基于探地雷达时频特征的水泥路面脱空识别

脱空病害在水泥路面中不可避免,危害路面结构安全性,迫切需要建立脱空病害区域的准确定位方法。采用探地雷达(GPR)为无损检测工具,通过GPR信号时频特征的提取和正反演实验构建了脱空病害的特征数据集,将特征集进行PCA降维,以PCA主元为输入、正常和脱空为输出分别建立SVM和ANN脱空识别模型;在获得脱空的GPR信号上提出窗口能量法判断脱空区域的深度,在实际路面上对脱空识别进行验证。结果表明:时频特征可表征脱空病害,包含病害的部分数据集更适合用于建模识别;ANN的识别准确度优于SVM,窗口能量法可有效定位脱空区域的深度,并对噪声具有一定的鲁棒性,在室内模型中定位精度平均误差1.51%。研究结果可为路面精准养护提供科学依据。

负载不同引气剂的SiO_(2)复合材料的制备及其在水泥基材料中的应用

本文以4种不同结构的阴离子引气剂为模板剂来制备负载引气剂的SiO_(2)纳米颗粒,在硅源水解过程中引入(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷,并通过静电相互作用吸引更多的阴离子引气剂,验证该制备方法对负载各类阴离子引气剂的可行性,同时探究引气剂的结构对复合产物及其应用性能的影响。结果表明:4种负载引气剂的SiO_(2)复合材料均能在溶液中表现出缓释效果,在砂浆中提高气泡的稳定性,抑制2 h内含气量的损失,优化硬化试块的气孔参数。表面活性剂分子和胶束的空间体积显著影响着产物的粒径和表面活性剂的负载率,进而影响SiO_(2)复合材料在溶液中的释放量以及在砂浆中的稳泡效果。

水泥路面脱空区域GPR信号的时频域分析

水泥路面脱空是导致路面板块断裂的主要因素,若能及早确定脱空区域的范围,则可为水泥路面结构安全性的力学分析提供依据。以水泥路面脱空病害为研究对象,采用正演模拟方法研究了不同脱空形状以及不同填充物质对GPR(探地雷达)响应信号的影响;采用编程软件设计了探地雷达(GPR)信号处理模块,使用连续小波变换(CWT)提取脱空区域的信号特征,对病害区域进行了3D重构;并将上述方法在构建的室内脱空模型上进行了验证。结果表明,设计的后处理软件可实现GPR信号的后处理功能,为正演和反演数据的信号分析提供有效工具;经过CWT处理后的脱空与正常路面的GPR信号在时频域差异明显,CWT图谱能量集中区域可表征脱空的深度和范围,CWT结果还可用于3D可视化分析,为解译脱空区域范围以及判断是否含水提供参考,这为GPR信号解译提供了新的处理手段。

基于振动传递率函数的水泥混凝土铺面脱空识别方法

为提高水泥混凝土铺面脱空识别的准确性和便捷性,提出一种基于振动传递率函数的板底脱空识别方法。首先,建立了九块板全尺寸铺面结构三维有限元模型,获取冲击荷载作用下铺面板的多点加速度响应;其次,在2个振动传递方向上,分别计算相邻2个测点间的振动传递率函数,分析特定频段内传递率函数的差异,并提出传递率损伤指标(transmissibility-damage indicator,TDI)及其矩阵表达式;最后,计算分析11种不同脱空形式、程度下TDI矩阵的差异,并分析测点布设方式、信号噪声水平对TDI矩阵的影响。结果表明:该脱空判定指标能较好识别定位板角和板边局部脱空。所得TDI矩阵在板角脱空的2个传递方向均十分显著,在板边脱空的垂直脱空边方向较为显著;对于板中脱空,2个传递方向上的TDI矩阵均无法有效识别。板中脱空的分布与TDI矩阵的分布一致性较差;对于多区域脱空,其计算得到的TDI矩阵与单区域脱空类似,对于板角和板边局部脱空均能有效识别;测点布设越密,TDI矩阵的分布与脱空分布的一致性越高。然而,该识别方法对噪声水平较为敏感,噪声水平越高,识别精度越低,需要较高精度的传感器或设备予以支撑。

基于空隙率数值模拟的水稳碎石级配研究

为了确定空隙率最小的CTB-30水泥稳定碎石级配,通过简化模型参数构建了离散元PFC3D的空隙率数值试验模型,粗集料级配采用数值试验确定,细集料级配通过i法确定,确定了空隙率最小的CTB-30级配,对CTB-30级配进行了力学性能验证与芯样强度测试。结果表明:19~31.5 mm、9.5~19 mm与4.75~9.5 mm三档集料空隙率最小的配比为42∶28∶30,i为0.75时细集料空隙率最小,粗、细集料的最佳比例为67∶33。采用重型击实法成型试件,在5%的水泥剂量下,与骨架密实级配中值、悬浮密实级配中值相比,空隙率最小的CTB-30级配的最佳含水率分别降低0.2%、0.4%,最大干密度分别提高0.018 g/cm^(3)、0.039 g/cm^(3),无侧限抗压强度分别增加3.8%、9.1%,劈裂强度分别增加5.7%、3.4%。通过试验段总结了施工要点,芯样检测结果超过室内试验结果,施工观感符合预期。

基于CT技术的水泥稳定碎石微裂程度控制模型

为探究水泥稳定碎石材料内部细观空隙特征变化对微裂程度的影响,借助CT无损检测技术提取微裂后水泥稳定碎石试件空隙特征参数,采用灰熵关联度探讨水泥稳定碎石空隙参数与微裂程度关联性,建立空隙数量与微裂程度灰色关系模型。结果表明:延长振动时间,面空隙率呈现先增大后减小趋势、微裂程度呈现先增长后降低趋势。微裂后水泥稳定碎石试件相比未微裂试件空隙数量有所增加,且微裂作用对面积在0~0.1 mm^(2)范围内的空隙影响最为显著。圆度在0~0.2范围内空隙占比随振动时间延长逐渐增大,微裂后空隙分形维数均大于未微裂试件,且材料内部空隙形状趋于复杂化。空隙数量与微裂程度关联度最高。基于上述结果建立的微裂程度GM(1,2)预测模型可为水泥稳定碎石微裂技术细观层面研究和应用提供理论参考。

水泥混凝土路面板底脱空无损检测技术研究

为了进一步明确落锤式弯沉仪(FWD)和探地雷达(GPR)进行水泥混凝土路面板底脱空的无损检测方法和判断标准,基于2种方法的测试原理分析,分别提出了弯沉比值法和雷达信号畸变特征分析法进行路面脱空判定,并对两种脱空检测技术进行了工程应用。结果表明,两种检测技术判定结果具有较好的一致性,由于GPR检测速度快且为连续性检测,更适合运营道路水泥混凝土路面板底脱空检测。

水泥路面脱空检测和注浆性能分析

使用落锤式弯沉仪(falling weight deflectometer,FWD)测试水泥混凝土板中、板边、板角弯沉,分析了不同判定依据和检测位置对FWD在水泥路面上脱空检测稳定性的影响.基于探地雷达和钻芯对FWD判断路面脱空的准确性进行了验证,并对路面进行注浆试验.结果表明:FWD的荷载等级对弯沉和脱空判断结果影响较小;不同板边位置测试弯沉后判断脱空的结果具有较大差异.路面脱空通常表现为垫层以下路基呈不密实状态,FWD法能够检测路面1~2.7 m深度内的脱空.浅层注浆可以有效补强路面承载力,进一步增大注浆深度对承载力补强的增益效果不明显.

水泥混凝土路面常见病害及养护施工技术研究

水泥混凝土路面由于具有刚度大、强度高、使用寿命长等优点广泛应用于各等级公路中。但由于材料的特性,施工时需设置接缝,且脆性较大,所以路面病害有很多种,根据其病害的不同,养护施工也不尽相同。对于水泥混凝土路面,应采取经常性和预防性养护相结合的手段,尽可能早的发现病害并及时处理,才能保证水泥混凝土路面的行车舒适。在通车运营后,必须根据其路面状况进行定期调查评价,再根据调查评价结果采用有针对性的措施进行养护。

水泥混凝土路面板脱空检测方法研究

为了及时预防和处治路面板脱空问题,延续和提高道路服务质量,准确判定板底的脱空状况,采用地震波法检测水泥混凝土路面板脱空动力响应。室内试验通过传感器采集和分析水泥混凝土路面板的应变和加速度。结果表明:随着路面板的脱空面积增加,板的应变变大,振动时间变长,最大振幅的频率降低,振动加速度变大,而且板顶应变小于板底应变,随着落锤高度变化,试验结果也不同;非脱空水泥混凝土路面板的应变和振动时间以及最大加速度远小于脱空水泥混凝土路面板,脱空水泥混凝土路面板最大振幅对应的频率要更小。

基于FWD的水泥路面板角脱空弯沉分析

论文研究了水泥路面结构参数以及脱空尺寸对落锤式弯沉仪(Falling Weight Deflectometer,FWD)的检测结果的影响。基于ABAQUS软件建立水泥路面板角脱空有限元模型,采用弹簧单元法模拟路面板之间的接缝传荷,通过移除基层脱空区域的材料建立不同脱空尺寸的模型,并结合正交试验对弯沉进行各影响因素敏感性分析。结果表明,板角脱空尺寸对板边中点弯沉无显著影响,板边中点弯沉受地基反应模量影响最大,板角弯沉和弯沉比受接缝刚度和板角脱空尺寸影响比较显著。

高聚物注浆技术在隧道水泥混凝土板块脱空整治中的应用

当前,我国高速公路和隧道工程已经进入建设与养护并行发展的关键时期,维修和保养任务十分艰巨。传统的隧道质量整治措施在道路整治期间存在一定的不足,影响建筑工程施工质量。高聚物注浆修复正是针对这一需求发展起来的一种道路非开挖维修新技术,因此,文章对聚物注浆技术在隧道水泥混凝土板脱空整治中的应用机理和基本工艺进行分析研究,总结归纳隧道水泥混凝土板脱空问题出现的原因,并探究基于高聚物注浆技术的隧道水泥混凝土板脱空整治处理措施,以供参考。

基于FWD的水泥混凝土路面板底脱空检测技术研究

为了明确落锤式弯沉仪(FWD)检测水泥混凝土路面板底脱空的测试方法和判定标准,基于水泥混凝土路面板底脱空形成机理,对FWD检测水泥混凝土路面板底脱空的基本原理、测点布置要求、脱空判定方法及标准进行了研究分析,提出了在现场检测时应确保测点位置干净整洁并施加恒定荷载以及选择在板块上、下表面温差较小时段检测等要求。根据工程案例以及FWD检测结果验证可知,当水泥混凝土板块板边中点弯沉值与板中弯沉值的比值大于2或板角弯沉值与板中弯沉值的比值大于3时,应综合判定该水泥混凝土板块存在脱空病害。

截距值法评定水泥混凝土路面板底脱空应用效果研究

以运城市某市政道路工程为依托,采用落锤式弯沉仪对水泥路面板角分3级加载(50kN、70kN、90kN)进行弯沉检测,采用截距值法对板底脱空情况进行判定,并选取了典型面板现场取芯验证脱空情况,得出该路板底脱空率17.4%,采用截距值法评定水泥路面板底脱空时,应综合考虑水泥板设计厚度及强度等影响因素。

不同沥青用量与级配组成对沥青混合料抗车辙性能的影响

通过对５种不同级配类型，不同沥青用量所组成的沥青混合料进行的车辙试验，分析了不同级配类型沥青混合料的车辙发展规律，以及沥青混合料动稳定度同沥青用量和空隙率之间的关系。

高饱和度软土深搅拌桩桩体实际水泥掺入量的确定

根据高饱和度软土深搅拌桩施工中水泥的上返量、土的上返量及地基土的孔隙比、饱和度 ,附以必要的土工测试手段 ,从设计角度分析了桩体实际水泥掺入比的确定方法。

不同脱空形式下水泥混凝土路面破坏应力分析

水泥混凝土路面在车辆荷载的作用下,由于路面施工控制等多方面的原因可能产生接触脱离,进一步生成脱空区。脱空区在车辆荷载的作用下,使路面产生开裂、破碎、折断,从而造成路面破坏。文章将脱空区假定为三角形、矩形、梯形3种典型形状进行力学分析,得出脱空区各点的应力公式和临界面的最大主应力公式,从而分析水泥混凝土路面的应力,研究混凝土路面破坏的主要形式,为水泥路面施工控制奠定基础。

多孔混凝土内部孔隙特征研究

采用数字图像处理技术直接观测多孔混凝土内部孔径大小分布与平面孔隙率,并探讨了孔隙率、水灰比和骨料粒径对多孔混凝土内部孔径大小分布以及平面连通孔隙率的影响。实验结果表明,孔隙率与水灰比对平均孔径影响不大,骨料粒径越大,混凝土内部平均孔径也越大。在较低孔隙率(20%,25%)情况下,平面连通孔隙率约为20%,在较高孔隙率(30%)情况下,平面连通孔隙率增长至29%;骨料粒径越大,水灰比越大越有利于形成平面连通孔隙。

一种新的路面水泥混凝土配合比设计

为了配制耐磨性良的路面机制砂水泥混凝土,用0.45次幂曲线、8-18曲线和Taramtula曲线,优化集料合成级配.按优化后的比例,粗集料和细集料均匀混合,经捣实得到其堆积空隙率.按此空隙率的12.5~17.5倍,计算水泥净浆体积,得到单位水泥用量和用水量,并利用Shilstone的粗指数和工作性指数,评估集料合成级配和单位水泥用量.在实践中,发现集料合成级配直接影响单位水泥用量.因此,良好矿料合成级配是配制高性能水泥混凝土路面的基础.

机场水泥混凝土道面脱空判定及影响

根据现场实测弯沉数据和理论计算结果,提出了适用于机场水泥混凝土道面的基于HWD(High WeightDeflector)弯沉测试的脱空判定标准.采用三维有限元软件ABAQUS,分析了不同脱空状态对道面荷载应力的影响,并给出了不同脱空程度对道面使用寿命影响的算例.研究表明,水泥混凝土道面板边脱空判定标准为"板边弯沉/板中弯沉>1.8";板角脱空判定标准为"板角弯沉/板中弯沉>3.0";道面脱空严重时,道面板的荷载应力增幅超过250%,道面使用寿命下降迅速;在脱空发展初期时,脱空面积的影响并不显著,随着脱空区域基层反应模量下降,脱空面积影响的显著性迅速增大.