Multi-powder dam concrete with high performance and low adiabatic temperature rise

Based on the fluidity, strength, heat of hydration and loop crack resistance experiment of multi-powder paste, the components and proportion of multi-powder were optimized and the concrete properties were studied. The multi-powder consists of limestone powder, slag, fly ash and moderate heat Portland cement (PMH cement). The results show that the compressive strength of the multi-powder paste and mortar is close to those of PMH cement, fly ash paste and mortar currently used in dam concrete, yet the flexural strength is relatively higher. The multi-powder paste is featured by larger fluidity, lower heat of hydration and delayed cracking time. In comparison, less unit water consumption and cement is used in multi-powder concrete, and under premise of equal mechanical performance, deformation, thermal performance and durability, the adiabatic temperature rise at 28 d is reduced by 2 ℃. In this way, the crack resistance is improved and it is feasible both technically and economically to produce HPC for dam concrete.

生物油/预处理废旧PE复合改性沥青研究

为了解决废旧塑料改性沥青储存稳定性和低温抗裂性差等问题,采用双螺杆挤出机对废旧聚乙烯(PE)进行预处理,并将其与生物油复合制得生物油/预处理废旧PE复合改性沥青.采用离析试验、流变性能试验、荧光显微镜试验和傅里叶变换红外光谱试验分析了改性沥青的储存稳定性、低温抗裂性和高温稳定性.结果表明:经预处理后的PE密度与沥青密度相近,极性基团和C=C结构更多,化学活性增强,大大提高了废旧PE改性沥青的储存稳定性;生物油/预处理废旧PE复合改性沥青形成了连续的网状结构,进一步提高了废旧PE改性沥青的储存稳定性,并显著提升了其低温抗裂性,但降低了其高温稳定性.

高掺量胶粉/SBS改性沥青及其混合料的路用性能

为了提高废旧轮胎利用率,降低沥青生产成本,发挥胶粉和SBS两种改性沥青的优势,通过优化制备工艺和材料掺量,研究沥青的三大指标、黏度、弹性恢复、储存稳定性,确定了胶粉/SBS复合改性沥青的胶粉最佳掺量为42%,裂解剂的最佳掺量为1.5%。以制备的高掺量复合改性沥青混合料为主要研究对象,其他5种沥青混合料为对照组,包括基质沥青混合料、3%SBS改性沥青混合料、21%普通掺量的胶粉改性沥青混合料、42%高掺量胶粉改性沥青混合料以及21%胶粉+3%SBS普通掺量复合改性沥青混合料,通过车辙试验、低温小梁弯曲试验等分析各个改性沥青混合料的性能。结果表明,比起其他5种沥青混合料,高掺量胶粉/SBS复合改性沥青混合料有优异的高温抗车辙、低温抗开裂和水稳定性,为进一步研究胶粉/SBS改性沥青的应用起到了推广作用。

磷石膏改性沥青高低温性能研究

为评价固废磷石膏作为沥青改性剂的可能性,对磷石膏改性沥青的高低温性能进行评价。分别将不同掺量的磷石膏加入到70#基质沥青中,以制备磷石膏改性沥青。通过动态剪切流变仪的温度扫描、频率扫描、多重应力蠕变模式测试磷石膏改性沥青高温流变特性,并基于Sigmoidal方程建立流变主曲线,通过弯曲梁流变仪评价磷石膏改性沥青低温抗裂性。研究结果表明,随着磷石膏的加入,磷石膏改性沥青的复数剪切模量(G^(*))提高并高于70#基质沥青,相位角(δ)差距不大,Shenoy车辙参数[G^(*)/(1-1/sinδtanδ)]明显提高;磷石膏的掺入能提高沥青在0.1,3.2 kPa的蠕变恢复率,并且降低在0.1,3.2 kPa的不可恢复柔量。添加磷石膏会增强基质沥青的高温性能,同时会略微降低沥青的低温抗裂性能,但是不会影响PG低温分级中的设计温度。

寒区沥青混合料阻裂性能研究进展

从材料研究与路面结构设计等角度综述了沥青及沥青混合料的低温性能研究进展,以沥青低温性能评价、沥青混合料低温性能评价及混合料低温性能仿真模拟评价三个角度介绍了近年来国内外针对沥青及沥青混合料的低温性能评价研究。认为应在材料研究、路面设计的基础上对高寒、大温差地区的路面低温性能展开探索;建立同高寒、大温差气候条件相适应的耐久性路面低温性能评价指标;并同时从力学仿真模拟领域入手,对沥青混合料的抗裂力学性能变化趋势进行深入研究。

基于低温性能的温拌沥青及混合料性能研究

通过FTIR和TG-DSC实验分别对温拌改性沥青的改性机理和热稳定性进行分析,通过RTFO实验评价温拌改性沥青抗老化性能并对温拌剂配方进行优化;采用DSR实验、BBR实验、测力延度实验评价优化后的温拌改性沥青高低温性能,并与Sasobit和Evotherm M1温拌改性沥青进行对比研究;通过混合料实验对温拌剂的降温幅度和温拌沥青混合料的路用性能进行研究。结果表明,温拌改性沥青的改性机理为物理共混,其热稳定性可以得到保障;温拌剂配方优化后,抗老化能力得到改善;蜡-塑温拌剂加入SBS改性沥青中后-18℃时的蠕变劲度降低37.8%、蠕变速率提升9.9%,低温流变性能得到改善;蜡-塑温拌剂的降温幅度约为23℃,比3%Sasobit和0.5%Evotherm M1的降温效果好,蜡-塑温拌改性沥青混合料的高温性能完全满足低温地区的要求,低温抗裂性能和抗水损害能力有明显提升,Sasobit温拌剂可以提升高温抗车辙性能,但对低温性能和水稳定性不利,Evotherm M1温拌剂对混合料路用性能影响不大。

基于混凝土水化热效应的高地温水工隧洞衬砌结构温控防裂研究

为分析高地温水工隧洞衬砌结构温度应力特性,基于拉普拉斯变换推导出衬砌结构瞬态温度场的解析解,并借助弹性抗力法推导出衬砌结构的弹性温度应力分量。依托新疆布伦口水电站监测数据对衬砌结构瞬态温度场及应力场进行计算分析,并采用抗拉强度准则和裂缝尖端强度因子对衬砌结构破坏进行分析,提出合理的温控防裂措施。结果表明:1)衬砌温度场前期整体温度迅速上升,在第7天左右达到最大值,其中衬砌内壁温度可达到37℃,外壁温度可达到56℃。2)衬砌结构外墙环向应力可达到2.2 MPa,体现为拉应力状态;径向应力可达到2.7 MPa,呈现为压应力状态。3)衬砌结构强度的破坏主要受温度及结构本身稳定性2方面影响,可通过采用低热水泥、控制混凝土的入模温度以及严格监控施工过程来提高衬砌的稳定性。其中,采用低热水泥可降低衬砌结构的温升值,混凝土的最终水化热每降低50 k J/kg,衬砌结构内外壁的温差可降低1.85℃左右;适当提高入模温度可缩短水化热的放热周期及降低衬砌内外壁温差。

东庄高拱坝温控措施敏感性分析

为了提高混凝土高拱坝温控防裂安全性,结合泾河东庄230 m超高拱坝工程特点,采用三维有限元法考虑混凝土浇筑温度、冷却水管间距、水温及流量等影响因素条件下对结构应力进行计算,分析不同温控措施条件对坝体温度及温度应力的影响程度。结果表明:混凝土浇筑温度每提高2℃,坝体混凝土最高温度增加约0.8℃~1.2℃,最大拉应力增加0.2 MPa~0.3 MPa左右,混凝土开裂风险有所增加;冷却水管间距从3.0 m~1.5 m变化,可以降低内部最高温度近4℃,大幅降低了混凝土早期最高温度;冷却水水温对最高温度和通水降温速率有较大影响,通水水温降低2℃,最高温度降低约0.5℃~0.7℃左右,初冷阶段适当降低冷却水温对控制最高温度较为有利;通水流量的影响主要体现在混凝土早期最高温度和各时期通水时间方面,而对坝体内部的温度应力影响则不明显。浇筑温度、初期冷却水温是温控敏感性较大的因素。

粒化高炉矿渣粉沥青混合料路用性能研究

为了拓宽废弃粒化高炉矿渣的利用途径,文中采用不同比例的粒化高炉矿渣粉代替矿粉后,进行AC-13C沥青混合料配合比设计,并对其高温稳定性、水稳定性和低温抗裂性等路用性能进行对比分析。结果表明,将粒化高炉矿渣粉作为填料应用于沥青混合料中,提高了沥青混合料的高温稳定性和高温水稳定性,但降低了其低温水稳定性。当粒化高炉矿渣粉替代率不超过50%时,沥青混合料的低温抗裂性可以得到提高,而当粒化高炉矿渣粉替代率超过75%时,沥青混合料的低温抗裂性降低。综合分析结论得出,AC-13C沥青混合料的粒化高炉矿渣粉替代率不超过50%。

水泥代替矿粉对热拌再生沥青混合料的路用性能影响

以再生沥青混凝土AC-20为研究对象,用水泥分别替代各级配矿粉用量成型试件,通过马歇尔实验、冻融劈裂试验和低温劈裂试验研究水泥替代矿粉对沥青混凝土高温稳定性、水稳定性和低温稳定性的影响规律。试验结果表明水泥用做填料具有一定的优越性,能够提高沥青混凝土的高温稳定性、低温抗裂性,对提高沥青混凝土的路用性能,降低工程造价具有重要的意义。研究成果可为废旧沥青混合料的再生利用提供一定的参考。

水性环氧树脂改性乳化沥青在公路养护中的应用研究

乳化沥青常用于公路表面修补和预防养护。普通的乳化沥青粘接强度较低,在低温下较脆并且强度成型慢,必须在提高养护效果和施工效率方面进行针对性地改性。研究利用相反转法,以非离子型乳化剂聚氧乙烯醚为表面活性剂制备水性环氧树脂乳液,并将该乳液用于改性乳化沥青。对得到的水性环氧树脂乳化沥青进行稳定性能、粘接性能和低温性能测试,结果表明:试样品储存30 d不发生破乳,粘接性能比未改性的乳化沥青提高10倍,低温抗劈裂强度为未改性乳化沥青的2.3倍。为水性环氧树脂改性乳化沥青对寒冷天气下公路的防裂养护提供了参考。

短期老化沥青混合料的低温抗裂性能

为了研究短期老化沥青混合料的低温抗裂性能,分析两种不同的沥青混合料老化温度(135℃短期老化4 h、155℃短期老化4 h)以及玄武岩纤维、聚酯纤维、木质素纤维和不同环境温度(0℃、-5℃、-10℃、-20℃)对沥青混合料低温抗裂性能的影响。相对于未老化的沥青混合料,经过短期老化的沥青混合料断裂能均有所下降;掺入聚酯纤维未经过老化的沥青混合料在0℃下的断裂能最高;随着试验温度的降低,半圆弯曲试验(SCB)试件的断裂能整体呈下降趋势。纤维掺料在提高沥青混合料的低温抗裂性能有帮助。

滨海地区SMA-13沥青混合料低温抗裂性能

选用聚酯纤维作为外掺剂,干法制备聚酯纤维掺量为0%、0.3%、0.35%、0.4%、0.45%、0.5%的SMA-13半圆试件,分别开展0、2、4、6、8次硫酸钠-干湿循环下半圆弯曲(SCB)试验,并以清水-干湿循环作为平行对照组。随着干湿循环次数的增加,盐-干湿循环试件组和平行对照组试件的低温性能均降低;盐-干湿循环对试件的影响>清水-干湿循环对试件的影响,且清水-干湿循环后试件的低温性能劣化幅值较小;聚酯纤维掺量为0.4%的试件宏观评价指标断裂韧性KIC在各溶液干湿循环条件下均有较好表现,且实测数据均高于其他掺量纤维。结合SEM扫描电镜试验可知,掺量为0.4%的聚酯纤维能形成较好的纤维网状搭接结构,有利于试件整体性的提升和荷载的均匀传递。

高碳铬铁渣稀浆封层路用性能研究

为解决高碳铬铁渣堆存及开采石料造成的环境污染和破坏问题,以高碳铬铁渣作为集料,分别以不同粒径替代稀浆封层混合料中玄武岩,通过车辙试验、湿轮磨耗试验、冻融劈裂试验、低温弯曲试验、摆式仪测定路面摩擦系数试验对稀浆封层混合料的抗车辙性能、抗水损害性能、低温抗裂性能及抗滑能力进行评价。结果表明:将高碳铬铁渣作为集料替代玄武岩,可明显地提高稀浆混合料的抗车辙性能、低温性能及抗滑能力,4.75 mm~9.5 mm粒径的铬铁渣影响最为显著;铬铁渣的掺入会降低稀浆混合料的抗水损害能力,随着铬铁渣代替量的增加而降低,高碳铬铁渣在稀浆封层中具有一定的适用性。

变温条件下沥青混凝土抗裂特性研究

文中通过小梁弯曲及拉伸应力应变试验,对不同温度条件对沥青混凝土的抗裂性能影响进行研究。研究发现,在-60~-20℃低温条件下,沥青胶结硬化导致沥青混凝土呈现出高脆性和高刚度特性,且随着温度的降低,其抗裂性能逐渐递减。而随着温度升高至20~60℃,沥青混凝土的黏性增加,混凝土处于塑性变形阶段,裂缝扩展速度减缓,混凝土表现出较好的延展性,不会立即出现断裂,且温度越高沥青混凝土的塑性变形阶段越长。

深海耐压结构微裂纹损伤识别与定量评估方法

深海耐压壳安全研究主要集中在材料性能本构模型和以疲劳寿命预测为目标的结构参数评估模型上,其损伤识别和定量评估方法的研究尚不成熟。本文针对深海耐压结构,基于电磁感应和涡流热效应,探究瞬态温度响应与微裂纹损伤间的关系,以实现耐压壳关键部位微裂纹的量化研究。项目研究成果将弥补耐压壳服役安全性研究中无损伤监测的空白,为深海耐压壳微裂纹损伤识别提供原创方法及理论依据,保障目前在役深海潜水器的作业安全。

双层排水沥青路面试验段路用性能研究

文中以某高速公路工程为例,通过车辙试验、小梁弯曲试验等方法,评价PAC-10和PAC-16双层排水沥青路面的路用性能。试验结果表明,双层排水沥青路面的高温稳定性能、低温抗裂性能以及水稳定性良好,PAC-10和PAC-16试件的动稳定度均达到规范标准,相比之下,PAC-16的路用性能更好,更符合工程施工要求。

公路沥青混合料低温抗裂性能及施工工艺研究

主要探究提高公路沥青混合料低温抗裂性能与施工工艺的有效方法。实地观察、实验室试验和数值模拟分析了沥青混合料在低温环境下的性能变化规律,并研究了不同施工工艺对其性能的影响。结果显示,合理控制施工温度、优化压实工艺和采用适量添加剂可以有效提高沥青混合料的低温抗裂性能,降低路面裂缝的发生率。基于此,在公路建设中,应重视低温环境下沥青混合料的性能并采取相应的施工工艺措施,以提高路面的质量和使用寿命。

超长混凝土地下室墙体温度应力计算与分析

超长混凝土墙体由水泥水化放热和季节温差产生的温度应力、混凝土收缩产生的收缩应力是导致墙体开裂的重要因素。结合具体工程,利用有限元软件Abaqus对墙体的温度和收缩应力进行了计算分析,得到了不施加预应力、施加预应力及施加预应力的同时设置诱导缝这3种情况下的墙体正应力和剪应力分布规律。分析结果表明,通过合理设置后浇带和预应力筋可较好地解决早期和长期的温度应力和收缩应力,若同时在墙中设置诱导缝则可以更好地解决墙体的抗裂问题。

不同高黏剂对排水沥青磨耗层路用性能的影响

采用不同高黏改性剂对SBS改性沥青进行改性获得高黏改性沥青,通过高温车辙、低温小梁弯曲和冻融劈裂试验对不同高黏改性排水沥青磨耗层的高温、低温和水稳性能进行研究。结果表明,高模量剂B对SBS改性沥青的改性效果最佳,高模量剂B改性沥青60℃动稳定性达到11665次/mm,弯曲破坏应变为3862uε,冻融劈裂残留强度比为91.5%。