高掺量磷石膏道路基层材料配比设计及性能研究

按传统矿质混合料设计掺磷石膏道路基层材料难以大规模消纳磷石膏,为实现磷石膏在道路基层材料中大规模利用,通过骨料替代法进行高掺量磷石膏道路基层材料配比设计,确定适宜的碎石比(5~10 mm粒级与10~25 mm粒级质量比39∶61)后以不同掺量替代磷石膏基胶凝材料体系,再击实然后得出最佳含水率及最大干密度。通过对设计好的配比进行性能试验筛选,得出适宜配比为P85S60,养护28 d的试件抗压强度最大达5.39 MPa,体积变化率较低,且养护7 d后试件的体积增长稳定,体积变化率最终维持在0.5%左右,有利于现场道路施工应用。所有配比浸出氟、磷均满足《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)一级限值,相较于常规水泥稳定碎石材料,该道路基层材料浸出液的酸碱性不会额外增加不利影响。通过XRD和SEM分析可知,胶凝材料水化产生的钙矾石和水化硅酸钙包裹在未反应的二水石膏周围,另外针棒状钙矾石和水化硅酸钙填充微小孔隙,使得试件整体结构密实、强度增加、体积稳定性增强。

碳纤维水泥土压电性及传感器性能研究

国内外研究表明,在常规混凝土中加入碳纤维形成导电网络,可以使混凝土根据导电网络的变化感知自身应力应变、裂缝及损害,并提高混凝土强度和耐久性。鉴于碳纤维的自感知特性,提出碳纤维水泥土这一新型智能感知材料,通过无侧限抗压强度试验、电阻率试验、微观试验和模型试验,研究纤维掺量和纤维长度对碳纤维水泥土无侧限抗压强度和电阻率变化率的影响规律,并按最优配比制作碳纤维水泥土“传感器”,将此种传感器植入水泥土构件,建立传感器电阻率变化率与水泥土构件应力的函数关系,从而实现传感器对水泥土构件的应力监测。结果表明:在碳纤维水泥土材料的强度研究方面,碳纤维掺量和碳纤维长度均对碳纤维水泥土的无侧限抗压强度有影响,抗压强度随二者的增大均呈现先增大后减小的趋势。在试验范围内,2%为最优碳纤维掺量,6 mm为最优碳纤维长度;在碳纤维水泥土的电阻率变化率研究方面,碳纤维掺量为1%,纤维长度为3 mm时,试件破坏时的电阻率变化率最大,碳纤维水泥土的受压自感应灵敏度最好;埋入构件的传感器电阻率变化率与水泥土构件的应力之间存在明显的指数关系,通过建立基于电阻率变化率的应力预测公式,从而可以实现水泥土结构的受力状态监测。

二氧化硅对二次铝灰烧结制备镁铝尖晶石材料性能的影响

国内二次铝灰产量大,且总铝含量不低,堆放过程中受到雨水淋溶,导致自然水体被污染和土壤盐碱化等危害。在前期研究的基础上,以再生铝行业产生的二次铝灰为主要原料,采用固相烧结法开展二氧化硅含量对二次铝灰烧结制备镁铝尖晶石材料性能影响的研究,并采用XRD、SEM及红外谱图等手段分析烧结产物。研究结果表明,二次铝灰和氧化镁质量分数比为1∶0.2时,在1400℃条件下烧结,保温3 h,二次铝灰可以烧结制备镁铝尖晶石材料;二氧化硅对二次铝灰烧结制备镁铝尖晶石材料性能有影响,添加5%二氧化硅时,所得镁铝尖晶石材料性能最佳,体积密度为2.03 g/cm^(3),线变化率为0.42,抗压强度为91.1 MPa;含5%~20%二氧化硅的原料样品在1400℃烧结,烧结材料主要物相为MgAl_(2)O_(4),随二氧化硅含量增加,MgAl_(2)O_(4)衍射峰强度减弱,烧结体中出现较厚纤维状组织,材料致密性提高,适量二氧化硅的存在对二次铝灰烧结制备镁铝尖晶石材料起到促进作用;在烧结过程中,产物的晶胞常数和晶胞体积都经历先变大后减小的过程,也是离子溶进和溶出的过程。该研究中,二次铝灰能得到经济、高效的治理,既减少环境污染,又解决含铝资源紧张问题,对实现二次铝灰综合利用具有一定意义。

不同稳定剂对脱硫石膏基自流平性能的影响

研究了2种不同稳定剂和低黏度纤维素醚对石膏基自流平砂浆标准加水量、抗泌水性能、抗折、抗压强度以及尺寸变化率的影响。结果表明:稳定剂A对石膏基自流平砂浆抗泌水性能最好,其次为稳定剂B,而低黏度纤维素醚最差。相比于只添加纤维素醚的试块,添加了稳定剂B的试块1d抗折强度和1d抗压强度提高了17%和25%,7d抗折强度和7d抗压强度提高了17%和33%。而添加稳定剂A的试块相比较只添加纤维素醚的试块,28d抗折强度提升36%,28d抗压强度提升16%,相比较添加了稳定剂B的试块,28d抗折强度提升29%,28d抗压强度提升6.8%。同时添加稳定剂A和B的石膏基自流平砂浆尺寸变化率均要小于添加低黏度纤维素醚的石膏基自流平砂浆,且添加稳定剂A的石膏基自流平砂浆的尺寸变化率最小。

不同干湿作用下斜坡表层千枚岩劣化实验研究

甘肃白龙江流域、四川嘉陵江流域和云南小江流域等地区干湿气候特征复杂,泥石流沟道中边坡表层千枚岩易受干湿作用影响,发生崩塌脱落,为该类区域泥石流提供了丰富的物源物质。通过对研究区气候条件进行调查,选取极干-极湿、常规干湿、日常干湿等3种对岩石破坏极为有利的干湿条件,以泥石流沟壁表层千枚岩为研究对象,对其进行上述3种干湿条件养护,对循环后岩样的宏观形态、质量、纵波波速进行测试,并结合单轴无侧限抗压实验以及与新生成分的矿物分析,阐述了千枚岩分别在不同干湿作用下的劣化响应行为与机理,揭示了斜坡表层千枚岩对极干-极湿条件的劣化响应行为优于其他干湿作用的规律,为该地区泥石流灾害的区划评价和防治提供有益的参考。

冻融循环下钢渣粉水泥改良膨胀土室内试验研究

膨胀土遇水膨胀失水收缩,是一种不良的工程地质土体。本文采用水泥、钢渣粉和NaOH改良膨胀土,对其经受不同冻融循环作用次数的冻融循环试验,并将冻融试验后的改良膨胀土及未改良膨胀土进行体积、自由膨胀率、无侧限抗压强度等物理力学性质测试,同时进行微观电镜扫描分析,研究冻融循环作用下钢渣粉水泥改良膨胀土的物理力学特性变化规律。试验结果表明,在冻融循环作用下,改良后的膨胀土与未改良膨胀土相比,体积变化率明显降低。随养护龄期的增长,改良后的膨胀土在冻融循环作用下体积膨胀变小,随冻融循环次数的增加,体积变化率趋于平稳,自由膨胀率降低。冻融循环作用下,钢渣粉水泥改良膨胀土(ES-SSP-C)试样的无荷膨胀率较低,改良后的膨胀土较未改良膨胀土具有较好的抗膨胀性能,掺NaOH活性激发剂的钢渣粉水泥改良膨胀土(ES-SSP-C-SH)抗膨胀性能效果最为明显。

早期振动对混凝土强度影响的评价方法研究

利用数理统计中假设检验思想分析早期振动对混凝土强度产生影响的变化范围,确定产生影响的对比强度变化率计算公式。并根据混凝土强度发展的规律,提出采用混凝土强度变化趋势的对比强度趋势变化的分析方法来评价早期振动对混凝土强度的影响。

干湿循环下透水型生态混凝土硫酸盐侵蚀试验研究

对透水型生态混凝土在不同浓度硫酸盐干湿循环条件下进行了侵蚀试验,测定了透水型生态混凝土的抗压强度耐蚀系数、相对动弹性模量和质量变化率。并辅以SEM电镜和EDS成分分析,探究了不同浓度硫酸盐侵蚀下试件微观损伤过程和侵蚀破坏规律。试验结果表明:在硫酸盐干湿环境下,透水型生态混凝土的抗压强度耐蚀系数、质量变化率均呈现出先上升再下降的变化趋势。浓度越高,侵蚀破坏的周期越短。通过微观分析发现,试件侵蚀产物多为硫酸钠结晶、钙矾石和石膏以及少量碳化碳硫硅钙石结晶。此外,实验室烘干会加速试件本身和侵蚀结晶碳化,生成碳硫硅钙石结晶。

冻融循环下废旧轮胎颗粒改性膨胀土无侧限抗压强度试验

为了研究膨胀土的无侧限抗压强度与橡胶颗粒含量、冻融循环次数之间的关系,在控制含水率一定的条件下,对经历冻融循环的废旧轮胎颗粒改性膨胀土试样进行无侧限抗压强度试验。试验结果表明:在膨胀土中加入橡胶颗粒可在一定程度上提高膨胀土的无侧限抗压强度,并能降低其刚性;在同一冻融循环次数下,改性膨胀土的无侧限抗压强度随着橡胶颗粒含量的增大呈现先增大后减小的趋势,当橡胶颗粒含量为3%时,橡胶颗粒改性膨胀土的无侧限抗压强度最大;在同一橡胶颗粒含量下,改性膨胀土的无侧限抗压强度以及单次冻融循环对试样强度削弱作用均随冻融循环次数的增加而减小;当含水率为20%时,冻融循环条件下,改性膨胀土试样的尺寸变化率随橡胶颗粒含量的增大总体呈增大趋势;橡胶颗粒含量较低情况下(≤7%),膨胀土尺寸变化规律为"冻缩融胀";橡胶颗粒含量较高情况下(9%),膨胀土尺寸变化规律为"冻胀融缩"。

干湿循环下钢渣粉水泥改良膨胀土室内试验研究

为有效控制干湿循环作用下膨胀土的膨胀性,利用水泥钢渣粉掺合料改良膨胀土.通过室内试验,研究了纯膨胀土(Es)、水泥改良膨胀土(Es-C)、钢渣粉-水泥改良膨胀土(Es-SSP-C)和钢渣粉-水泥-NaOH改良膨胀土(Es-SSP-C-N)在不同养护龄期以及不同干湿循环次数下的无荷载膨胀率、体积质量变化率、无侧限抗压强度(UCS)等物理力学性质的变化规律,并结合扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)分析,对改良土内部的微观结构和物质进行探讨.结果表明:3种改良土的无荷载膨胀率均减少95%以上,膨胀达到稳定的时间缩短,其中:Es-SSP-C-N对膨胀土膨胀性的控制效果最佳;经干湿循环作用后,改良土的体积变化率控制在1.6%以内,减小85%,质量变化率远低于未改良土,其中Es-SSP-C的体积、质量变化率最稳定;3种改良土的无侧限抗压强度均有明显提高,其中Es-SSP-C-N的强度最高,Es-SSP-C对多次干湿循环作用下强度劣化的抵抗效果最优;但钢渣粉自身水化周期较慢,约为60 d,掺加少量NaOH可以有效激发其水化活性.

掺玄武岩纤维水泥稳定碎石抗冻性能试验研究

为了进一步研究掺玄武岩纤维水泥稳定碎石的抗冻性能,从纤维的体积掺量、试件的养护时间和水泥用量三方面因素对水泥稳定碎石混合料的冻融残留抗压强度比BDR与质量变化率Wn进行抗冻性能试验。试验结果表明,在玄武岩纤维掺量小于1.0‰时,试件的冻融残留抗压强度比BDR随着纤维掺量的逐渐增大而增大、质量变化率Wn随着纤维掺量的逐渐增大而减小;纤维体积掺量为0.6‰且水泥用量在4%时,冻融残留抗压强度比BDR出现了较大幅度增长现象。

煅烧氧化铝粉加入量对MgO-MgAl_(2)O_(4)-C滑板性能的影响

使用煅烧氧化铝粉等量取代电熔镁砂粉,经混炼、成型、干燥后制备了3组试样,并分别在实验室电炉中于550℃、750℃和1500℃裸烧。一组在生产现场与滑板砖一起埋炭烧成(1250~1400℃),一组留下。分别检测不同条件下烧成及干燥后试样的常温耐压强度、质量变化率和加热永久线变化率。结果表明,煅烧氧化铝粉加入量为6%左右较为合适。

酸性腐蚀对全尾砂胶结充填体物理力学性质的影响

为了探究酸性腐蚀对全尾砂胶结充填体物理力学性质的影响,采用工业浓硫酸分别配置pH为1,3,5的酸性溶液,将全尾砂胶结充填体放入酸性溶液中进行浸泡腐蚀,测试腐蚀后全尾砂胶结充填体的质量、纵波波速及抗压强度。结果表明:受酸性溶液腐蚀的影响,全尾砂胶结充填体抗压强度先增大后减小,在pH为1时充填体达到强度最大值的时间比pH为3,5时早;质量变化率在前30d出现先增大后减小再增大周期性变化,在30~60d阶段,pH为1时充填体质量变化率缓慢减小,腐蚀程度不断在增加;pH为3,5时充填体质量变化率则是减少后再增大;pH为3,5时纵波波速变化率在前30d快速增长,后30d增长缓慢,60d时变化率分别为16.63%、15.72%;pH为1时纵波波速变化率在前40d不断增加,并在40d达到最大值12.8%,随后开始急剧降低。

高性能混凝土抗硫酸盐侵蚀的试验研究

为了研究水灰比、砂率和矿物掺合料对混凝土抗硫酸盐侵蚀的影响,对一系列混凝土试块进行了干湿循环后的轴压试验,分析了不同次数干湿循环下试块抗压强度和质量变化规律。结果表明:砂率对硫酸盐环境下混凝土质量变化及抗压强度影响很小;水灰比越小,抗硫酸盐侵蚀能力越强;掺加矿物掺合料能明显改善混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能。