-Ⅰ硬化防裂纤维对水泥基材料的物理力学性能无不良影响.

水泥基材料中高效减水剂应用效果的检测方法

采用水泥浆体流动度、混凝土减水率、坍落度及强度增长率等指标确定了2种萘系高效减水剂的掺量,研究了二者在此掺量下对相同配比砂浆的流动度及经时损失、开裂敏感性及干湿变形的影响。结果表明:与水泥适应性均较好的2种萘系高效减水剂在各自掺量下,所配制的砂浆具有相同的初始流动度及流动度经时损失变化,但其初始开裂时间与干湿变形却存在差异,说明在评价高效减水剂的应用效果时除了检测与水泥的相容性外还应考虑其对水泥基材料收缩变形性能的影响;不同外加剂对水泥基材料体系碱度的适应能力不同,较高的碱度会增加材料的开裂敏感性。

粉煤灰对水泥基材料收缩与开裂影响的研究

通过砂浆收缩率和初始开裂时间等性能的测试,研究了粉煤灰对水泥基材料体系收缩与早期开裂敏感性的影响,并探讨了收缩与开裂的关系。研究表明:粉煤灰可抑制水泥基材料的收缩变形,并在一定程度上降低材料的开裂敏感性。

掺合料对水泥路面裂缝修补料扩展度的影响

针对水泥基修补料易产生扩展度损失等问题,研究了粉煤灰、矿渣粉、熟石灰和石英粉等掺合料掺量对水泥基修补料30 min扩展度损失的影响;采用扩展度和扫描电子显微镜(SEM)试验,分析影响规律和机理。结果表明,粉煤灰、矿渣粉、熟石灰等量取代水泥后,修补料的初始扩展度相对净浆都是增大的,最大增幅分别可达到25.9%、29.7%、22.8%,30 min扩展度保留值相对净浆也是增大的,最大增幅分别为31.5%、30.8%、23.9%;而用石英粉等量取代水泥时,初始扩展度相对同等条件下的净浆是提高的,粉胶比为0.2时达到最大增幅28.9%,但是此时修补料的30 min扩展度小于同等条件下净浆的扩展度0.9%,随着粉胶比的进一步加大,此比例逐渐增大,最大达24.8%。因此采用合适的掺量时用掺加掺合料的方法来提高修补料的扩展度是可行的。

水泥稳定碎石半刚性基层材料的抗裂性能分析

结合临长高速公路的路面结构设计 ,分析水泥稳定碎石半刚性基层材料的抗干缩和抗温缩性能 。

混凝土早期开裂试验方法评述

近年来,开裂问题日益成为混凝土材料研究领域的热点,主要针对国内外混凝土材料早期约束收缩开裂试验研究的进展进行了总结与评述。混凝土约束开裂试验方法的研究已经取得一定进展,但是混凝土开裂是多种因素综合的结果,因此正确评价混凝土的开裂性,还需要从多方面入手,仍需要大量的研究工作。

秸秆纤维对低碱水泥基材料阻裂性能的影响

探讨了秸秆纤维对低碱水泥基材料阻裂性能的影响,结果表明,基准低碱水泥砂浆的塑性收缩裂缝的开裂权重值为37.5cm,随着秸秆纤维的掺入其裂缝明显减少,当掺入0.2%时塑性收缩的裂缝减少了96%,当超过0.5%时,砂浆基本不产生裂缝,说明秸秆纤维的掺入对低碱水泥砂浆具有很好的阻裂效果。

密实度对水泥基材料收缩开裂性能的影响

定义了一种塑性浆体湿密实度的测定方法,建立了一种新型快速干燥收缩法.将试件分别放入不同温度的烘箱,研究不同干燥时间内水泥基材料的干燥收缩率的变化.新型快速干燥收缩法与常温法结果相似,能明显缩短干燥周期.试验以普通硅酸盐水泥为胶凝材料制备了不同密实度的水泥基材料,探讨水泥基材料的密实度对其收缩开裂性能的影响.结果表明:密实度的下降可抑制水泥基材料的塑性收缩开裂程度,增大其干燥收缩率,但对硬化早期收缩开裂程度影响不大.