纳米SiO_(2)增强高强套筒灌浆料及高温后性能试验研究

研究了常温下不同纳米SiO_(2)(NS)掺量(0、0.4%、0.8%、1.2%、1.6%、2.0%)对高强套筒灌浆料流动度和强度的影响,以及不同高温温度(150、200、250℃)下NS掺量对高强套筒灌浆料质量损失和强度的影响,并进行了微观机理分析。结果表明:常温下,NS的掺入降低了灌浆料的流动度,灌浆料的强度随NS掺量的增加先增大后降低;高温后,灌浆料的质量损失率随温度的升高逐渐增大,抗折强度逐渐降低,抗压强度先增大后降低;NS的掺入能够降低灌浆料的质量损失率和抗折强度损失率,提高抗压强度,且随着NS掺量的增加,质量损失率和抗折强度损失率先降低后增大;NS能够改善灌浆料的内部孔结构;随着温度的升高,灌浆料的内部结构先密实后疏松。

组合膨胀剂对风电灌浆料早期膨胀性能的影响

基于改进的竖向膨胀率(εv)测试方法,获得了高强风电灌浆料0~24 h、1~7 d的εv发展全曲线;并研究了掺合料比例及组合膨胀剂比例对灌浆料εv、流动度、力学强度的影响.结果表明:灌浆料0~24 h竖向膨胀率曲线呈“四阶段”特征;在0%~20%掺量范围内提高硅灰掺量,灌浆料流动度下降,0~24 h内εv曲线峰值先增大后减小;塑性膨胀剂(PEA)对24 h内εv发展起主导作用,复掺氧化钙-硫铝酸钙双源膨胀剂(HP-CSA)后,εv峰值减小,24 hεv下降、3 hεv增大,有利于控制24 h与3 h的εv差值;在1~7 d内,0.03%掺量的PEA即可促进HP-CSA膨胀效能的发挥,6%以上掺量的HP-CSA可较好补偿竖向自收缩变形而获得净膨胀灌浆料;PEA与HP-CSA组合,可发挥时间上接力、效果上协同的膨胀调控作用,可分阶段、按需设计,从而实现对灌浆料7 d内竖向膨胀率的精细调控;随组合膨胀剂掺量增加,灌浆料初始和30 min流动度无明显变化,28 d抗压强度先增大后减小;在本文研究范围内,0.06%PEA+6%HP-CSA是最优掺量组合.

纳米SiO_(2)增强高流态早强水泥灌浆材料的水化机理

为了满足民用基础设施日益增长的功能要求,水泥灌浆材料必须具有高流态、早强和低收缩的特定性能。本文采用正交试验方法研制了纳米SiO_(2)增强的高流态早强水泥灌浆材料(HECM),通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、差示扫描量热(DSC)测试分析了在不同养生龄期和纳米SiO_(2)含量情况下,纳米SiO_(2)对HECM微观结构和水化产物的影响机制。结果表明:HECM在养护1 d时的弯曲强度和抗压强度分别高于3.5 MPa和12 MPa,流动性和收缩率分别小于11s和0.15%;与普通水泥基材料相比,随着HECM中水化速率的加快,纳米SiO_(2)对强度的影响将提前发生。

高强灌浆材料结合卡箍在导管架受损构件加固中的应用

以南海某海域一施工船与四桩导管架基础发生碰撞为背景,结合当前研究对导管架受损区域的承载力进行分析,计算得到受损截面凹陷处的轴向承载力和极限弯矩。简述海洋工程领域中受损构件的加固修复方法,探讨卡箍技术的理论研究现状及其在实际工程中的应用现状。基于典型灌浆卡箍修复技术提出一种采用80 MPa高强度灌浆材料结合卡箍技术进行加固修复的新方案,并采用有限元软件对加固后的组合结构进行数值模拟。仿真结果表明,该组合结构可有效改善导管架受损区域受力状况,提高结构的承载力。简述该方案的施工流程,以期为实际工程提供参考。

高强钢筋连接套筒灌浆料配制与性能试验研究

为研究应用于装配式建筑钢筋连接的套筒灌浆料,做了抗压强度等级C80套筒灌浆料配合比及性能影响规律试验研究。通过单因素试验研究了水胶比、矿物掺合料、胶砂比对套筒灌浆料性能影响规律及作用机理。试验结果得出:(1)水胶比增大,初始及30 min流动度均逐渐增大,1 d、3 d、28 d抗压强度均逐渐减小,确定最终试验最佳水胶比为0.245。(2)石膏对于竖向膨胀率影响显著,石膏比例4.5%时膨胀率值达到最大值,3 h、24 h分别为0.09%、0.24%;粉煤灰对于流动度影响显著;适宜硅灰掺量能够提高28 d强度。得出胶材最佳比例m(水泥)∶m(石膏)∶m(粉煤灰)∶m(硅灰)=89%∶3%∶5%∶3%。(3)胶砂比能够提高强度,降低流动度,试验最佳胶砂比为1.1,初始流动度达到315 mm,28 d抗压强度达到88.99 MPa。

冻融循环下全灌浆套筒连接接头试验研究

针对高强灌浆料和全灌浆套筒连接件,进行了不同冻融循环次数后的力学性能试验研究,并采用ABAQUS模拟了全灌浆套筒冻融循环后的损伤情况。结果表明:冻融循环后试块抗压强度损失最为严重;冻融循环50次内,试块的抗折强度损失率均小于5%;在冻融循环作用下,试件各接触面的粘结力下降,环肋位置受到的剪力增大,应变减小,平均破坏位移增加;经过75次冻融循环后,试件的极限粘结强度平均下降10.3%;试验与模拟对比得出,在冻融循环75次时,全灌浆套筒内灌浆料损伤严重,但灌浆料与钢筋之间的锚固性能并未完全失效;冻融循环100次时钢筋呈刮犁式拔出,试件破坏。

α高强石膏灌浆料制备及性能研究

采用脱硫石膏水热法自制的α高强石膏为主原料,辅以少量水泥、粉煤灰和外加剂制备石膏基灌浆料。研究了不同原料配比以及减水剂、憎水剂和发泡剂等掺量对石膏基灌浆料强度、耐水性、收缩性及微结构等的影响。结果表明,随着粉煤灰、减水剂、憎水剂和发泡剂等掺量的增加,石膏基灌浆料强度均呈先增加后减小的变化趋势,同时耐水性与抗收缩性提升。当石膏、粉煤灰、水泥、砂等原料的质量百分数分别为37%、10%、3%、50%,减水剂掺量为0.5%、憎水剂为0.4%和发泡剂为0.02%时,制备的灌浆料初始流动度为308 mm,30 min流动度为248 mm,初凝时间170 min,28 d抗压强度可达50.2 MPa,软化系数达0.66,3 h竖向膨胀率为3.36%,24 h与3 h竖向膨胀率之差几乎无变化。

C125海上风电超高性能灌浆料的制备及关键性能研究

研究了水胶比、胶砂比、硅灰及降黏增强剂掺量,复合外加剂掺量及UWB-Ⅱ掺量对C125海上风电灌浆料流动度、分层度、抗压强度、水陆强度比及悬浊物含量的影响规律。结果表明:水胶比与灌浆料的流动度、分层度及悬浊物含量正相关,与灌浆料的抗压强度和水陆强度比负相关;胶砂比与灌浆料的抗压强度及水陆强度比正相关,与灌浆料的流动度、分层度及悬浊物含量负相关。硅灰可提高灌浆料的抗压强度和水陆强度比,降低分层度及悬浊物含量,也会降低灌浆料的流动度。降黏增强剂可提高灌浆料的流动度、强度和水陆强度比,但会增加灌浆料的分层度及悬浊物含量。复合外加剂可提升灌浆料的流动度,但会降低灌浆料的强度和水陆强度比。UWB-Ⅱ可提升灌浆料的水陆强度比,降低分层度和悬浊物含量,但会降低灌浆料的流动度及强度。采用1∶1的胶砂比,0.11的水胶比,内掺8%的硅灰与8%的降黏剂,外掺1%的复合外加剂和1.5%的UWB-Ⅱ时,灌浆料性能最优,此时灌浆料的初期和30 min流动度分别为350 mm和330 mm,分层度为2.4 mm,1 d和28 d陆上强度分别为50.3 MPa和137.2 MPa,28 d水陆强度比为98.6%,悬浊物含量为55 mg/L。

袖阀管注浆用套壳料配合比优化

套壳料质量的好坏是决定袖阀管注浆成功与否的关键。为确定适用于袖阀管注浆用套壳料的最优配合比,开展了水、水泥、膨润土、水玻璃等材料不同占比下的室内试验并进行套壳料微观结构分析。水灰比对套壳料抗压强度影响最显著,水灰比越大,套壳料抗压强度越小;膨润土和砂在一定程度上可以提高套壳料前期抗压强度,但对后期强度基本不产生影响;水灰比越小,套壳料初、终凝时间越短,水玻璃对缩短套壳料终凝时间更显著;膨润土含量以及砂的存在对套壳料凝结时间基本不产生影响。

超高性能灌浆料的含气量控制技术研究

采用不同消泡剂与引气剂复配配方来探索其对超高性能灌浆料流动度、流速、含气量和抗压强度的影响规律,并通过试验得到了较优配合比。结果表明:引气剂能提供灌浆料更高的流动度并能有效改善灌浆料浆体的流速,但掺量过高会明显影响高性能灌浆料的早期和后期强度;随着消泡剂掺量的增加,灌浆料的流动度和流速会逐渐减小,并且早期和后期强度几乎不受影响;而当消泡剂和引气剂的掺量分别为胶凝材料总重的5.6■和0.37■时,所得灌浆料的各项性能能够满足GB/T50448-2015《水泥基灌浆材料应用技术规范》中Ⅲ类灌浆料的性能指标。

高强灌浆料加固灌注桩桩头研究

加固的桩头承载能力对静载试验成功与否至关重要,常规做法是采用混凝土进行桩头加固,但周期较长,且有时效果不好。统计表明,用混凝土加固的试验桩桩头,压爆数量占试桩总破坏数量的20%左右,基于此采用了高强灌浆料代替混凝土进行桩头加固。设计了水泥基高强灌浆料的配合比,制作了三组试块,轴心抗压强度试验结果表明,该材料短期强度发挥较快,1、3、7 d的平均抗压强度可以达到35.3、51.5、68.5 MPa。大量现场试验证明该材料加固混凝土试验桩在技术上是可行的,且具有很大的时间优势。针对不同承载力灌注桩,给出了桩头加固形式和龄期的建议。

粉煤灰-水泥双液注浆材料的配比优化

双液注浆材料在煤矿破碎围岩治理中的应用较为广泛。为获得凝结速度快、成本低的双液注浆材料,以粉煤灰、水泥、水玻璃、减水剂、早强剂为原材料,基于正交试验方案,探究粉灰比、玻浆比、减水剂掺量、早强剂掺量4个因素对注浆材料黏度、凝结时间、抗压强度的影响规律,并利用DPS软件建立回归模型,通过Matlab遗传算法得到15组最优配比,最后结合方案造价确定了工业配比。结果表明,注浆材料的性能不仅受单一因素影响,而且受两因素之间交互作用的影响;粉灰比0.126、玻浆比0.35、减水剂掺量1.35‰、早强剂掺量1.85%的工业配比,其黏度为518 mPa·s、凝结时间为23 s、28 d抗压强度为11.10 MPa,与预测值差距较小,成本较低,能够满足实际应用中对注浆材料的性能要求。

HPMC及硼砂对新型防漏高强注浆料性能及微观结构的影响

与传统注浆料相比,防漏高强注浆料具有防漏和高强两大特性,但其过快的凝结速度严重影响施工质量。为了解决凝结速度过快以及泌水问题,研究了羟丙基甲基纤维素(HPMC)和硼砂对防漏高强注浆料凝结温度、凝结时间、保水率、抗折强度和抗压强度的影响。结果表明:当HPMC掺量在0.20%~0.30%(以下掺量均为质量分数)时,硼砂掺量的增加会导致最高凝结温度上升以及恒温时间缩短;掺入HPMC不仅可以提高浆料的保水率,且对注浆料具有一定的缓凝效果,与硼砂同时使用时能增强注浆料的缓凝效果;随着硼砂掺量的增加,浆液结石体的抗折强度和抗压强度呈先增大后减小的变化趋势,HPMC可以减弱硼砂对浆液结石体强度的影响,但是,随着HPMC掺量的增加,浆液结石体强度逐渐降低。当硼砂掺量为0.07%、HPMC掺量为0.25%时,防漏高强注浆料能够在保证良好力学性能条件下获得更好的工作性能,此时,初凝时间达到1 h以上,3 d抗压强度达到36.58 MPa。增加HPMC掺量会导致钙矾石(AFt)晶体由柱状向针状转变,片状单硫型水化硫铝酸钙(AFm)逐渐减少,使结构松散,硼砂掺量为0.07%、HPMC掺量为0.25%时,AFt晶体呈柱状且分布均匀,相互之间具有较多的搭接点,结构更为致密。

基于耐久性能的机制砂灌浆料复合配比研究

为研究机制砂灌浆料的力学性能和耐久性能,通过试验方法,配制C60、C80、C100三种强度灌浆料,对所配制的机制砂灌浆材料进行工作性能、力学性能、耐久性能测试。结果表明,同类型混凝土中,高强度等级混凝土抗渗性能好于低强度等级混凝土;水胶比、电通量与抗压强度呈负相关关系,机制砂混凝土强度等级越高,它的电通量越小,氯离子渗透能力越低;影响机制砂混凝土耐久性能最主要的因素是水胶比,其次是矿粉掺量,最后是粉煤灰掺量。高比例的粉煤灰掺量有助于提高机制砂灌浆料的抗硫酸盐侵蚀能力。

结构修补用细石灌浆料高温后的性能研究

为了研究结构修补用细石灌浆料高温后的性能,试验分析了不同温度(200、400、600、800、1000℃)、不同冷却方式(自然冷却、浸水冷却)对细石灌浆料表观状态变化、质量损失、强度损失的影响规律,建立了温度与质量损失、温度与残余抗压强度的函数关系式。结果表明:在200~1000℃高温后,试件的颜色由灰色变至黄白色,温度越高,试件表面裂纹越严重;温度的升高以及高温持续时间的延长会导致试件质量损失以及强度损失的加剧;当温度为200℃时,两种冷却方式的抗压强度基本一致,升高至400℃及以上时,自然冷却试件的抗压强度高于浸水冷却;基于试验数据建立的拟合关系式的拟合效果较好。

高强灌浆料加固既有RC柱的偏心受压试验分析

为了研究不同参数下高强无收缩灌浆料加固钢筋混凝土柱的偏压性能,共设计制作了7个加固构件和1个对比构件进行了偏心受压试验,记录了各级荷载下构件的裂缝发展、挠度和整体的破坏形态等。结果表明:原柱混凝土和高强灌浆料加固层能很好地协同工作、共同受力;高强灌浆料作为新增材料极大地提高了偏心受压构件的极限承载能力,其中单侧加固的形式很好地改善了构件整体的受力状态,双侧和四面加固则对构件极限承载力和抵抗变形能力的提升更加明显,并且随着加固层厚度的增大,加固效果愈加明显。

超高强自密实混凝土胶凝材料配合比的优化研究

C100及以上强度等级的自密实混凝土配合比中,胶凝材料用量大且水胶比低,容易在施工过程中出现混凝土粘度大且不容易施工等问题。为了获得较低粘度的超高强自密实混凝土,研究了不同掺量硅灰、微珠、Ⅰ级粉煤灰及S105级矿粉对胶凝材料浆体粘度、流动度和3、28 d胶砂抗折、抗压强度的影响规律,并结合四因素四水平正交试验,得到适合超高强自密实混凝土的胶凝材料配合比,为配制超高强自密实混凝土提供参考。结果表明:硅灰、S105级矿粉能增加胶凝材料浆体的粘度,降低流动度;微珠、Ⅰ级粉煤灰能降低浆体的粘度,增加流动度,为关键降粘组分;4种矿物掺合料都能提高胶砂的28 d强度,其中硅灰提升最为明显,为关键增强组分;结合正交试验,得出超高强自密实混凝土胶凝材料的最适宜配合比为P·Ⅰ52.5硅酸盐水泥∶硅灰∶微珠∶Ⅰ级粉煤灰=60%∶10%∶15%∶15%。

早强型半柔性灌浆料研究

半柔性复合混凝土由于其兼具沥青和水泥路面的优点,被应用于交叉口、长大纵坡等路段中。但是由于半柔性灌浆材料硬化达到要求强度需要较长的时间,因此,需要开发早强型半柔性灌浆料。选用42.5普通硅酸盐水泥(下称普通水泥)、细砂、矿粉、膨胀剂及外掺剂,采用正交试验确定满足要求半柔性灌浆料配比。而后采用快硬水泥替代普通水泥,通过研究确定替代比例为0.15~0.2时,4 h后的半柔性灌浆材料性能能够满足要求。

高强灌浆料的配制及其性能研究

为提高灌浆料混凝土的抗压强度,通过调整矿粉和水的用量以及石英砂的粒径,配制出28 d的抗压强度可以达到100 MPa以上的高强灌浆料。以灌浆料的流动度和抗压强度等性能为指标,采用响应面设计优化灌浆料中矿粉和水的用量以及石英砂的粒径配方,并分析最佳配方灌浆料的耐久性和微观性能。结果表明,响应面优化得到最佳配方为:矿粉133 g、石英砂平均粒径2.3 mm、水167 g。采用该配方进行灌浆料制备的混凝土28 d后抗压强度达133.4 MPa,具有良好的耐化学腐蚀性,同时因水化硅酸钙的钙硅比小,其耐久性较好。

大长径比薄壁燃烧室壳体加工变形分析与控制技术研究

固体火箭发动机壳体的保形加工是航天装备制造的重要环节。可靠的整形工装是控制加工变形和降低尺寸偏差的前提。通过对壳体制造、装药制造及装配等过程的系统测量与分析,明确了壳体在制造过程中产生变形的基本规律。基于有限元仿真分析方法,提出了焊接变形、热处理变形的分析与控制策略。分析表明,热处理过程中的组织场和应力场变化是造成壳体变形的主要因素,通过改善工装底部支撑梁结构可以达到控制变形的目的。通过试验分析优化后工装的变形量可知,试验结果与仿真规律一致。因此,将工装底部支撑梁改为格栅式导流板后气场流动更稳定,且一次回火+整形工装对抑制壳体变形效果显著。