激振搅拌对水泥稳定碎石与煤矸石抗压强度的影响

为研究激振搅拌工艺对水泥稳定煤矸石混合料性能的影响规律,以水泥稳定碎石为基准,对比分析普通搅拌与激振搅拌对不同水泥剂量的水泥稳定基层材料无侧限抗压强度的影响。结果表明:在干拌状态下增加激振工艺对基层混合料抗压强度的提升效果显著,在激振气压为0.4 MPa、激振干拌30 s后普通湿拌30 s条件下,混合料的7 d无侧限抗压强度达到最佳;激振搅拌对水泥稳定碎石、水泥稳定煤矸石混合料强度的平均提升幅度约为20%,对煤矸石混合料的强度提升更加显著,水泥剂量越少,提升幅度越大。SEM结果表明激振搅拌后混合料中的水化产物分布更加均匀,结构更加致密;经线性拟合计算,当水泥剂量为2.0%~7.0%(质量分数,下同)时,激振搅拌对于碎石混合料可节约8.9%~26.3%的水泥,对于煤矸石混合料可节约12.9%~30.8%水泥,且节约率与水泥剂量成反比。

机制砂全再生粗骨料混凝土的力学性能

为探究骨料类型、水灰比与石粉含量对机制砂全再生粗骨料混凝土力学性能的影响,制备了不同石粉质量分数(5%、10%和15%)和不同水灰比(0.50、0.37和0.32)的全再生骨料混凝土试件.以72个立方体试件用于抗压强度试验,72个圆柱体试件用于弹性模量试验.结果表明,合理的石粉含量能有效提高再生骨料混凝土的力学性能,但在不同的水灰比下,最佳石粉含量存在差异;当水灰比和石粉含量双因素交互作用时,水灰比为0.32、石粉质量分数为15%的再生混凝土力学性能达到最优.构建了机制砂再生粗骨料混凝土抗压强度、弹性模量与水灰比、石粉含量的关系模型,计算结果的标准差与离散系数均不超过5%,模型精度良好.研究成果可为提高再生骨料混凝土力学性能及其工程应用提供理论依据.

水泥剂量及集料级配对水泥稳定碎石强度影响的试验研究

水泥稳定碎石作为基层材料应用广泛,具有经济环保、承载能力强、施工便捷等优点,但如何科学合理设计水泥剂量及集料级配,提高水泥稳定碎石路面性能,仍是当前道路建设亟需解决的问题。本文通过设计多组不同的水泥剂量及集料级配,通过试验研究水泥剂量及集料级配对材料强度的影响,为水泥稳定碎石的施工和设计提供试验数据和理论支持。

低温条件下水泥稳定碎石基层施工技术研究

为改善寒冷地区半刚性基层的使用性能,保证工程质量,论文以实际项目为依托,分析水泥稳定碎石的原材料选择与级配设计,并通过击实试验和无侧限抗压强度试验确定水泥和早强剂的剂量,总结各环节的施工要点。

高炉重矿渣水泥稳定基层混合料性能研究

利用包钢高炉重矿渣碎石粗集料和石灰岩细集料,设计制备了C-C-2级配水泥稳定基层混合料,进行了其强度及抗冻性能研究。结果表明,水泥(PO32.5)剂量为3%时,C-C-2重矿渣水泥稳定混合料的7 d无侧限抗压强度可以达到5.0 MPa以上。随着水泥剂量的增加,混合料的7 d无侧限抗压强度增大。水泥剂量为4%时,C-C-2重矿渣水泥稳定混合料的最大干密度最大,同时,对于提高重矿渣水泥稳定混合料的180 d抗压强度和抗冻性能效果显著。

水泥-磷石膏稳定碎石路面基层材料的研究与应用

为了促进磷石膏的综合利用,改善水泥稳定碎石的抗裂性能。本文通过磷石膏部分取代细集料制备了一种水泥-磷石膏稳定碎石材料,系统地分析了材料强度、水稳性能和抗裂性能的影响因素。结果表明,水泥剂量、磷石膏掺量和集料级配均对水泥-磷石膏稳定碎石材料的强度有较大影响。适当将细集料的质量分数降低5%~10%,更有利于材料形成骨架密实型结构。磷石膏除了具有细集料的填充作用,还可以促进膨胀性钙矾石(AFt)晶体生长。磷石膏掺量为8%(质量分数)的水泥-磷石膏稳定碎石泡水养护7 d的强度保持率为73.4%,水稳性能良好,与水泥稳定碎石相比,其7 d强度提高了26.7%,28 d干缩应变降低了40.3%。在贵州省某二级路进行了工程应用,试验段检测的合格率为100%,验证了生产配合比的可行性。

可再分散乳胶粉对水泥稳定碎石材料性能影响的试验研究

为研究可再分散乳胶粉对水泥稳定碎石材料性能的影响,开展水泥胶砂试验及无侧限抗压强度、抗折强度、干缩、温缩路用性能试验,并通过X射线断层扫描(X-ray computed tomography,XCT)、扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)微观试验分析胶粉的作用机理。试验结果表明:胶粉应用于低剂量水泥基材料时,对强度和抗裂性具有显著的提升效果。考虑水泥稳定碎石的抗压强度、抗折强度及韧性,5%胶粉用量最优。5%胶粉水泥稳定碎石7 d无侧限抗压强度提高9.8%、抗折强度提高9.6%、弯曲韧性提升21.0%。掺入胶粉后,水泥稳定碎石的7、28 d干缩系数分别降低41.5%、34.0%,温缩系数降低17.1%,收缩性能得到显著改善。XCT图像分析显示,加入胶粉改变了水泥胶砂的孔隙特征,减少了大孔的数量,孔隙率和平均孔径是影响胶砂强度的主要因素。SEM结果显示胶粉可以增强水泥稳定碎石的界面粘结,优化其孔隙结构,并且与水泥水化产物联结形成弹性空间网络结构,是水泥稳定碎石韧性和收缩性能提升的主要原因。

基于水泥石拉伸试验的储气库水泥浆体系优选

目前国内外常用巴西劈裂抗拉强度作为评价储气库水泥环封隔完整性的关键指标之一,但其测试过程中受加载点应力集中的影响导致测值偏低,进而无法设计、优选出满足储气库封隔完整性要求的水泥浆体系。文章根据储气库注气过程中水泥环受周向拉伸应力的特点,研制了水泥石拉伸抗拉强度测试装置并提出了相应的测试方法,测试并分析了不同体系水泥石拉伸抗拉强度、巴西劈裂抗拉强度和抗压强度三者之间的关系,优选了满足XX储气库生产运行要求的水泥浆体系。研究结果表明:评价水泥环封隔完整性、优选水泥浆体系应采用拉伸抗拉强度作为关键指标之一,拉伸法解决了巴西劈裂法应力集中导致抗拉强度测值偏低的问题,其测得的抗拉强度比巴西劈裂法测得的要大40%,拉伸法拉压比为0.054~0.076,巴西劈裂法拉压比为0.038~0.055。该成果应用于XX储气库水泥浆体系优选研究,优选出10%胶乳水泥浆体系更能保证水泥环的封隔完整性,对储气库水泥浆体系优选研究和油气田“降本增效”具有重要借鉴意义。

肖家河磷矿碎石胶结充填体强度及变形破坏特征试验研究

为实现宜昌市肖家河磷矿规模化碎石胶结充填,开展碎石胶结充填体单轴抗压试验,研究不同灰砂比、料浆质量浓度和养护龄期下充填体的抗压强度、变形特性以及破坏特征。研究结果表明:养护龄期相同时,随着灰砂比和料浆质量浓度增加,碎石颗粒之间的胶结效果更好,充填体的抗压强度也更高;当灰砂比相同时,随着料浆质量浓度的增大,充填体试样的弹性模量增大,峰值应力对应的应变率降低,充填体的抗变形能力增强;当料浆质量浓度相同时,随着灰砂比的减小,胶结效果减弱,充填体的形变量增大;随着养护龄期的增加,充填体试样的破坏形态由拉伸破坏逐渐转变为剪切破坏,且养护龄期越长,充填体表面的裂纹数量和块体剥落面积均减少,破坏程度也越小。通过试验研究确定了肖家河磷矿碎石胶结充填体强度灰砂比的最佳配比为1∶8、料浆质量浓度为86%、养护龄期为28 d,可满足矿山充填方案的技术经济要求。

不同岩性石粉对水泥混凝土性能的影响研究

随着矿山骨料的开采和应用,不同岩性的石粉作为集料或掺合料被应用到水泥混凝土中。为保证不同岩性石粉在水泥混凝土中的安全及高效应用,研究了不同岩性石粉作为集料或掺合料对水泥胶砂和混凝土工作性能、力学性能的影响。结果表明:花岗岩石粉掺入机制砂中的最大适宜含量比相同细度石灰石粉掺入机制砂中的最大适宜含量低3%左右;石粉作为掺合料直接替代胶凝材料的掺量不宜超过5%;将石粉作为惰性材料替代混凝土中的部分砂浆组分,更有利于改善混凝土的性能。

水泥稳定碎石断级配组成的贝雷法设计试验研究

为解决目前高速公路、一级公路普遍采用的水泥稳定碎石基层易出现收缩裂缝的问题,首先根据贝雷法和主骨料空隙填充法确定了一种间断级配水泥稳定碎石材料的设计方法,然后通过振动成型试件强度试验进行级配调整,并进行了抗压强度试验,回弹模量试验,确定了间断级配水稳填充大粒径碎石基层材料的配合比为G7、G10、XG3规格集料质量占比为55%、18%、27%,水泥剂量4.5%,含水率5.5%,7 d抗压强度为5 MPa,90 d抗压回弹模量为1700 MPa。

一种超低密度水泥浆抗高温降失水稳定剂QX-2的制备 与性能评价

为克服高温条件下超低密度水泥浆减轻剂游离上浮、聚集等问题,通过水溶液聚合法利用单体N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAM)、二乙烯苯(DVB)、对苯乙烯磺酸钠(SSS)和N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)制备了抗高温降失水稳定剂QX-2,通过傅立叶变换红外光谱(FTIR)对其分子结构进行了表征,并考察了其对超低密度水泥浆体系的沉降稳定性能、降滤失性能、流变性能、稠化性能、水泥石抗压强度、抗盐性能的影响。结果表明,抗高温降失水稳定剂QX-2在温度高达150℃的超低密度水泥浆体系中仍具有较好的沉降稳定性能和降滤失性能,其上、下层密度差在0.03 g·cm^(-3)以内;QX-2能保证超低密度水泥浆的稠度系数稳定,具有良好的流变性能;QX-2能使水泥石抗压强度增强,有利于提高超低密度水泥浆体系的固井质量;QX-2具有优良的抗盐性能,可拓宽超低密度水泥浆体系的应用环境。

掺铁尾矿水泥稳定碎石基层力学性能研究

为了研究铁尾矿在道路基层中大规模利用的可行性,本研究以力学强度最优为原则确定了铁尾矿砂、粗铁尾矿对水泥稳定碎石基层力学性能的影响,并在最大掺量下研究了水泥稳定碎石力学性质增长规律。结果表明:随铁尾矿砂掺量的增加,无侧限抗压强度基本呈线性下降趋势;随粗铁尾矿集料掺量的增加,水泥稳定碎石的无侧限抗压强度逐渐减小,且减小速率逐渐增大,4%水泥剂量下粗铁尾矿集料最大掺量为80%。铁尾矿的掺量对强度大小有影响,但不影响强度增长规律。

不同压实方法成型水泥稳定再生混凝土集料性能研究

为了研究不同压实方法成型水泥稳定再生混凝土集料的性能,文章采用垂直振动法和静压法成型试件,研究了垂直振动法与路面芯样的相关性,对比研究两种方法设计的水泥稳定再生混凝土集料的力学性能。结果表明:振动法试件与芯样的力学强度相关性超90%,证明了振动法模拟实际施工程度较高;相比于静压法,振动法成型试件的力学强度至少提高30%;随着再生混凝土集料掺量的增大,混合料力学强度先增大后减小。

黏土、水泥、石粉改性粉细砂抗剪强度试验研究

粉细砂作为一种工程性质不良的筑堤材料,一般不能直接应用于工程中,若不得不采用粉细砂时,必须采用合理有效的工程措施,通过掺加改性材料来改善粉细砂的工程性质。为了研究不同改性材料对粉细砂抗剪强度的影响规律,本文设计了掺配黏土、水泥、石粉的粉细砂室内改性试验。试验结果表明,通过掺加这几种常见的改性材料,粉细砂的抗剪强度指标均得到了不同程度的提高,对比三种改性材料的改性效果及实际施工质量的控制,建议优选水泥作为改性材料。

机制砂再生粗骨料混凝土抗压强度分析

为了研究机制砂原料种类和石粉含量对机制砂再生粗骨料混凝土抗压强度的影响,以不同水灰比(0.27,0.33,0.39,0.48)、不同细骨料种类(天然砂,机制砂)、不同机制砂原料(石灰石,卵石)及多种石粉含量(0%,5.0%,7.5%,10%,12.5%,15.0%,17.5%,20.0%)为考察参数,共进行了5组36个再生混凝土试块的抗压试验。结果表明,以机制砂替代天然砂可提升再生粗骨料混凝土的抗压强度,最大可提高18%;机制砂原料为石灰石的抗压强度略高于卵石的。石粉可增加机制砂再生粗骨料混凝土的抗压强度,最佳石粉掺量与机制砂原料种类、混凝土强度有关,一般在10%~15%之间。

深井高温条件下油井水泥强度变化规律研究

对深井高温条件下G级油井水泥石强度变化特点进行了实验研究，分析了温度、硅砂加量对G级油井水泥石强度的影响。实验表明：G级油井水泥石在高温条件下产生强度衰退，强度衰退的临界温度分别为110℃和150℃。在水泥中加入硅砂可以抑制水泥石的高温强度衰退，硅砂的合理加量为水泥量的30％-40％。由于高温下水泥中的水化产物会发生变化，因此温度对水泥石强度也产生影响。

高温高压井水泥浆的研究与实践

讨论了高温高压对水泥石强度的影响规律。水泥石强度在温度低于110℃时随养护温度升高而增加,在高于110℃时随养护温度升高而降低,即发生了水泥石高温强度退化现泉,且温度越高退化现象越严重。水泥石抗压强度在养护压力低于21 MPa时随压力升高而增加;在高于21MPa时压力的影响不明显。在此基础上优选出了满足吐哈盆地预探井和科学探索井固井要求的抗高温水泥浆,该体系使用中粗硅粉高温稳定剂、RC800降失水剂、USZ分散剂和TW-200R缓凝剂。在勒七井和鄯科一井的固井实践表明,该体系高温性能稳定,施工顺利,固井质量合格。

脉冲振动处理对水泥石早期性能的影响

利用研制开发的水泥浆脉冲振动实验评价装置,对油田固井用的水泥浆进行脉冲振动处理,后采用电镜扫描(SEM),X衍射(XRD)和压汞(MIP)等方法研究了脉冲振动处理后对水泥石早期抗压强度、微观结构、水化产物及孔喉结构的影响。结果表明,脉冲振动处理水泥浆后,在不同的养护龄期、温度和水泥浆配方都能够提高水泥石的抗压强度值,具有普遍性;脉冲振动可以促进水泥早期水化,消除了水泥在水化过程中产生的裂纹及部分孔隙,凝固后水泥石内部结构更加致密,有利于水泥在水化早期形成高质量的水泥环,防止早期油气水窜的发生,对于提高水泥胶结质量具有重要意义。

普通水泥与超细水泥注浆性能分析及其黄土注浆效果对比研究

通过析水率、黏度、结石体强度、耐久性等试验,对普通水泥与超细水泥这两种注浆材料进行了材料性能对比研究。结果表明:超细水泥有更好的稳定性,在水灰比大于0.8时,有更低的黏度,其结石体的强度更高,有致密的结构,耐久性好。在黄土的模拟注浆试验中,对注浆的效果进行总结,两种注浆材料劈裂土体形态类似,验证符合力学规律。通过对土体进行土工试验,超细水泥挤密土体的效果更好,其土体抗剪强度提高、压缩性降低比普通水泥注浆土体明显,结果表明超细水泥有着更适合的黄土注浆前景。