Evolution of aggregate surface texture due to tyre-polishing

Three kinds of aggregates were polished by genuine pneumatic rubber tyres.The initial states of surface texture and dynamic friction coefficient were measured and their developments in polishing process were monitored.The characterizations of height distribution and power spectral density of aggregate surface texture were estimated.The changes of micro-texture were also investigated based on a fractal filtering method with sound theoretical backgrounds of rubber friction on rough surfaces.Global height reduction and differential removal of mineral component are observed in polishing process.It is concluded that the tyre-polishing action plays the critical roles in the micro-scale texture,and the evolution of friction of aggregate is governed by the micro-texture changes due to the differential removal of mineral component.

纤维再生粗骨料混凝土冻融损伤及寿命预测

通过在PVA纤维混凝土中掺入再生粗骨料,研究不同再生粗骨料替代率对混凝土力学及抗冻性能的影响,并对混凝土的抗冻性能进行灰色系统理论分析。结果表明:随着再生粗骨料替代率的增加,混凝土的抗压及劈拉强度呈现先减小后增加再减小的变化趋势,拉压比大致呈现先减小后增加的变化趋势。使用Design-Expert软件对混凝土冻融损伤模型拟合参数a及b与再生粗骨料替代率之间的关系进行线性拟合,发现两者之间存在较好的相关性。基于灰色系统理论GM(1,1)模型对混凝土的相对动弹性模量进行灰色系统理论分析,结果显示R0和R30模型精度评为Ⅱ级,其他组评为Ⅰ级;无论再生粗骨料替代率如何,DGM的精度最大,ODGM的精度最小;当再生粗骨料替代率大于50%后,再生粗骨料替代率对混凝土抗冻耐久性寿命影响较小。

水射流回收废弃混凝土的再利用性能试验研究

废弃混凝土的妥善处置是城镇固体垃圾处理的重要议题,将废弃混凝土进行有效回收并作为再生混凝土再利用被认为是提高建筑垃圾资源化率的有效策略。本研究将水射流引入旧建筑物拆除和废弃混凝土回收领域,研究了水射流拆除旧建筑物回收再生混凝土构件和水射流致裂混凝土回收再生粗骨料的应用潜力,分析了断面粗糙度对于新老混凝土界面连接性能的影响。结果表明:水射流拆除后再生混凝土的剩余强度保留在91%到98%,表明水射流拆除对于混凝土性能的影响是微不足道的。再生混凝土的断面粗糙度保持在1.10~1.31,水射流拆除造成的粗糙表面对于新老混凝土界面的粘结非常有利。水射流冲击下,粗骨料和砂浆能够有效分离,再生粗骨料的附着砂浆含量低于10%。

粗骨料特性对新拌自密实混凝土流动性能的影响

为探究粗骨料特性对自密实混凝土工作性和流变性的影响,首先采用骨料成像系统AIMS通过棱角、纹理、球度、棱角纹理等参数定量表征了4种粗骨料(碎石、鹅卵石、雨花石、玻璃珠)的颗粒形状及纹理特性;然后制备了4种不同粗骨料类型的自密实混凝土并测试了扩展度、T500、屈服应力和塑性黏度;最后定量分析了新拌自密实混凝土工作性及流变参数与粗骨料特性之间的关系。结果表明:粗骨料特性对自密实混凝土工作性和流变性影响显著,制备的4种自密实混凝土的扩展度介于596~688 mm、T500介于5.8~9.1 s、屈服应力介于66~261 Pa、塑性黏度介于45~105 Pa·s;降低粗骨料的棱角和纹理,或者提高其球度,有利于提高自密实混凝土的流动性并降低其流变参数;CAAT综合量化了粗骨料的几何形状和表面纹理,与自密实混凝土扩展度、T500、静态屈服应力和塑性黏度均呈现良好的线性关系。

基于机械分离法的再生粗集料的路用性能

为研究废旧沥青路面材料(reclaimed asphalt pavement,RAP)的机械法油石分离技术,分析再生粗集料的性能,采用洛杉矶磨耗仪对RAP进行磨耗作为再生粗集料,采用磨耗率和分离率评价分离效果,测定不同旋转次数下RAP的磨耗率和分离率随球料质量比的变化,确定最佳工艺参数,采用荧光显微镜观察再生粗集料的微观空隙状态;将再生粗集料、同源普通石灰岩粗集料、抽提的粗集料分别与细集料拌制稀浆混合料应用于微表处中,研究不同材料对微表处性能的影响。结果表明:油石分离的最佳工艺参数为磨耗仪旋转900次,磨料用小球与RAP的质量比为1.0;再生粗集料表面仍残留沥青,填充于开口空隙中;与其他2种粗集料相比,再生粗集料制备的微表处混合料的可拌和时间延长,配伍性及抗水害性能明显提升,油石比下降,可有效节省乳化沥青。再生粗集料可作为微表处中的新集料使用,性能优越,施工成本降低。

预制剪力墙接合面粗糙化处理工艺研究

介绍了不同的全预制装配整体式混凝土剪力墙接合面粗糙化处理工艺,并对采用不同粗糙化处理工艺的接合面的力学性能和经济性能进行了对比分析。结果表明,水洗露骨料接合面的抗剪性能和黏结强度较好,且经济性能最优。制作键槽的钢板模具可循环利用,符合装配式绿色发展的要求,在预制剪力墙生产过程中,将钢板接合面模具与预制墙板模具进行有机组合,可以达到高效生产和质量统一的目的。

图像处理下的粗集料形态特征研究

数字图像处理技术能够快速准确的提取粗集料的形态特征数据,进行粗集料形态特征评价。将粗集料的图像导入计算机利用Matlab软件进行图像处理,粗集料的图像经过消除噪声、图像分割、二值化、边缘提取以及颗粒数据分析,进而得到粗集料形态特征指标参数,包括粗集料长短轴、粗集料矩形度、粗集料圆形度、粗集料棱角性以及粗集料针片状含量。对粗集料图像进行分析处理后发现图像处理技术能够快速提取粗集料的特征参数,且比人工间接测量方法更加快捷准确。研究表明:最小阈值法能够很好地提取出粗集料的轮廓图像,进而完成粗集料图像的参数采集。石灰岩粗集料矩形度随着棱角性、长轴的增大而呈减小的趋势,石灰岩粗集料圆度随着棱角性、长轴的增大而呈增大的趋势;石灰岩粗集料颗粒的棱角性随长轴变化并不明显,曲线趋于平缓,样本棱角性在1.1左右,角度变化并不大;石灰岩粗集料针片状含量为0。研究有助于提升粗集料颗粒的质量控制,控制沥青混凝土使用性能,推动集料检测技术发展。

基于因子分析法的粗集料形态特征综合评价

通过因子分析法对大量粗集料样本进行参数指标数据分析,确定其中主要反映粗集料形状和棱角特征的指标,进一步通过相关性分析,提出粗集料综合形状指标(ASI)和粗集料综合棱角指标(AEAI)。研究结果表明:利用Canny算子和边缘追踪算法可以有效得到粗集料边缘特征;通过因子分析法可以将传统且操作简便的粗集料形态评价指标作为基本参数,提出粗集料形态的综合评价指标;ASI指标值越大,粗集料越接近于球体,指标值越小,粗集料越接近于针片状;AEAI指标值越大,粗集料的棱角性越丰富,指标值越小,粗集料的棱角性越差;粗集料综合形态指标具有较高的合理性和准确性,可以在缺少专用形态评价设备时高效评价粗集料形态。

基于拉普拉斯平滑算法的粗集料纹理特征评价

为了研究粗集料表面的三维纹理特征,基于粗集料表面三维点云数据提出了改进的拉普拉斯平滑算法。为了限制拉普拉斯平滑前后点云的过度变形,通过引入偏差限制参数控制粗集料颗粒表面的点允许移动的最大距离,将平滑尺度限制在纹理尺度范围内。根据改进的拉普拉斯平滑算法原理,基于粗集料在平滑前后表面积的变化幅度提出了三维纹理评价指标。采用商用蓝光三维扫描仪采集了不同粒径石灰岩集料和玄武岩集料的三维点云图像。采用改进的拉普拉斯平滑算法,研究了不同粒径石灰岩集料和玄武岩集料的纹理特征。结果表明:(1)2.36,4.75,9.5 mm粒径的石灰岩集料的纹理指标都服从对数正态分布,13.2 mm和16 mm粒径的石灰岩集料纹理指标都服从正态分布,2.36,4.75,9.5 mm粒径的玄武岩集料的纹理指标都服从正态分布;(2)在石灰岩集料中,4.75 mm集料的纹理指标最大,当粒径大于4.75 mm时,随着集料粒径的增大,纹理指标的均值逐渐减小;(3)在玄武岩集料中,随着集料粒径的增大,纹理指标的均值逐渐减小,2.36,4.75,9.5 mm粒径的玄武岩集料的纹理指标均值都低于石灰岩集料;(4)在石灰岩和玄武岩集料中,随着粒径的增大,纹理指标的变异系数都是先增加后减小,4.75 mm集料纹理指标的离散性最显著。

集料表面纹理构造波长SSD分布规律及特征参数

为定量表征集料表面纹理构造,采用激光纹理扫描仪获取单档集料及其混合集料的表面纹理构造信息,对单档集料及其混合集料的表面纹理构造波长斜率谱密度(SSD)曲线的分布规律、特征参数及相互关系进行研究.结果表明:单档集料及其混合集料的表面纹理构造波长SSD曲线均符合Gaussmod函数方程,决定系数R^(2)均高于0.99;提出了通过单档集料SSD曲线预测混合集料构造波长SSD曲线的预测方程,预测方程对SSD曲线峰面积、峰值的预测准确度不足,但对18.3 mm以下节点波长面积比的预测精度较高.实践表明,SSD曲线特征参数中节点波长面积比、峰面积与路面车内噪音具有良好的线性关系,其决定系数R^(2)达到0.9571、0.8876.

再生粗集料特征性能试验研究

建筑物或构筑物解体后的废弃混凝土经破碎、分级成为混凝土集料,称为再生混凝土集料。试验表明,影响再生粗集料吸水率的因素有内部缺陷、表面粗糙程度和粒径;压碎指标与集料强度和级配有关;用再生粗集料拌制混凝土,砂率应比用碎石拌制混凝土时提高1%～2%。

粗集料表面纹理粗糙度的分形测量和描述

为了分析粗集料表面纹理状况对沥青混合料性能的影响,采用激光轮廓仪对8种不同粗集料表面纹理曲线进行直接测量.运用分形理论中对随机过程的结构函数方法,分析了表面纹理曲线的分形特征.采用定量评定方法,以分形维数D和截距K为评价指标,对粗集料表面纹理粗糙度进行了研究.结果表明,粗集料表面纹理曲线均在一定范围内具有分形特性,粗集料表面纹理的粗糙程度不受粒径大小影响.

基于超声波的沥青-集料粘附性试验方法研究

对比试验了现有的沥青-集料粘附性,提出了运用超声波模拟动水压力作用下沥青从集料表面剥落的粘附性测试方法。从试验结果可以看出,这一试验方法可以较好地区分不同集料的粘附性能。集料的粘附性不仅与其岩性有关,还受到表面形态的影响。

考虑颗粒破碎引起级配演变的粗粒料屈服函数研究

级配作为粗粒料的重要物理特性,显著影响着粗粒料本身的力学性质。准确预测土体在加载过程中的级配演变,是有效分析土体结构全寿命周期强度和变形特性的基础。引入Einav的分形破碎理论,认为土体在加载过程中的颗粒破碎耗能增量正比于颗粒分形破碎率增量,结合考虑颗粒破碎的能量平衡方程,选取已有文献中的试验数据,对粗粒料加载过程中的级配演变进行了研究,提出了一种预测试样加载过程中级配演变的方法。在此基础上,建立了一个可以反映粗粒料级配演变的屈服函数,对该屈服面函数进行了初步探讨。每一个屈服面对应土体的一个级配演化曲线;屈服面是土体剪切应变的等值面,屈服面的轨迹和剪应变大小密切相关。

集料表面纹理测量的试验设计

为定量测量和评定集料表面纹理状况,以进一步研究集料表面纹理对沥青混合料性能的影响,基于反射式光纤传感法设计了激光轮廓仪,并采用该仪器对6种不同集料的表面纹理进行了直接测量。试验中发现由于集料表面颜色不均匀,导致纹理测量结果失真。通过对集料表面进行镀膜处理,使测量结果反映了集料表面纹理的真实情况,最后分别采用算术平均偏差和平均波长定量评价了集料表面纹理的粗糙度。

基于分形理论的石子比表面积计算方法

基于分形理论,提出一种石子比表面积的计算方法,该方法的适用性得到试验数据的证实。研究成果可供高性能混凝土配合比的研制提供参考。

基于粗集料表面纹理特性的沥青混合料性能研究

目前缺乏对集料表面纹理的直接定量测量和评定方法,基于光纤传感法设计了激光轮廓仪,直接测量了7种不同粗集料的表面纹理,应用算术平均偏差Rα对集料表面纹理进行了定量评定,并对集料表面纹理的粗糙度进行了简单的分类,最后通过沥青混合料力学性能试验对测量和评定结果进行了验证。结果表明,采用激光轮廓仪能够直接、准确地测量集料表面纹理;算术平均偏差对集料表面纹理的评定是合理有效的;其他条件相同的情况下,粗集料表面纹理的Rα值越大,沥青混合料的高温稳定性、水稳定性和低温抗裂性能越好。

集料形态特征对集料-沥青黏附及水稳定性的影响

为评价集料形态特征对集料-沥青黏附性及其体系水稳定性的影响,提出了一种定量测试集料-沥青黏附性的新方法.借助集料图像测量系统(AIMS)测试了5种集料的形态特征,并对不同形态集料沥青混合料的水稳定性进行评价,建立了集料形态特征与集料-沥青黏附性及水稳定性的关系,同时基于灰色关联法分析了集料形态特征对集料-沥青黏附性及水稳定性的影响排序.结果表明:提出的集料-沥青黏附性定量测试方法简单、可靠;沥青混合料水稳定性最佳的棱角性为2500~3000,球度为0.65~0.75;随着集料表面纹理的增大,沥青混合料的水稳定性增强;集料表面纹理对集料-沥青黏附性的影响最大,棱角性对沥青混合料浸水飞散损失指标的影响最大,球度对沥青混合料冻融劈裂强度比、浸水车辙变形拐点指标的影响最大.

沥青路面粗集料微观纹理评价方法研究

选取5种不同材质石料,借助自主开发的激光纹理仪,测量集料微观纹理曲线;运用分形分维理论中的盒子计数法,通过MATLAB编程实现对不同粗集料分维数的快速计算。研究表明:该评价方法可以准确的评价粗集料的微观纹理,进而为抗滑层路面选材提供更为丰富的手段和科学依据。

数字图像技术在露石混凝土路面中的应用

应用数字图像技术,将普通数码相机拍摄的露石水泥混凝土路面照片进行处理,根据图像的灰度值变化分析得到露石混凝土路表面的构造深度,并通过与常规方法的比较表明,此方法测量的路表面构造深度结果可靠,操作简单,可以在分析露石混凝土路面粗糙的表面特征上应用。