基于粗集料抗变形性能的级配优化试验方法

文章从多级嵌挤密实级配(MDBG)粗级配出发,逐一改变各筛孔通过率,并借鉴土工击实法成型试件,制备出了一种高抗变形能力的沥青混合料,然后利用静载压入试验和动载压入试验研究了荷载、不同粗集料级配对嵌挤结构抗变形能力的影响。研究结果表明,在各档粗集料间的比例为7:29:35:29的级配下,嵌挤骨架结构具有最强的抗变形能力。此基础上,对粗集料含量与结构抗变形能力的关系进行了研究,研究内容将为沥青混合料路面的性能改进提供重要依据。

基于CMP模型的人工砂混凝土级配优化研究

混凝土骨料颗粒级配的优劣直接影响混凝土成型质量。以人工砂混凝土骨料级配为研究对象,采用CMP(Concrete Mixture Proportioning)可压缩颗粒堆积模型对人工砂混凝土中的细骨料和粗骨料进行级配优化,并对优化级配和常规级配的砂浆及混凝土性能展开研究,分析级配优化对水泥基材料性能的影响。结果表明,优化级配的砂浆在流动性、抗压强度、抗折强度、孔隙率等性能指标上均有提升,优化级配的混凝土在强度、孔隙率、氯离子电通量等性能指标上均高于常规级配混凝土。

裂化催化剂级配优化后对加氢尾油影响分析

中国石化海南炼油化工有限公司(以下简称海南炼化)加氢裂化装置于2017年大检修期间对原催化剂FF-46与FC-16B采用器外再生后重新装入反应器并补充新的精制剂FF-66与裂化剂FC-80。通过FRIPP对催化剂的级配作优化调整后,根据裂化剂FC-80具有良好的环状烃开环与优异的的芳烃加氢饱和特性,加裂尾油的黏度指数提高了20,尾油中BMCI值(芳烃指数)降低8,但加氢后的尾油凝点提高10℃,作为润滑油基础油。下游装置的进一步的临氢异构脱蜡后产品的凝点在-20℃以下,加氢后的产品性能满足要求。

基于响应曲面法的大掺量RAP厂拌热再生沥青混合料级配优化设计

为避免对沥青混合料进行级配设计优化时采用经验法所选最优级配曲线不足,基于响应曲面法对级配类型AC-20大掺量(30%)RAP厂拌热再生沥青混合料进行级配优化设计,得到当集料19 mm筛孔通过率为97.2%、4.75 mm筛孔通过率为39.3%、0.075 mm筛孔通过率为6.0%、油石比为4.48%时,所得配合比为最优设计结果,最优条件下模型预测值为空隙率4.00%、间隙率为13.17%、饱和度为70%、稳定度为11.75 kN.试验证明:实测值与模型预测值之间相对误差较小(均不大于3%),说明建立的二阶模型拟合结果较好;响应曲面法可对沥青混合料配合比设计进行有效预测,并给出40%~70%RAP掺量的级配优化结果.

高浓度煤矸石胶结充填材料骨料级配优化研究

骨料占充填料浆体积的2/3左右,是影响胶结充填材料性能的重要因素。综合利用扫描电镜SEM、EDS能谱分析、X荧光光谱分析(XRF)、X射线衍射分析和傅里叶变换红外光谱(FTIR)五种微观分析手段,对煤矸石骨料的微观形貌、元素组成、氧化物含量和矿物组成进行了分析探究。该煤矸石的成分和矿物结构决定了其具有一定的强度,作为胶结充填材料骨料使用能够产生良好的骨架强度。为改善煤矸石胶结充填材料的流动性和可泵送性,对煤矸石破碎骨料的颗粒级配进行了筛分析试验,并利用ORIGIN软件对颗粒级配进行非线性回归分析。借鉴混凝土配合比设计的经典理论,对煤矸石破碎骨料进行了优化设计,优化后的骨料级配递减指数n=0.4093,<0.3 mm的骨料占比为17.67%。试验对比了经优化的骨料和未优化的骨料配制的胶结充填材料的工作性和凝结硬化后的强度,经优化了的骨料配制的胶结充填材料流动性更好(坍落度为260 mm,扩展度为590 mm)、泌水率低(仅为4.3%)、凝结硬化后的强度合适(28 d抗压强度为5.81 MPa),工作性能与未经过优化的胶结充填材料相比性能有了很大的提高。研究配制的高浓度煤矸石胶结充填材料在晋能控股某矿采空区进行了充填施工,充填材料易于泵送,管输顺畅,未发生堵管现象。

基于分形理论的堆石料级配优化研究

建立颗粒粒径的质量分布分形模型,收集不同堆石坝工程32条堆石料级配曲线,统计分形维数D的分布特性。各堆石坝工程堆石料级配具有良好的分形特性,可考虑将D作为反映和描述堆石料级配特性的新指标,D在2.348~2.699之间,大多数堆石料的分形维数在2.6左右。以古水垫层料为研究对象,设计了6组不同分形维数的级配曲线,采用随机颗粒不连续变形方法（SGDD）研究不同分形维数对堆石料压实性能和宏细观力学特性的影响。分形维数从2.0到2.8,孔隙比呈先减后增趋势,在D=2.7时压实性能最优,而力链的非均匀程度随分形维数的增大而增大。综合考虑试样压实性和力链的非均匀程度,确定D=2.7时的级配为优化级配。

路用改性沥青AC-13混合料的级配优化

采用正交试验设计方法,对特立尼达湖沥青(TLA)的改性沥青AC-13混合料的配合比进行了马歇尔试验研究,采用极差分析方法分析了每个因素水平对混合料的物理-力学性能的影响,提出了优化的TLA改性沥青AC-13混合料级配范围。研究结果表明:影响TLA改性沥青AC-13混合料的毛体积密度、空隙率和沥青饱和度的主要因素是油石质量比;而影响TLA改性沥青AC-13混合料的矿料间隙率、稳定度、流值的主要因素是2.36 mm通过率;采用优化级配的TLA改性沥青AC-13混合料具有优良的高温稳定性、水稳定性、抗渗性和抗滑性,可应用于中国高速公路沥青路面工程中。

基于抗车辙稳定性的多孔沥青混合料级配优化

为了对多孔沥青混合料进行级配比选和优化,基于离散单元方法建立粗集料骨架结构的力学模型,对空隙率相近但级配不同的PAC-13骨架结构进行虚拟试验,并通过粗集料的CBR,混合料的车辙、剪切、飞散、劈裂等室内试验进行验证.试验结果表明:空隙率相近但级配不同的多孔沥青混合料骨架结构的力学性能、高温稳定性、抗飞散性能差异显著;对于PAC-13,将9.5～16mm和4.75～9.5mm的颗粒含量之比定义为粗值,粗值大有利于混合料的高温性能,粗值小有利于混合料抵抗飞散;推荐PAC-13的最佳粗值区间为0.8～1.1,并根据这一指标优化了多孔沥青混合料的级配范围,将9.5mm筛孔通过率由60%～80%调整为56%～68%;优化后粗集料骨架结构的力学性能和混合料的抗车辙稳定性显著提高.

再生骨料水泥混凝土的级配优化试验研究

研究了5种再生骨料级配对混凝土强度的影响,试验表明,较小的最大公称粒径对混凝土强度有利.提出了微粉体系级配范围和关键粒径的概念,研究了硅灰单掺、矿渣和硅灰复掺、粉煤灰和硅灰复掺以及这3种掺和料复掺时的优化级配.指出了硅灰对获得紧密堆积体系不可缺少,且掺和料复掺时比硅灰单掺更为有效,这为堆积密实度计算结果所证实.流变学参数测定结果也表明,双掺15%(质量分数,下同)硅灰和15%粉煤灰时,浆体屈服应力和塑性粘度最小,因而具有最优级配.

矿物掺合料的颗粒级配对混凝土强度的影响(Ⅱ)——矿物掺合料级配优化对混凝土强度的影响

通过粗细不同的粉煤灰、钢渣和矿渣按5:3:2(质量比)混合并以之替代50%水泥制备混凝土并对其进行性能研究。表明粉煤灰、钢渣和矿渣之间存在着一个最佳的颗粒级配体系。通过3种矿物掺合料级配复合,可以将粉煤灰、钢渣等低活性工业废渣高比例引入混凝土的制备过程中,同时使混凝土的早期强度特别是7d抗压强度显著提高,使含50%矿物掺合料的混凝土达到C40强度等级。另外,由于矿物掺合料的级配优化使混凝土的密实度明显提高,混凝土浆体中有害孔的数量明显减少,混凝土的孔结构因此得到改善。

ATB—25沥青混合料级配优化

以混合料骨料填充理论为基础,运用理论计算的手段给出了高温多雨大交通量高速公路沥青路面下面层用ATB—25的合理级配范围,并且根据生产实践对级配进行了优化。与规范规定的级配范围相比,优化后的ATB—25混合料级配范围,适当提高了级配下限的细集料比例,保证了ATB—25混合料的密实性;且大幅度减少了级配上限细集料比例,使ATB—25混合料始终处骨架密实结构,提高了ATB—25混合料的高温抗车辙性能。同时,ATB—25矿料级配骨架密实结构理论分析与试验验证表明,考虑正常的施工偏差,优化后的级配范围始终处于骨架密实结构,高温稳定性和水稳性能可以得到保证,可以应用在我国高温多雨大交通量高速公路的下面层中。

应用RRSB方程模数实现尾砂级配优化的研究

为实现充填料浆中尾砂级配的优化,从研究表征尾砂的粒度特征方程入手,通过试验和计算确定RRSB分布方程模 数n与充填料浆流动性之间的关系。结果表明,当n=0.675～0.7时,所配制的浆体流动性较好,充填物料的堆积率较高,充填体 质量好。

水泥就地冷再生基层的级配优化设计

现行规范中无机结合料稳定冷再生混合料级配范围过宽,对设计者的指导意义较弱。本文采用N法、I法和K法对水泥就地冷再生基层级配进行研究,然后利用贝雷法CA、FAc、FAf三参数进行级配优化,结合混合料在击实和现场压实过程中的压碎情况,对理论级配范围进行修正,得到了工程上适用的级配范围。在黄河堤顶道路郑州段旧路基层为水泥稳定碎石的沥青路面进行了实体验证,在工程级配范围内设计了粗、中、细3组级配,经室内7 d无侧限抗压强度、劈裂强度、抗弯拉强度、刚度、干缩和温缩等路用性能验证,得到最佳配比为中级配,即10~30 mm碎石、石屑、铣刨料比例为20%、6%、74%,水泥剂量为4.5%,最佳含水率为6.5%。考虑到就地冷再生路拌法施工的实际情况,现场将水泥剂量增加1%,即采用5.5%,最佳含水率为8.2%,最大干密度为2.169 g/cm3,经试验段检测各项指标均较好地满足规范要求。

骨架密实型沥青混合料级配优化设计

以骨架密实级配为研究对象,探讨集料级配与沥青混合料骨架稳定性之间的联系,提出骨架密实级配优化设计方法。运用分形级配理论对SMA型级配进行分析,得出各级配粗、细集料的组成特点。采用离散单元程序建立骨架密实级配的直观离散元数值模型,推导了模型颗粒生成的计算式,并进行骨架结构稳定性虚拟试验。得出优化骨架密实级配的分维数范围以及分维数对骨架结构稳定性的影响,可以为骨架密实级配优化设计提供参考。

矸石膏体粗集料级配优化试验研究

在矸石膏体充填开采中,粒径为5~25 mm的矸石占矸石膏体总质量的30%~40%,其粒径级配对矸石膏体力学性能具有重要影响。为了得到粒径为5~25 mm矸石的最佳级配,根据Talbol理论进行连续级配设计,制得矸石膏体浆料,对其可泵性进行测定;然后将其制成矸石膏体试样,标准养护28 d后,对其进行单轴压缩试验以测定其抗压强度、弹性模量等。结果表明,保持矸石、粉煤灰、水泥占膏体总质量的62.5%,29.2%,8.3%,并取粒径为0~5 mm的矸石占矸石总质量的40%时,随着Talbol幂指数逐渐增大,膏体浆料的坍落度及扩展度具有先增大后减小的变化趋势;泌水率具有逐渐增大的变化趋势;膏体试样的抗压强度和弹性模量具有先增大后减小的变化趋势。结合膏体可泵性及力学性能测定结果,当Talbol幂指数为0.5时,粒径为5~10,10~15,15~20,20~25 mm的矸石分别占矸石总质量的37.9%,8.5%,7.2%,6.4%,即为矸石膏体粗集料最佳级配。

AK16抗滑表层的矿料级配优化

针对高速公路沥青路面 AK1 6抗滑表层的早期损坏问题 ,通过对 AK1 6混合料的级配与抗滑性、防水性、抗车辙性、耐疲劳性、施工性能等各项路用性能的关系的研究 ,提出满足各项路用性能的合理级配。

建筑垃圾制备膏体充填材料骨料级配优化

建筑垃圾用作井下充填材料,不仅可以消除其大量堆放造成的环境危害,而且可以解决矿山采空区充填材料不足的问题,有效维护采场安全。采用土工试验的方法,测试了建筑垃圾的基本物理性质。针对建筑垃圾一次破碎中间粒径缺失问题,提出了新的破碎工艺,即将一次破碎后粗骨料的1/3二次破碎至15 mm以下后回混,能够得到级配良好的骨料。根据膏体材料强度及流动性能要求,选用建筑垃圾制备骨料,普通水泥作为胶凝材料,粉煤灰作为添加料,制备合格的膏体材料,开展单轴抗压试验和坍落度试验。结果表明:使用建筑垃圾制备骨料时,控制粉煤灰掺量为15%、水泥掺量为10%、含水率在27%~28%之间,膏体材料的坍落度为21.5~24.0 cm,得到的充填体3 d单轴抗压强度为1.23 MPa、28 d单轴抗压强度为3.55 MPa,能够满足膏体材料对强度和流动性能的要求。

AC-20改性沥青混合料矿料级配优化研究

为了提高AC-20改性沥青混合料的抗车辙能力,应用Marshall正交试验设计方法,通过方差分析,研究了中面层改性沥青混合料矿料级配中各筛孔及其不同通过率与不同油石比对马歇尔性能指标的影响,提出了优化的SBS改性沥青AC-20混合料工程设计范围。研究结果表明,油石比、0.075 mm通过率对空隙率和饱和度影响都是高度显著的;0.075 mm、9.5 mm、2.36 mm筛孔通过率是影响毛体积相对密度和矿料间隙率的主要因素;9.5 mm筛孔通过率对马氏各性能指标影响作用较大;室内试验和工程实践证实了采用优化矿料级配具有更好的路用性能,70℃动稳定度接近4000次/mm,可应用于中国高速公路沥青路面中。同时对提高AC型沥青混合料设计水平具有现实意义。

AC-25沥青混合料矿料级配优化及应用研究

为提高AC-25沥青混合料路用性能,应用正交试验设计,研究了各因素水平对马歇尔性能指标的影响,提出了优化的AC-25矿料级配工程设计范围。结果表明,2.36mm筛孔通过率是空隙率、毛体积相对密度、矿料间隙率和稳定度的主要影响因素;混合料性能指标主要受控于细集料(<2.36 mm)的级配组成和含量的变化。通过相关力学性能和实体工程检验,证明了采用优化的AC-25混合料级配具有良好的骨架密实特性、高温抗车辙性能和力学行为特性,可应用于高温多雨地区高速公路沥青路面中,对提高混合料组成设计水平和沥青混合料质量控制具有指导借鉴作用。

水泥稳定碎石级配优化设计及试件成型方法对试验结果的影响

结合工程实际,在满足规范要求和考虑抗裂性能的前提下,调整并优化得到骨架密实型半刚性基层矿料的级配,按照该级配采用不同的成型方法成型试件,进行无侧限抗压强度试验.试验结果表明,振动击实法确定的最小水泥用量比静压法确定的最小水泥用量要小,而且更能模拟施工中的压实情况,因此对于施工质量控制更具有指导意义.