非连续级配骨料水工混凝土配合比设计与应用

水利工程建筑物混凝土配合比多采用连续级配骨料,但是,随着建筑行业多元化发展,砂石骨料筛分粒径更倾向于市场需求。在水利工程偏少地区,砂石筛分很难满足水利连续级配的要求,在特定区域需要使用非连续级配骨料混凝土配合比施工。文章通过对桐子林水电站泄洪消能系统技术改造工程现场非连续级配骨料试验及配合比的设计,并经现场实施验证,非连续级配骨料混凝土同比水利连续级配骨料混凝土物理性能偏差不大、工作性能有所降低,但在采用技术手段弥补的情况下,混凝土质量仍可达到优良水平。

采用间断级配骨料的碾压混凝土坝

采用间断级配骨料碾压混凝土筑坝,可以减少和消除填筑层间的渗漏、温度裂缝、干缩裂缝和骨料离析。这种混凝土,由单一级配的粗骨料构成骨架,在骨架空隙中充填分级的细骨料、水泥和水。细骨料颗粒的最大粒径,是粗骨料颗粒的最小粒径的1/8。不掺入很细的砂,以减小骨料的比表面积,进而减少水和水泥用量。这种混凝土水泥含量低、密实度高、坍落度小,根据骨料压实后的特性、材料的比重和设计要求的水灰比,就能简单地确定配合比,其优点可以充分补偿它对破碎筛分的额外要求。

针片状骨料含量对沥青混凝土骨料级配的影响研究

为研究针片状骨料含量对沥青混凝土骨料级配的影响,本文采用逐级填充法,选用骨架稳定性为衡量骨架级配优劣的唯一指标,考虑针片状含量为0%、20%、25%、30%、35%,利用垂直振动压实仪成型试件。结合加州承载比(CBR)值、骨架密度与空隙率综合评价骨架稳定性,以此确定各组粗骨料级配。采用合成级配的设计方法,将粗细集料进行全粒径骨料级配设计。结果表明,随着针片状骨料含量的增加,全粒径骨料骨架稳定性呈现先增后减的趋势,其中针片状骨料含量为30%的骨架稳定性最优,针片状骨料含量35%的稳定性最劣。

骨料级配对超高性能混凝土性能的影响

试验研究了不同粒径碎石(2~5 mm和5~10 mm)掺量对超高性能混凝土工作性能、力学性能、收缩性能和耐久性能的影响。结果表明:随着2~5 mm碎石掺量的增加,粗骨料超高性能混凝土的扩展度先增大后减小;2~5 mm与5~10 mm碎石质量比为4∶6时,粗骨料超高性能混凝土的力学性能最优;复掺2种粒径碎石可有效降低粗骨料超高性能混凝土的自收缩和干燥收缩,与单掺2~5 mm碎石的混凝土相比,自收缩率最大降幅为34.3%;与单掺5~10 mm碎石的混凝土相比,当2~5 mm碎石掺量为40%时,电通量下降了52.6%,氯离子扩散系数下降了50.0%。

沥青路面车辙受不同骨料级配影响试验研究

通过研究骨料级配差异对稀薄沥青覆盖层(TAO)车辙特性的影响,可测试沥青路面车辙受到不同骨料级配的影响情况。研究过程包括聚合物改性沥青的制备,采用超铺混合物设计系统确定混合物的体积比,采用轮跟踪(WT)试验确定制备混合物的车辙深度特性。结果表明:骨料级配对增加沥青路面薄层罩面养护技术中的几种混合物的抵抗永久变形起着至关重要的作用,此外,在整洁的沥青中加入15%的废轮胎橡胶粉会提高混合物抵抗永久变形的能力,含有低密度聚乙烯(LDPE)的聚合物改性沥青硬度有所提升。因此,推导出利用废聚合物的改性沥青优化骨料级配可以明显限制车辙的产生。

骨料级配影响下的水泥砂浆孔隙结构及力学特征

为了研究骨料级配对砂浆孔隙结构及力学特征的影响,基于核磁共振(NMR)技术分析不同骨料配比下的水泥砂浆的孔隙结构特征,并进行力学测试,讨论孔隙结构与力学强度、骨料级配与孔隙结构和力学强度的关联特征。结果表明,骨料表面积与体积比(SVR)为水泥砂浆总孔隙度的主控因素。骨料强度是砂浆抗压强度的主要影响因素,而拉伸强度与界面过渡区强度和骨料颗粒之间的增强效应有关。砂浆的抗压强度、拉伸强度均与较大孔隙的关联性更强,且砂浆孔隙结构、力学强度的形成主要与SVR有关。

粗骨料粒径和级配对混凝土力学性能的影响研究

探讨了粗骨料粒径和级配对混凝土力学性能的影响。首先,分析粗骨料的基本物理性能,包括密度、吸水率、强度、颗粒形状、粒径分布和耐久性。其次,针对再生混凝土的配合比设计进行了研究。结果表明,粗骨料粒径对混凝土坍落度和强度产生影响,较大的粒径会降低混凝土的坍落度但提高强度,而较小的粒径则相反。最后,讨论了粗骨料级配对混凝土力学性能影响。

骨料级配对不同等级混凝土的性能影响

通过紧密堆积密度理论对粗骨料级配进行改良,得到粗骨料的堆积密度、空隙率,并通过查验资料,计算粗骨料的比表面积。探究骨料级配对混凝土性能的影响。结果表明,通过堆积密度、空隙率和比表面积,可以确定粗骨料级配的最优级配,改变粗骨料级配能够明显影响不同等级混凝土的流动性,对不同等级混凝土的力学性能也有一定影响,改变细骨料级配对低等级混凝土的流动性影响较大,对高等级混凝土的流动性影响较小。

骨料级配对稀薄沥青覆盖层抗车辙性能的影响

稀薄沥青覆盖层(TAO)是一种常用的沥青路面修复技术,其抗车辙性能与骨料级配密切相关。为探究骨料级配差异对TAO混合料抗车辙性能的影响,采用AC-16沥青混合料,设计了最大公称粒径相同的3种骨料级配并对成型试件进行室内车辙试验,设计了5种不同的4.75 mm、2.36 mm通过率级配并对成型试件进行汉堡车辙试验。研究结果表明:骨料级配对TAO的抗车辙性能起着重要作用,混合料骨料级配越细,其内部骨架越难以形成,导致沥青混合料抗车辙能力降低。因此,通过在一定范围内增加粗骨料含量的方式来优化沥青混合料级配,可以明显地提升TAO的抗车辙性能。此外,增大级配4.75 mm、2.36 mm的筛孔通过率,会使沥青混合料击实空隙率减小,使汉堡车辙深度更大,导致其抗车辙能力下降;且当空隙率<4%时,汉堡车辙深度受空隙率影响更加显著;因此,在实际的工程应用中可通过减少级配4.75 mm、2.36 mm的骨料含量来大幅提升TAO的抗车辙能力。

水灰比和骨料级配对透水混凝土性能影响的试验研究

水灰比和骨料级配的改变对透水混凝土性能的影响效果十分明显,二者作为透水混凝土的基本配合比影响因素,主要研究了不同水灰比和不同骨料级配对透水混凝土性能的影响。采用体积法进行透水混凝土基准配合比设计,通过分析不同因素对物理性能、力学性能和透水性能的影响,结果表明:在同一骨料级配下,连续孔隙率和透水系数随着水灰比的增大而减小,抗压强度先增大后减小;在同一水灰比下,单一骨料级配透水系数和连续孔隙率较大。在混合级配中随着9~14.5 mm粒径骨料占比的增加,透水混凝土的连续孔隙率和透水系数均表现为下降趋势,而抗压强度表现为先增加后减小。并通过数据拟合分析了连续孔隙率、抗压强度和透水系数三者之间的关系。

骨料级配及碱含量对水工混凝土性能影响分析

文章利用砂浆棒快速法探讨不同碱含量砂浆试件的膨胀率发展规律,并结合工程实际配合比配制湿筛一、二、三级配混凝土试件,探究碱骨料反应受不同骨料级配的影响作用。结果表明:砂浆试件膨胀率受碱含量影响显著,碱骨料反应膨胀率受骨料粒径的影响程度随养护龄期的延长而下降,最终膨胀率相差不大,为保证水工混凝土质量必须严格控制碱含量。

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。

考虑骨料级配的混凝土靶板接触爆炸破坏模式

基于Voronoi技术建立混凝土靶板三维细观模型,并利用有限元软件对混凝土靶板在接触爆炸载荷作用下的动态响应及损伤破坏进行了模拟研究。模型考虑了骨料粒径、体积分数、级配等细观因素,真实地反映了高强度骨料和低强度砂浆对混凝土材料动态力学性能的影响。通过与参考实验结果对比可知,该细观模型可以对混凝土靶板的爆坑尺寸和破坏形貌等特征进行有效描述。在此基础上,分析了骨料级配对混凝土靶板塑性变形及破坏模式的影响规律,并对骨料在混凝土靶板爆炸响应过程中的影响机制展开讨论。研究结果表明:冲击波在混凝土靶板内部的球面传播特性受到骨料的干扰,混凝土靶板的损伤分布具有随机性。连续级配和间断级配骨料分布下,混凝土靶板受到骨料级配的影响较小,其破坏尺寸相差较小,破坏模式呈现明显的剥落特征;而单级配骨料分布下,混凝土靶板受到骨料级配的影响较为显著,其破坏尺寸变化幅度较大,破坏模式表现出明显的贯穿特征。此外,单级配骨料分布的混凝土靶板内部产生的约束力更大,其塑性变形能力较差。该研究成果将在细观尺度为混凝土的抗爆性能评估与结构优化设计提供重要的理论与工程应用价值。

非连续级配再生粗骨料自密实混凝土的工作性能试验研究

为了研究非连续级配再生粗骨料自密实混凝土的工作性能,采用控制变量法,研究了再生粗骨料取代率、砂率和经时损失对其工作性能的影响。试验结果表明:非连续级配的再生粗骨料可以配制出满足工作性能要求的自密实混凝土。当再生粗骨料取代率为50%时工作性能最好;当砂率为45%时,新拌混凝土的工作性能最好;随着时间的延长,新拌混凝土工作性能下降,添加适量的聚羧酸高性能减水剂可以恢复其坍落扩展度;给出的坍落扩展度经时损失公式计算简单,计算结果准确,可以作为新拌混凝土经时损失评价的参考。

骨料级配对水工混凝土保塑性和强度的影响研究

文章通过级配最优组合和对比基准配合比,试验探究了骨料配组合对水工混凝土强度、保塑性和浮浆厚度的影响,通过优化确定特大石、大石、中石、小石的优化级配为20∶30∶22∶28,优化后的骨料级配既解决了小石弃料浪费和料原不平衡的问题,还可以保证工程施工及骨料生产能力实际需求,有利于降低工程投资成本。

骨料级配对再生骨料透水混凝土性能的影响研究

从骨料紧密堆积理论和粒子干涉理论入手,提出了级配骨料各粒级的质量百分数范围,开展了级配再生骨料复配与性能测试,并对采用级配再生骨料和单粒级再生骨料配制的透水混凝土试件外观状态、力学性能、透水性能进行研究分析。结果表明:基于紧密堆积理论的连续级配骨料空隙率为42%~46%,低于原单粒级再生骨料的平均理论空隙率7%~15%;基于粒子干涉理论的级配骨料,其空隙率与骨料粒级的分级数量、骨料的粒径比密切相关:骨料粒级分级数越多、粒径比D大/D小越大,级配骨料空隙率越小。采用单粒级再生骨料配制透水混凝土,其抗压强度随骨料粒径增大呈先增大后减小的趋势,透水性能变化趋势与之相反。采用级配再生骨料配制透水混凝土,其抗压强度随级配再生骨料空隙率减小呈增大趋势,连通孔隙率和透水系数随级配再生骨料空隙率减小呈减小趋势。

骨料级配对膨胀珍珠岩-玻化微珠保温砂浆性能的影响

研究了膨胀珍珠岩与玻化微珠复合骨料颗粒级配对保温砂浆工作性能、力学性能、保温性能以及耐久性的影响。结果表明,骨料级配对保温砂浆的工作性能和力学性能影响较大。当膨胀珍珠岩与玻化微珠比例各为50%时,保温砂浆的力学性能和耐久性能最好;当膨胀珍珠岩比例为30%时,保温砂浆的保温性最佳。合理的骨料级配能有效提高保温砂浆的强度,并改善砂浆的工作性能和耐久性能。

骨料级配对于透水混凝土抗压强度的作用机理

采用体积法进行不同骨料级配透水混凝土的配合比设计,控制试验组的孔隙率保持相同。测试透水混凝土28 d抗压强度,并结合试块破坏的特征,分析得出:随着小粒径骨料含量的增多,抗压强度总体增高,5~10 mm骨料含量为75%的抗压强度比含量为25%高34.06%;随着细小骨料含量的增多,透水混凝土受压时端部或角部的应力集中现象减弱,而试块承压面面积趋于稳定增大,从而使透水混凝土的抗压强度得以提高,抗压强度最高时可达18.5 MPa。因此透水混凝土宜采用堆积比较密实的小粒径骨料以保证其强度空间分布均匀。

均匀设计在SMA骨料级配设计中的应用

采用均匀设计方法 ,对 SMA混合料骨料级配进行了优化设计。进行了高温车辙试验和低温弯曲试验 ,通过对试验结果回归分析处理 ,得到了关于 SMA最佳骨料级配。

混凝土骨料级配对抗压强度影响的数值模拟

将混凝土粗骨料分档组配,并建立了9个不同组配比例的混凝土细观数值模型,以便模拟混凝土粗骨料在分档比例不同的情况下,对混凝土抗压强度的影响情况。利用有限元分析系统MFPA2D,模拟了混凝土在单轴受压状态下的破坏过程。结果显示,分档比例不同,会直接影响混凝土的抗压强度。通过与物理试验结果对比,验证了数值模拟方法的可行性。