TBM隧道施工SPS(持续、均衡、快速)作业法研究及应用

TBM法隧道施工技术在我国已经得以大力推广,同时施工的TBM数量已达40余台(套),有TBM施工业绩的企业近20家。TBM法隧道施工规模的扩大,并未能带动整体施工水平的全面提升,TBM掘进施工速度差异巨大且不均衡已经成为较为显著的问题,导致工期延迟、成本增加,造成巨大的经济和社会效益损失。结合近20年的TBM施工实践,探索并实施SPS作业法,即TBM持续、均衡、快速施工技术,提出"3个基础""10项措施"实现适宜地质条件下TBM持续、均衡、快速施工;而在恶劣地质条件下,通过完善设备功能与性能、改进施工工艺,提升TBM工程适应性;从而促进TBM工法科学、可持续发展。

C80免压蒸机制砂管桩混凝土研究与应用

利用整形机制砂实现C80免压蒸管桩混凝土的生产,优化胶凝体系,通过正交试验研究矿物掺合料最优搭配,优化常压蒸汽养护工艺,提高免压蒸管桩混凝土强度,满足设计要求。

高强高保坍钢管拱机制砂自密实混凝土配制技术

根据重庆某钢管拱桥结构特征与“泵送顶升压注法”施工工艺特点,提出了高强高保坍钢管拱机制砂自密实混凝土性能需求。针对高强与超高工作性的矛盾问题,通过配合比参数优化、骨料优化、矿物掺合料复掺优化、外加剂复配优化和配合比综合优化等技术,配制出初始坍落度≥260 mm、扩展度≥600 mm、倒坍落度筒流出时间≤8 s、4 h工作性基本无损失、强度等级达C60以上的钢管拱机制砂自密实混凝土,形成了高强高保坍钢管拱机制砂自密实混凝土的配制技术,为工程实际施工提供了良好的技术支撑。

SP板高砂率混凝土配合比研究

采用正交设计法研究了影响SP极高砂率混凝土强度的各种因素,提出了各组成材料用量的合理范围.研究结果表明:水泥用量和超早强剂对混凝土3d强度影响最大,混凝土后期强度主要受水泥用量、水灰比的影响,水灰比应控制在0.34～0.36之间;采用粉煤灰等量取代水泥不仅可制备出满足钢绞线放张强度要求的SP板混凝土,而且混凝土的后期强度持续增长.

新型砂轻混凝土的工作性和力学性能研究

针对装配式建筑中混凝土构件自重过大的问题,本文采用黑曜岩轻骨料,试验配制新型砂轻混凝土,研究和分析了新型砂轻混凝土工作性和力学性能的影响因素。结果表明:新型砂轻混凝土可采用绝对体积配合比设计方法;影响新型砂轻混凝土工作性和力学性能的最主要因素是水灰比和水泥掺量;在试验最佳配合比时,制备的干表观密度为1 500 kg/m3砂轻混凝土,在50℃下快速养护3 d,抗压强度可达47.2 MPa,抗折强度达6.9 MPa,能适应装配式建筑用预制构件轻量化和高强的发展要求。

基于响应面法的机制砂路面混凝土配合比优化及其性能研究

为实现多目标性能机制砂混凝土配合比设计,本文采用Box-Behnken响应面法进行试验设计,探究了石粉掺量、浆体体积分数及水胶比对机制砂路面混凝土性能(坍落度、28 d抗压强度和磨损量)的影响,并结合SEM和XRD对硬化浆体的微观结构进行了分析。结果表明,通过响应面法建立的回归模型能够精确预测各因素与性能之间的关系,精度达95%以上。在各因素中,水胶比对坍落度和抗压强度的影响最显著,而对磨损量的影响较小。经优化,得到最佳的机制砂路面混凝土配合比:水胶比0.36,浆体体积分数25%,石粉掺量10%(质量分数)。此外,掺量不超过10%的石粉改善了界面过渡区,有助于提升混凝土的力学性能。

聚乙烯醇纤维沙漠砂混凝土配合比试验研究

为充分发挥沙漠砂的颗粒填充优势和改善沙漠砂混凝土力学性能,本文基于Dinger-Funk紧密堆积理论开展了聚乙烯醇纤维沙漠砂混凝土配合比设计方法的试验研究。首先,应用Dinger-Funk紧密堆积理论得到优化砂率为42%,优化沙漠砂质量替代率为10%、20%和30%,混凝土骨料颗粒级配得到改善,混合细集料的细度模数从3.27分别降到2.92、2.81和2.71,有效孔隙率从2.50%分别降到1.65%、1.45%和1.51%;其次,采用正交试验方法,研究了水胶比、沙漠砂质量替代率、聚乙烯醇纤维体积掺量对混凝土和易性、抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度的影响规律。结果表明,随沙漠砂质量替代率和纤维掺量的增加,混凝土拌合物和易性先提高后降低,抗压、劈裂抗拉和抗折强度均表现为先增大后减小的趋势。综合考虑和易性和力学性能试验结果,确定C30聚乙烯醇纤维沙漠砂混凝土最优配合比为水胶比0.45,沙漠砂质量替代率20%,聚乙烯醇纤维体积掺量0.10%。

富水砂层长距离顶管减阻泥浆性能研究

结合富水砂层顶管摩阻力特性以及高分子聚合物的作用机理,通过实验得到了如下优选泥浆配方:8%安信AX一级钠基膨润土+0.3%纯碱+0.25%聚丙烯酸钠+91.45%水。实验结果表明,该配比的泥浆在具有高黏度的同时,还具有很好的流动性和分散性,并且滤失量较小,综合性能最优。泥浆的表观黏度相比优化前提高了65%,滤失量相比现场取样泥浆降低了57%,满足现场砂土地层顶管的减阻泥浆性能要求。

超细水泥-水玻璃双液浆性能及注浆止水效果试验研究

北京地铁14号线高家园站的站厅层和站台层采用暗挖通道连接,地层为富水粉细砂层。为解决暗挖通道采用普通水泥-水玻璃双液浆注浆止水效果差且地表隆起较大的问题,提出采用超细水泥-水玻璃双液浆注浆止水的方案。首先对浆液流动性、凝结时间和固结体强度进行测试,根据测试结果确定了超细水泥-水玻璃双液浆的配合比:A液为超细水泥净浆,水灰比为1.0;B液为水玻璃溶液,波美度为20°Bé;缓凝剂为磷酸氢二钠,掺量为2.5%。A液约占总注浆量的80%,B液与缓凝剂各占约10%。采用颗粒流数值模拟方法,研究了超细水泥浆液中颗粒在地层中的运移距离与注浆压力的关系。结合浆液性能测试和数值模拟结果,提出了注浆压力0.5 MPa,注浆孔直径5 cm,间距50 cm,梅花形布置的注浆方案。经在暗挖通道现场注浆试验,采用超细水泥-水玻璃双液浆注浆止水效果良好。

混合砂混凝土配合比优化设计

经济复苏、时代变迁,国家大力发展“新基建”,混凝土的需求量日益增加,预拌混凝土产值逐年上涨,从2016年的6017亿元上涨至2021年的13000亿元。然而过度开采天然砂会引起严重的环境问题,单一的使用机制砂又会对拌合物工作性能产生不利影响。因此,本文以混合砂作为细骨料,对C55混凝土的配合比进行优化设计,着重研究胶凝材料用量、粗骨料级配以及砂率对混合砂混凝土工作性能和抗压强度的影响,并提出用于现场施工的配合比推荐参数。

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。

密度和土砂配比影响下生土材料导热性能研究

生土材料的导热系数是评价其热工性能的重要指标,采用理论分析、试验测量和构建理论模型验证的方法,测得不同密度和不同土砂配比的干燥生土试块导热系数并与理论计算结果对比。结果表明:密度与不同土砂配比生土材料的导热系数呈正相关;土砂含量对生土试块的导热系数有一定影响,合理的土砂配比可以有效地降低生土试块的导热系数,当土含量为46%、砂含量为38%时的生土材料具有理想的热工性能;并基于复合材料导热系数理论建立了土砂含量—导热系数预测模型,试验结果与模型计算结果误差平均在9%左右,数据吻合良好。相关结论揭示了密度和土砂含量与生土材料导热系数之间的关系,为生土材料热工性能的量化计算提供了理论指导。

沙漠砂-粗骨料UHPC配合比设计及性能研究

采用沙漠砂和粗骨料复配大掺量替代石英砂制备了超高性能混凝土(UHPC),通过正交试验研究了水胶比(0.16、0.18、0.20)、沙漠砂掺量(20%、40%、60%)、钢纤维掺量(1%、2%、3%)和粗骨料掺量(10%、20%、30%)对UHPC流动性和抗压强度的影响,并与未掺沙漠砂和粗骨料的基准组进行了对比。结果表明:沙漠砂-粗骨料UHPC的最佳配合比组合为水胶比0.16、沙漠砂掺量40%、钢纤维掺量2%、粗骨料掺量20%,此时,UHPC试件的28 d抗压强度较基准组提高了5.8%,流动度较基准组降低了10.4%,但流动度仍满足相关规范要求。

玄武岩机制砂混凝土抗压性能试验及配比优化研究

结合云南省杨柳至宣威高速公路项目隧道洞碴为玄武岩的实际情况,以抗压强度作为评价指标,采用正交试验方法对玄武岩机制砂混凝土配比进行了优化,以明确玄武岩代替天然砂的最优配比。结果表明:当水胶比0.35、粉煤灰掺量5%、钢渣掺量10%、机制砂替代率50%、砂率43%时,在养护28 d后,混凝土的抗压强度为59.9 MPa,满足C50混凝土的要求;通过有效控制各掺量比例,可保证混凝土力学性能和工作性能最优。为类似的工程施工建设提供了参考。

高速公路机制砂沥青混凝土配合比设计研究

文章结合具体实例进行试验,确定机制砂沥青混凝土的优质配合比,从强度、抗收缩变形、抗渗性等五个角度出发,对比天然砂混凝土和机制砂沥青混凝土,最终得出的结论为与天然砂混凝土相比,机制砂沥青混凝土的力学性能更好,耐久度更强,成本更低,对环境更友好,具有更高的经济与环境效益。

砂土层占比对双U型地埋管换热器换热性能影响研究

以西安两处地源热泵项目为工程背景,基于恒热流线热源模型和斜率法,对双U型地埋管换热器(DUBTHE)开展现场岩土热响应试验(TRT),分析了砂土层占比、管径对DUBTHE换热性能的影响。结果表明:当砂层占比分别为16.71%,45.99%时,其岩土初始平均温度、综合导热系数分别为17.70℃,1.54 W/(m·K)和18.83℃,1.79 W/(m·K)|通过权重法计算的岩土综合导热系数是现场TRT测得的1.15~1.25倍;当砂层占比由16.71%增加到45.99%时,岩土初始平均温度和综合导热系数分别提高了6.38%和16.23%,并随着管径由25 mm增大到32 mm时,夏、冬季单位延米换热量分别提高了12.76%和35.61%|当砂层占比小于45%且地源热泵系统冷热负荷接近时,宜采用DN25 DUBTHE,当砂层占比大于45%且地源热泵系统热负荷大于冷负荷时,宜采用DN32 DUBTHE。

寒旱-盐渍土环境下风积沙混凝土的制备及性能研究

针对沙漠腹地与近沙漠区农业工程、基础设施建设原材料短缺、服役环境差、混凝土耐久性能差等问题,采用西部寒旱-盐渍地区的风积沙为原材料制备了C25风积沙混凝土(ASC),得到了最优配合比,并基于微观分析研究了盐冻、干湿循环耦合作用下ASC的耐久性能。结果表明:随着风积沙掺量从0增加到100%,ASC的损伤速度越慢,其抗盐冻、干湿循环耦合作用的能力也越好;高掺量(≥60%)ASC试件抗盐冻、干湿循环耦合作用的性能良好;高掺量ASC在寒旱-盐渍土地区道路与水利工程中具有较好的适用性。

采用MICP加固不同掺砂比例粉土的试验研究

针对微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)处理对象多为单一级配土体的现状,开展颗粒级配对MICP加固效果影响的试验研究.通过在粉土中掺入不同比例的标准砂来配置5种不同级配的土样.选用巴氏芽孢杆菌作为微生物,尿素和氯化钙作为胶结液来进行MICP处理.由于制样的密实程度会影响加固效果,将每种级配试样的干密度控制为5个水平.通过试验研究掺砂比例、密实水平等对加固效果的影响.结果表明:试样经过MICP处理得到了整体加固,在粉土中掺入一定比例砂土有助于提高水稳定性.掺砂比例和密实水平对CaCO_(3)生成量和无侧限抗压强度都有影响.在粉土中掺入适量的砂土颗粒有利于提高加固强度;但当砂土掺量过高时,对加固效果有不利影响.增加制样干密度在一定程度上有助于获得更高的强度,但加固强度并不完全取决于初始干密度或孔隙比.

聚丙烯纤维对机制砂混凝土拌和性能、抗渗性能影响及配合比优化

针对全部使用机制砂对混凝土拌和性能及抗渗性能的影响开展了相关试验;通过掺入不同尺寸的聚丙烯纤维,优化混凝土的拌和性能和抗渗性能,从而确定聚丙烯纤维的最优掺量及尺寸:掺量0.9 kg/m^(3)、尺寸6 mm+12 mm+19 mm。

全再生砂抹灰砂浆配合比设计方法研究

全再生砂的性能与河砂有较大不同,以全再生砂配制抹灰砂浆不能直接套用现有抹灰砂浆配合比设计方法,开展了不同单方水泥用量下全再生砂对抹灰砂浆性能影响的研究。结果表明:在单方水泥用量相同的情况下,全再生砂抹灰砂浆的需水量和28 d抗压强度均高于河砂砂浆;全再生砂抹灰砂浆用水量和28 d抗压强度随单方水泥用量变化的规律与河砂抹灰砂浆基本一致;根据试验结果,参考现有砂浆配合比设计方法,提出了全再生砂抹灰砂浆的配合比设计方法。