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.

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。

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。

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。

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.

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。

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。

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。

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。

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。

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。

石粉掺量对钢筋混凝土握裹力性能的影响

主要改变混凝土中石粉掺量、胶砂比、水灰比、吸水树脂用量,对比工作性及钢筋混凝土界面握裹力分析,采用混凝土气泡间隙测试仪观察拉升后界面结构和混凝土强度比较,最终确定C(水泥)∶S(砂)∶G(石)=1∶1.70∶2.64,石粉量8%,减水剂1%,吸水树脂0.20%,3 d强度提高31.9%;7 d强度提高29.1%;28 d强度提高57.2%,满足C40混凝土强度的要求,进一步提高机制砂对钢筋界面握裹力的性能。

李楼铁矿充填灰砂比优化研究

充填采矿法胶固粉成本较高,为了降低充填用量,开展胶固粉灰砂比优化研究。以李楼铁矿为背景,进行不同粒级尾砂、不同料浆浓度下胶固粉用量对后期试块抗压强度影响的室内及现场工业试验。试验结果表明,在高灰砂配比充填中,料浆浓度对试块抗压强度值影响更大;在保证充填体试块抗压强度不降的情况下,可以通过提高充填浓度和砂仓溢流浓度,将胶固粉灰砂比由1∶10替换为1∶11,达到降低充填胶固粉用量的目的,节约成本约368万元/a,取得了显著的经济效益。

基于流变特性试验的充填料浆优化配比研究

针对安庆铜矿充填料浆的流变参数和影响规律,为了提升管道输送效率,保障矿山安全高效生产,主要开展了不同浓度充填料浆剪切流变特性试验研究。根据尾砂的粒度分布和料浆流动性要求,实验室设计了不同配比充填料浆的流变性试验、流动性试验,探究充填料浆质量浓度、灰砂比等因素对充填料浆流变特性的影响规律,测定不同充填料浆的剪切应力、黏性系数等参数。试验结果表明,较高的砂灰比和料浆浓度,流动性更好,74%为充填料浆的上限浓度。因此,浓度74%、砂灰比8是安庆铜矿充填料浆的最优参数。

低灰砂比细粒尾砂堆存体抗液化强度试验研究

为了评估细粒尾砂堆存体受到爆破或矿震等动力荷载时的抗液化强度,探明堆存体无侧限抗压强度(UCS)、循环应力比(CSR)和有效围压对其抗液化强度的影响规律,对细粒尾砂堆存体试样开展动三轴试验。本文分析了不同强度堆存体动孔隙水压力、动变形、应力-应变关系和有效应力路径发展规律,构建了堆存体液化循环次数的预测模型。结果表明:低灰砂比堆存体动孔隙水压力比达到0.95的时间总早于轴向应变达到5%的时间。液化循环次数随UCS和有效围压增加呈线性增长,随CSR增长呈负幂函数下降。液化循环次数对UCS最为敏感,其次是有效围压。当循环应力比小于0.12时,液化循环次数大于249次,液化风险较低。可根据UCS与液化循环次数的关系,设计配比以保证井下堆存体不液化。

多因素下尾砂充填料浆流变参数试验研究及预测分析

取某尾砂制备不同质量浓度、灰砂比的尾砂料浆,采用Brookfield R/S+型流变仪对尾砂充填料浆流变特性进行研究。结果表明,室温条件下,膏体料浆质量浓度对膏体流变特性的影响强于料浆灰砂比,且料浆浓度低于64%时,灰砂比对流变特性的影响甚微。料浆浓度增大,其屈服应力和黏度呈指数增长,料浆浓度68%时增长最快。料浆灰砂比增大,其屈服应力和黏度呈近似线性增长。以料浆浓度、灰砂比、级配和温度为变量进行试验,研究以上变量对料浆流变特性的影响,并根据试验数据使用XGBoost对流变参数进行预测,预测结果与实际值相对误差以及均方差均在合理范围内,证实了预测模型的准确性。