Influence of zeolite and cement additions on mechanical behavior of sandy soil

It is well known that the cemented sand is one of economic and environmental topics in soil stabilization. In this instance, a blend of sand, cement and other materials such as fiber, glass, nanoparticle and zeolite can be commercially available and effectively used in soil stabilization in road construction. However, the influence and effectiveness of zeolite on the properties of cemented sand systems have not been completely explored. In this study, based on an experimental program, the effects of zeolite on the characteristics of cemented sands are investigated. Stabilizing agent includes Portland cement of type II and zeolite. Results show the improvements of unconfined compressive strength （UCS） and failure properties of cemented sand when the cement is replaced by zeolite at an optimum proportion of 30% after 28 days. The rate of strength improvement is approximately between 20% and 78%. The efficiency of using zeolite increases with the increases in cement amount and porosity. Finally, a power function of void-cement ratio and zeolite content is demonstrated to be an appropriate method to assess UCS of zeolite-cemented mixtures.

MC砂浆粉的开发

以粉煤灰、石灰为主要原料加入少量复合激发剂研制成MC砂浆粉系列产品 ,按给出的灰砂比可配制出不同标号的砂浆 ,其操作性好 ,使用方便。

煤矸石机制砂C20混凝土力学性能研究

为探究煤矸石机制砂对低强度等级C20混凝土力学性能的影响,调控煤矸石机制砂掺量和水灰比浇筑混凝土试块,开展抗压和抗折强度试验。结果表明:相同水灰比下,随煤矸石机制砂掺量增加,混凝土的抗压强度先增强后降低;相同取代率下,混凝土的抗压和抗折强度随水灰比增大而降低。相较于煤矸石机制砂取代率,水灰比对混凝土抗折强度的影响更大。取代率不超过30%时,对混凝土的抗压和抗折强度均有利,水灰比为0.55、取代率为25%时,混凝土抗压和抗折强度提高最多。

透水混凝土力学性能影响因素的研究进展与分析

为保证工程建设的安全性和有效性,充分了解不同因素对透水混凝土力学性能的影响机理,总结了近年来国内外关于水灰比、砂率、掺合料种类及掺量、骨料粒径等因素对透水混凝土力学性能影响的研究成果,分析了现有研究中存在的不足和尚未解决的问题,并基于透水混凝土细观损伤机理和力学行为,指出了未来进一步研究方向。

水灰比、砂率及纳米碳纤维对混凝土微波加热性能的影响

通过调整水灰比和砂率,研究了混凝土基本参数对其微波加热性能的影响,并对比分析了水灰比和砂率对混凝土力学性能及微波加热性能的影响程度。为提高混凝土的微波加热性能,以纳米碳纤维为吸波剂,研究了其对混凝土升温速率、温度分布、除冰效率等的影响。并通过介电常数试验和电阻率试验,分析了纳米碳纤维的影响机理。结果表明:随着水灰比和砂率的增大,混凝土的微波加热性能不断增强。与水灰比相比,砂率的改变对混凝土微波加热性能的影响程度更大。改变砂率对于混凝土微波加热性能的影响比对力学性能的影响更为显著。纳米碳纤维通过增大混凝土的介电常数、降低混凝土的电阻率,从而增强混凝土的介电损耗能力和电阻损耗能力,进而提高混凝土的微波加热性能。纳米碳纤掺量越大,混凝土的微波加热性能越佳。

基于泥水盾构废浆的新型同步注浆浆液性能及影响因素初探

为响应我国生态文明建设要求,遵从绿色发展理念以及推进“双碳”战略目标的实现,针对泥水平衡盾构施工过程中产生的废弃浆液的处理及外运的高成本、易污染环境等问题,提出将废弃泥浆用作制备同步注浆浆液的解决办法。依托成都环线紫瑞隧道建设项目,通过室内试验方法研究浆灰比、灰砂比、粉灰比对基于砂卵石土地层泥水盾构废浆制备的新型同步注浆浆液的泌水率、流动度、凝结时间以及3,7,28 d抗压强度的影响规律,得出以下研究结论。(1)基于砂卵石土地层废浆制备的新型同步注浆浆液稳定性良好。(2)新型同步注浆浆液的凝结时间随着浆灰比、灰砂比的增加而增长,随着粉灰比的增加而减小;流动度随着浆灰比、灰砂比的增加而增加,随着粉灰比的增加而减小。(3)新型同步注浆浆液的3,7,28 d抗压强度随着浆灰比的增加而减小,随着粉灰比的增加而增加,随灰砂比的增大呈先增大后减小的变化规律,在灰砂比为0.8时,达到最大值。(4)经试验研究得出使用废浆以浆灰比2.5、灰砂比1.25、粉灰比0.75制备的新型同步注浆浆液3 h泌水率为0,凝结时间为7.25 h,流动度为23.3 cm,3,7,28 d抗压强度分别为1.2,1.5,2.7 MPa,各项性能均满足试验指标要求,将此配比方案应用于依托工程实际施工,能够满足施工现场的要求。此研究为泥水平衡盾构废弃泥浆再利用于同步注浆提供了有效支撑。

风电塔筒用C80高性能混凝土配合比设计研究

本文以天津地区某混凝土塔筒工程实例为依托,对C80截锥状塔筒用混凝土的配合比进行优化设计,研究水胶比和砂率对混凝土工作性能、力学性能及表观效果的影响。综合各项性能测试结果表明:当C80截锥状塔筒用混凝土的水胶比为0.22,砂率为32%时,混凝土的工作性能、力学性能较优,且能够满足工程实际需求,可为该类现场预制塔筒构件用高强高性能混凝土的配合比设计提供技术参考。

机制砂全再生粗骨料混凝土的力学性能

为探究骨料类型、水灰比与石粉含量对机制砂全再生粗骨料混凝土力学性能的影响,制备了不同石粉质量分数(5%、10%和15%)和不同水灰比(0.50、0.37和0.32)的全再生骨料混凝土试件.以72个立方体试件用于抗压强度试验,72个圆柱体试件用于弹性模量试验.结果表明,合理的石粉含量能有效提高再生骨料混凝土的力学性能,但在不同的水灰比下,最佳石粉含量存在差异;当水灰比和石粉含量双因素交互作用时,水灰比为0.32、石粉质量分数为15%的再生混凝土力学性能达到最优.构建了机制砂再生粗骨料混凝土抗压强度、弹性模量与水灰比、石粉含量的关系模型,计算结果的标准差与离散系数均不超过5%,模型精度良好.研究成果可为提高再生骨料混凝土力学性能及其工程应用提供理论依据.

花岗岩机制砂路面混凝土干缩及耐久性研究

为了明确花岗岩机制砂路面混凝土的干缩性与耐久性,通过干缩试验、抗氯离子渗透试验和抗硫酸盐侵蚀性能试验,结合花岗岩机制砂路面混凝土的各项性能,研究了不同水胶比、粉煤灰掺量及砂率对其干缩及耐久性的影响,并建立了花岗岩机制砂路面混凝土干缩收缩预测模型,全面分析了各因素对路面混凝土各性能的影响作用及劣化机制。结果表明:花岗岩机制砂路面混凝土干缩性能受水胶比与粉煤灰掺量的影响较为显著,水胶比在0.34~0.42时,混凝土龄期在3、28、60 d,收缩率最大增加41.6%、115.2%、122.9%,粉煤灰质量分数为20%较15%对抑制干缩性能更明显,在一定范围内掺量越多,抑制效果越显著,受砂率影响不明显;花岗岩机制砂路面混凝土抗渗性能对水胶比变化较敏感,受粉煤灰掺量影响明显,砂率对其抗渗性能的影响较小;花岗岩机制砂路面混凝土抗侵蚀性能受水胶比影响较大,砂率影响较小,粉煤灰的掺入可以改善花岗岩机制砂混凝土抗硫酸盐侵蚀性能。

不同龄期与灰砂比胶结充填体力学损伤特性及断口形貌分形特征研究

为探究龄期与灰砂比对充填体力学损伤特性及破坏断口形貌分形特征的影响,以及充填体力学损伤特性与断口形貌分形特征的关系,采用某金属矿全尾砂制备5种灰砂比胶结充填体试样,对4种养护龄期下的试样开展孔隙率测试、声波波速测试、单轴压缩及破坏断口形貌扫描试验;基于应变等价原理构建充填体损伤演化方程,表征充填体损伤特性,采用“小岛法”计算断口形貌分形维数,量化表征分形特征。结果表明:充填体单轴抗压强度与弹性模量随龄期延长呈指数型增长,随灰砂比增加而增大,与断口形貌分形维数呈指数型递减关系;充填体的损伤演化过程分为初步损伤、损伤加速增长和损伤破坏三个阶段;充填体破坏断口形貌分形维数随龄期延长呈指数型减小,随灰砂比增大而减小,龄期对灰砂比越大的充填体的分形维数影响效果越显著;充填体峰值应力处损伤值与断口形貌分形维数呈线性负相关关系。

超高性能混凝土配合比优化设计研究

针对UHPC的配合比优化开展试验研究,试验结果表明,UHPC的扩展度与水胶比呈正相关,力学性能与水胶比呈负相关,合理的水胶比为1.6~1.7, UHPC的扩展度与砂胶比呈负相关,力学性能随砂胶比增大先上升后下降,最佳砂胶比为1.1, UHPC的扩展度与钢纤维掺量呈负相关,力学性能与钢纤维掺量呈正相关,其中,钢纤维掺量大于1.5%之后,抗压强度的变化不明显,而抗折强度显著与钢纤维掺量呈正相关,钢纤维的合理掺量在1.5%~2%。

水灰比对机制砂混凝土性能影响的试验研究

通过测试不同水灰比下C35、C40、C50花岗岩机制砂混凝土的工作性及力学性能,分析了水灰比对机制砂混凝土性能的影响,得到了机制砂混凝土的最佳配合比。结果表明:水灰比对机制砂混凝土的工作性有直接影响,也会间接影响机制砂混凝土的力学性能;在不同水灰比条件下,3种不同强度等级的机制砂混凝土力学性能的变化规律均相同;综合考虑机制砂混凝土的工作性和力学性能,确定了C35、C40、C50花岗岩机制砂混凝土的最佳水灰比分别为0.39、0.34、0.32。

基于灰关联理论的混凝土抗压强度影响因素分析

基于灰色关联分析具备的发现系统中各因素对系统结果影响差别的特性,运用灰色关联分析方法,分析了粉煤灰掺量、砂率和水灰比等因素对混凝土抗压强度影响的显著程度。结果表明,粉煤灰掺量对混凝土抗压强度的影响最为显著,与实际实验结果基本一致。分析得出,灰关联分析方法具备一定的结果分析优势,对于现场混凝土试配具有较好的参考意义。

全沙漠砂混凝土的动弹性模量研究

为了考察细骨料为沙漠砂的全沙漠砂混凝土(Full Desert Sand Concrete,FDSC)的抗变形能力,本文研究了不同水胶比下FDSC的动弹性模量,运用回归分析建立了FDSC动弹性模量与水胶比的相关性模型。结果表明:采用合理的配合比可以制备和易性良好的FDSC;FDSC与普通混凝土具有相近的动弹性模量,细骨料粒度变细以及颗粒增多,并没有降低FDSC的动弹性模量;沙漠砂具有数量更多的小中心质效应,分散和均匀了混凝土中胶凝材料浆体,使水化产物分布更加均匀,骨料界面过渡区连结更加牢固,混凝土基体结构更加致密,故FDSC的抗变形能力与普通混凝土相近;FDSC的动弹性模量(y)与水胶比(x)符合y=-32.695x+58.128函数关系的模型,且在显著性水平α=0.01下相关性显著,据此可以估算FDSC的动弹性模量。

水泥土搅拌桩处理风积沙地层复合地基静载荷试验数值分析

以榆林地区水泥土搅拌桩处理风积沙地层复合地基工程为背景,基于ABAQUS有限元分析软件,对水泥土搅拌桩处理风积沙地层的复合地基静载荷试验进行数值模拟,并分析风积沙复合地基桩土荷载传递机制及变形特性。结果表明:合理设置褥垫层厚度能有效减小桩顶应力集中,降低桩土应力比。提高褥垫层模量可减小复合地基的沉降,改善其承载性能。设置褥垫层的桩侧摩阻力在桩顶附近出现负摩阻力,随着深度向下快速增加至零,并转为正摩阻力。桩身的附加轴应力在桩顶附近先增加到峰值,然后逐渐衰减。水泥土搅拌桩处理风积沙地基时存在临界桩长。在相同荷载水平下,随着桩长的增加,桩土应力比先增大后趋于稳定,桩侧摩阻力分布随着桩长的增加趋于稳定。按规范设计的风积沙复合地基承载力特征值偏于安全,有较大的富余度。

三轴剪切条件下水泥胶结砂声发射特征信息演化规律研究

结合声发射(AE)传感装置开展考虑水泥掺入比、围压等条件的水泥胶结砂排水三轴试验。研究结果表明:水泥胶结砂的AE特征信息演化规律与应力-应变曲线具有较好的对应性;累计AE事件随水泥掺入比的增大而减小,这与水化物的增加抑制了砂颗粒间滑移密切相关;随围压增大,累计AE事件增大,同时促进了AE信号在介质中的传播和胶结的断裂;随着水泥掺入比增加、围压降低,水泥胶结砂破坏形态由鼓胀破坏逐渐向剪切带破坏过渡。

基于响应面分析胶凝砂砾石材料渗透性能研究

为研究不同配合比对胶凝砂砾石渗透性能的影响,选取3个因素(粉煤灰掺量、水胶比、砂率),利用响应面法对试验结果进行影响因素的显著性分析,得出胶凝砂砾石渗透系数对单因素和两两因素交互作用的敏感程度。结果表明:粉煤灰、砂率对渗透系数呈现出极强敏感强度,水胶比对渗透系数敏感强度最低;另外因素之间的两两交互作用对渗透性能的影响从高到低依次为水胶比和砂率、粉煤灰和砂率、粉煤灰和水胶比;通过响应面数学模型得出最优配合比为粉煤灰掺量为22 kg/m^(3)、砂率为20%、水胶比为1.0。

高强钢筋连接套筒灌浆料配制与性能试验研究

为研究应用于装配式建筑钢筋连接的套筒灌浆料,做了抗压强度等级C80套筒灌浆料配合比及性能影响规律试验研究。通过单因素试验研究了水胶比、矿物掺合料、胶砂比对套筒灌浆料性能影响规律及作用机理。试验结果得出:(1)水胶比增大,初始及30 min流动度均逐渐增大,1 d、3 d、28 d抗压强度均逐渐减小,确定最终试验最佳水胶比为0.245。(2)石膏对于竖向膨胀率影响显著,石膏比例4.5%时膨胀率值达到最大值,3 h、24 h分别为0.09%、0.24%;粉煤灰对于流动度影响显著;适宜硅灰掺量能够提高28 d强度。得出胶材最佳比例m(水泥)∶m(石膏)∶m(粉煤灰)∶m(硅灰)=89%∶3%∶5%∶3%。(3)胶砂比能够提高强度,降低流动度,试验最佳胶砂比为1.1,初始流动度达到315 mm,28 d抗压强度达到88.99 MPa。

渗透水压作用下全尾砂胶结充填体的三轴力学特性及演变机制

为了明确渗透水压作用下全尾砂胶结充填体的三轴力学特性及演变机制,对全尾砂胶结充填体开展了不同渗透水压作用下的三轴力学试验和扫描电镜试验,分析了渗透水压对全尾砂胶结充填体的三轴力学特性和微观结构特征的影响规律,并基于损伤理论和有效应力原理建立了渗透水压作用下全尾砂胶结充填体的损伤本构模型。研究结果表明:随着渗透水压的增加,全尾砂胶结充填体峰值应力与弹性模量均呈线性减小趋势,且随着灰砂比的增加,渗透水压对峰值应力的弱化作用逐渐减弱,对弹性模量弱化作用逐渐增大;渗透水压会劣化全尾砂胶结充填体内部结构,加速微孔隙与微裂纹的产生与发展,全尾砂胶结充填体内部结构的分形维数随渗透水压增大而增大;通过试验数据对建立的渗透水压作用下全尾砂胶结充填体的损伤本构模型进行验证,两者的应力-应变曲线较为吻合,表明建立的模型能较好地描述渗透水压作用下全尾砂胶结充填体的三轴力学行为。研究结果可为富水矿山全尾砂胶结充填体三轴力学性能指标设计提供一定理论指导。

基于DEM法的胶凝砂砾石材料宏细观破坏特征分析

【目的】探究胶凝砂砾石(CSG)材料宏细观力学特性及破坏特征。【方法】对不同水胶比(1.5、1.2、1.0)下的胶凝砂砾石材料进行室内单轴压缩试验,基于试验结果建立精细化CSG离散元(DEM)模型,采用宏-细观跨尺度结合的研究方法,探究CSG材料变形破坏特征。【结果】研究表明,当水胶比为1.0时,试件抗压强度最大,初始压密阶段最短。随着加载过程的持续,颗粒的侧向位移趋势逐渐增大,当进入裂纹发展阶段时,颗粒速度矢量出现明显的分隔线,最终发展为贯穿裂缝。整个加载过程,孔隙率表现为先减小后增大。【结论】研究成果揭示了CSG材料在不同加载阶段的力学特性及失效破坏时的宏细观特征。