基于正交设计方法的塑性混凝土优化配合比试验研究

笔者利用正交试验法进行塑性混凝土试验方案设计,并结合SPSS软件对试验结果进行变异数分析和Duncan多重比较,以此探讨了引气剂掺量、膨润土用量、水胶比三种因素对其性能评价指标的影响,找出满足各设计要求的最佳配合比。结果表明:对静力抗压弹模和抗压强度而言,因素的主次顺序是膨润土掺量、水胶比、引气剂掺量;膨润土用量、水胶比及引气剂掺量的提高对弹性有利,对抗压强度不利。对渗透系数来说,主次排序是水胶比、引气剂掺量、膨润土掺量;膨润土用量及水胶比的增加对抗渗性不利,引气剂掺量的增加对抗渗性有利。该方法找出引气剂掺量0.02%、膨润土用量60%、水胶比0.95的相对最佳配比,并通过了验证。

不同粒径组废旧轮胎橡胶颗粒改良膨胀土性能试验研究

为研究废旧轮胎橡胶颗粒粒径与掺量对于膨胀土性能的影响,在击实试验基础上,以0%、5%、10%、15%、20%为掺量,选取4种不同粒径组橡胶颗粒掺入膨胀土进行膨胀率、直剪与无侧限抗压强度试验。试验结果表明:掺入相同掺量、不同粒径橡胶颗粒后的膨胀土,其最大干密度与最优含水率皆随粒径增加而减小;各粒径橡胶颗粒对于膨胀土的膨胀潜势皆有一定的抑制作用,且随粒径、掺量增加,该抑制作用更加明显;掺入粒径较小(<0.25 mm)、粒径较大(>2 mm)橡胶颗粒的膨胀土内摩擦角与黏聚力随掺量波动较为剧烈,橡胶颗粒粒径1~2 mm、掺量10%~15%是提升膨胀土抗剪强度的最佳区间;掺入相同粒径橡胶颗粒的膨胀土,无侧限抗压强度随掺量增加先增加后减小,而相同橡胶颗粒掺量的膨胀土无侧限抗压强度则随粒径增加而增加,且以颗粒粒径2~5 mm、掺量15%为抗压的最佳掺比。

粉土改性风积沙作为堤坝填筑料的击实和剪切特性的研究

【目的】通过粉土对风积沙进行物理改良,使之成为更好的堤坝填筑材料,对沙漠区建设水利工程具有重要意义。【方法】依托古浪县生态移民暨扶贫开发黄花滩调蓄供水工程调蓄水池风积沙堤坝项目,开展了粉土改性风积沙的颗粒分析试验、击实试验和直剪试验等室内试验。【结果】研究表明,风积沙内掺入适量粉土能够实现改善级配,增大最大干密度、内摩擦角和黏聚力的目的;当粉土掺比大于9%时,能解决风积沙击实过程中干密度大小上下波动的问题;当掺比达到13%时,混合料已经历了最大干密度的快速增长阶段,满足“易击实”的条件,内摩擦角和黏聚力显著提升,并且达到了级配良好的条件;继续增大掺比,虽然内摩擦角和黏聚力继续增大,但最大干密度的增幅明显减弱。【结论】综合所有试验结果和工程施工经济性的考虑,认为13%粉土掺比为较优掺量。

新型自制温拌再生剂对老化沥青的再生效果研究

为实现公路老化沥青的高效回收利用,研制了一种新型自制温拌再生剂(WR),通过对温拌再生沥青进行常规物理性能和MSCR试验,并与两种工业再生剂进行对比分析,探究WR的最佳配比、再生效果及最优掺量;通过FTIR和SEM分析探究WR对老化沥青的再生机理。结果表明,WR成分质量分数的最佳比例为:原油:表面活性剂:增塑剂:抗老化剂=80.0:9.5:8.0:2.5;WR比工业再生剂具有更加优异的再生性能,但WR含量过高会增加成本和降低再生沥青的耐车辙性能,WR的最优含量为7%。FTIR和SEM测试结果表明,WR能通过物理作用显著地补充老化沥青中的挥发成分,使再生沥青组分比例和微观结构恢复至原沥青相似水平。上述研究成果能为老化沥青的经济再生提供更加合理的途径。

地聚物稳定粗粒填料静动力学特性试验研究

地聚物具有高强、致密、低导热、资源节约等特点,其在抗震安全性、资源获取可行性等方面均符合高铁路基工程粗粒填料改良的需求。通过不同偏高岭土与碱激发材料配比下的地聚物稳定细粒填料单轴抗压强度试验和不同块石含量、围压下的地聚物稳定粗粒填料动三轴试验,研究了地聚物材料的配比关系及其在细粒填料稳定中的最优掺量,探讨了块石含量和围压对地聚物稳定粗粒填料动力特性的影响规律。结果表明:偏高岭土基地聚物中原材料与碱激发剂的最佳配比为2:1,且二者在细粒填料稳定中的最佳掺量为15%;地聚物稳定粗粒填料最大动剪切模量与块石含量存在线性增长关系,但与围压呈近似非线性增长;归一化剪应变下,地聚物稳定粗粒填料动剪切模量比G/G_(max)均分布在窄带内,阻尼比则离散性较大。研究成果可为地聚物稳定粗粒填料的应用推广提供设计参数依据。

钢渣细骨料泡沫混凝土的制备及性能

以钢渣作为细骨料,采用不同粒径、取代量的钢渣制备钢渣泡沫混凝土(SSFC)。根据自然养护7 d SSFC的无侧限抗压强度,得出制备SSFC的最优配比;基于正交试验分析钢渣粒径、钢渣取代量、水胶比三因素对SSFC抗压强度的影响程度;在此基础上,探讨钢渣取代量对SSFC导热性、抗折强度、吸水率等力学性能的影响,分析不同钢渣取代量下SSFC的微观结构。结果表明:制备SSFC的最优配比为钢渣粒径1.18 mm、钢渣取代量(质量分数,下同)20%、水胶比0.45;三因素对SSFC抗压强度的影响程度为钢渣取代量>钢渣粒径>水胶比;随钢渣取代量的增加,SSFC的导热性和吸水率逐渐减小、抗折强度先增后减,钢渣取代量为20%时SSFC抗折强度最大,这是因为20%钢渣取代量下的SSFC平均孔径最小、孔隙分布最均匀。

钢渣混合土基层材料制备及性能研究

以钢渣、矿渣为主要原料,采用土体固化技术制备新型道路基层材料-钢渣混合土。开展24组钢渣-土-矿渣微粉配合比试验,通过7 d无侧限抗压强度测试确定钢渣混合土最佳配合比:50%钢渣+50%土并掺入占钢渣重量40%的矿渣微粉,其强度值可达7.19 MPa。在此基础上,对最佳配合比的钢渣混合土进行了体积安定性试验和无侧限抗压强度影响因素试验,发现钢渣混合土在90℃高温水浴激发下,90 d整体膨胀率仅为0.25%;其无侧限抗压强度随龄期增长而增大,随含水率增加呈先增后减,随压实度增加而增大,室温养护值略低于标准养护值,具有良好的水稳定性。SEM研究表明,钢渣混合土内部结构早期为单一混合料团聚体堆叠,随着龄期增长,逐渐衍变为团聚体与C-S-H凝胶片状网格结构相结合,使得土体结构更加密实。

金川矿山废石与酸浸尾砂最优配合比的研究

为了找出金川矿山废石与酸浸尾砂的最优配合比,即二者混合后达到最大堆积密实度,应用两种骨料堆积密实度模型计算出理论最大值,同时使用试验测量的方法得到了最优组,最终结合两种结果得到:废石∶酸浸尾砂应控制在7∶3与8∶2之间为最优范围。这为矿山后续强度的要求与管道输送提供了保证,同时可为同类矿山的设计提供参考。

餐厨垃圾与牛粪混合厌氧发酵最佳配比筛选

在中温37℃条件下,通过序批式厌氧发酵,研究餐厨垃圾与牛粪质量比、污泥体积与发酵原料质量比对餐厨垃圾和牛粪混合厌氧发酵的影响。试验结果表明:餐厨垃圾与牛粪质量比为2.5∶1时,厌氧发酵效果最佳,其单位产气量为588.02mL.g-1VS,甲烷体积分数最高达62.8%,有机物去除率为65.5%;污泥体积与发酵原料质量比为4.5∶1时,厌氧发酵效果最佳,其单位产气量为721.36mL.g-1VS,甲烷体积分数最高达62.1%,有机物去除率为67.5%。

垃圾渗滤液与村镇污水用生物转盘法合并处理的研究

针对垃圾渗滤液处理难度大、费用高的问题并考虑到村镇污水的特点及其有限的处理条件,本试验采用了占地面积小、操作简单、操作和运行费用低的生物转盘工艺处理一定比例的垃圾渗滤液与村镇污水的混合液。试验结果表明:在HRT为10h,转盘转速为2r/min的最优工况下,当垃圾渗滤液与村镇污水以1∶600以下的体积比混合时,出水水质满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB1891822002)一级A标准,结合垃圾渗滤液的日处理量问题,得出此试验条件下,掺加垃圾渗滤液的最佳混合比例为1∶600,为有效解决村镇污水与村镇垃圾填埋场渗滤液的处理问题提供借鉴和参考,对进一步达到"村容整洁"这个社会主义新农村建设的目标具有促进作用。

化学改良湖相泥炭质土的配合比设计及其应用

为满足工程需要,采用化学加固法改良湖相泥炭质土。对3个场地的湖相泥炭质土分别添加减水剂、早强剂、辅助胶凝材料等11种外加剂,制定了23种配合比改良方案,采用室内无侧限抗压强度和现场轻型圆锥动力触探试验,确定化学固化剂的最佳配合比。结果表明,掺加改良剂的土体抗压强度比原土大,且随着龄期的延长而增大。最佳配合比及掺量(质量分数)分别为:25%水泥、6%生石灰及1%粉煤灰,水灰比为1∶1。

南京河西地区软土快速固化剂的研制

软土地基的快速处理是缩短道路施工工期,确保施工质量的有效措施。该研究结合南京河西地区长江漫滩软土,研制一种高效经济的软土固化剂。选择主固化材料水泥与辅助固化材料电石渣、石膏、三乙醇胺、氢氧化钠和聚丙烯纤维,通过配比设计对南京河西地区软土分别进行固化试验。通过无侧限抗压强度试验,确定固化土的强度特性,最终得出快速固化剂的最终配比为:9%水泥,4%电石渣,2%石膏,2%氢氧化钠。

橡胶-粉土轻质混合土击实及动变形特性研究

将废弃橡胶轮胎颗粒与粉土混合制成轻质混合土,并对其进行击实试验和动三轴试验,基于Davidenkov方程建立了混合土的动弹性模量比-应变本构方程,同时根据经验关系建立了混合土的阻尼比-应变本构方程.结果表明:掺入橡胶颗粒显著减小了橡胶-粉土轻质混合土的最大干密度和最优含水率;当围压相同时,橡胶颗粒掺量越高,混合土的最大动弹性模量越低,动弹性模量比衰减越快;掺入橡胶颗粒显著增大了粉土的阻尼比,当围压相同时,橡胶颗粒掺量越高,混合土的阻尼比越大.

钢渣-土混拌基层材料试验研究及微观机理分析

针对钢渣用于基层材料易发生膨胀的问题,采用钢渣、高炉矿渣微粉、土混拌并结合土体固化技术,制备道路基层材料钢渣混合土。对16组不同配比土样开展了击实、膨胀率、无侧限抗压强度试验。研究表明:钢渣混合土最佳含水率受配比影响较小,均维持在12%~14%;最大干密度随钢渣掺量的减少而降低,随高炉矿渣微粉掺量的增加而降低;高炉矿渣微粉的掺入可显著降低钢渣混合土膨胀率,提高其无侧限抗压强度;7、14、28、90 d无侧限抗压强度均随钢渣占比增加呈先增后减趋势,配比为50%钢渣、50%土时达到最大。微观结构分析表明:土颗粒表面电荷的改变使得钢渣混合土体结构在成型时更易受压密实,钢渣中游离氧化钙(f-CaO)在固化过程中的水化反应受到明显抑制,主要与矿渣中二氧化硅(SiO 2)发生消解反应生成水化硅酸钙凝胶(C—S—H);与此同时,钢渣、土相互包裹的颗粒间堆叠效应及C—S—H凝胶填充混合料缝隙产生的自密实效应进一步提高了土体强度,从而制备出强度高、安定性好的钢渣混合土。

煤矸石型自密实混凝土梁抗弯性能试验研究

通过在自密实混凝土中加入一定量的煤矸石及粉煤灰,配制成煤矸石型自密实混凝土且浇筑成梁,并实施了静载试验。试验结果表明:当粉煤灰掺量为0%、煤矸石掺量为30%时,可最大程度降低试验梁的裂缝发展及裂缝数量,与普通混凝土梁相比,可降低25%;在粉煤灰掺量变化过程中,适量的煤矸石可提高煤矸石型自密实混凝土梁的抵抗力矩和刚度,降低试验梁的挠度值。通过试验弯矩值与理论计算值的对比分析,拟合并提出了煤矸石型自密实混凝土梁的抗弯承载力修正公式,可为工程应用提供一定参考依据。

掺烧甲醇对船舶柴油机性能的影响

为解决船用柴油机NOX,soot,CO等过高排放的问题,以实验室4190ZLC-2型船用中速机为研究对象,运用AVL-FIRE软件构建燃烧室模型,并验证模型的准确性。通过采用仿真实验,研究不同甲醇掺混比对柴油机燃烧及排放特性的影响,在保证柴油机正常燃烧性能情况下,得出最佳的甲醇掺混比。研究结果表明:与纯柴油相比,甲醇-柴油混合燃料使得缸内最大爆发压力有所降低,对应相位略有提前;放热率曲线呈单峰分布且峰值增加,相对曲轴转角滞后;额定工况下随着甲醇的掺混比例增加,CO排放显著增加,NOX,soot排放量呈降低趋势。经分析,在掺混比为20%,NO排放较原机降低5.4%,CO含量增加49.2%,soot排放量降低71.2%。

冻结井壁纤维混杂与微膨胀高性能混凝土配制与抗裂试验

为解决深厚表土层冻结井壁混凝土开裂渗漏水难题,提出采用纤维混杂与微膨胀高性能混凝土。以冻结井壁普通混凝土配合比为基础,采用正交试验法,考察了水胶比、膨胀剂掺量、聚乙烯醇纤维掺量及仿钢纤维掺量对纤维混杂与微膨胀高性能混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度的影响,综合平衡确定试验的最佳配合比为水:水泥:NF-F:膨胀剂:聚乙烯醇纤维:聚丙烯仿钢纤维:砂:玄武岩碎石=166.112:410:130:32.8:1.092:5:615.992:1095.096。抗裂试验结果表明,纤维混杂与膨胀剂复合混凝土具有优良的抗裂性能。

基于废弃超细砂的细粒混凝土性能试验研究

以航道整治工程废弃超细砂为主要原料,通过振动成型制备新型细粒混凝土替代普通混凝土。首先在固定水泥掺量下,基于干混试样最大堆积密度方法检测粉煤灰不同掺量对干混试样密度的影响,然后以试件7、14、28 d抗压强度、劈裂抗拉强度和浸水强度为控制标准,研究粉煤灰掺量对细粒混凝土性能的影响。结果表明:水胶比为0.38、减水剂掺量为0.45%情况下,细粒混凝土最佳配合比为废弃超细砂掺量66.8%、水泥掺量16.6%、粉煤灰掺量16.6%;采用最佳配合比所制细粒混凝土的28 d抗压强度、劈裂抗拉强度和浸水强度均达到最优。XRD分析表明制备的细粒混凝土含有大量的水化硅酸钙和钙矾石等水化产物。与普通C20混凝土相比,单方超细砂细粒混凝土生产成本降低45.1%。研究成果为废弃超细砂资源化利用提供了有效途径。

水泥稳定风积砂碎石基层的试验研究与模拟

为解决在干旱缺水的彰武地区修建通村油路时基层配比和路面结构选定的问题。通过室内土工试验,初步选定了基层混合料的最佳配合比;通过分析试件破坏机理,利用MIDAS/GTS软件对路基路面结构进行模拟分析,求出了路面在标准荷载作用下最深处竖向位移达3.14×10^(-4)m,满足弯沉值的规范要求,进一步验证了基层结构的合理性。最终确定基层混合料的最佳配合比为水泥∶风积砂∶粗粒径(20~40mm)碎石∶细粒径(5~10mm)碎石=5.5%∶38.5%∶32.0%∶24.0%,提出水泥稳定风积砂碎石可作为路面的基层,同时判定基层试件的破坏形式为脆性破坏且具有弹性特质,并得到适合彰武地区较理想的路面基层的结构型式。

混凝土搅拌车控制原理在饲料搅拌机系统中的应用

以畜牧业规模化养殖对饲草加工的需求为出发点,在混凝土搅拌车优选配合比控制系统的基础上,结合全混饲料搅拌机的应用特性,设计和研究了一套以AT9621为核心处理器的全混饲料搅拌机智能控制系统,并对该系统进行了试验验证。试验结果表明:该全混饲料搅拌机智能控制系统精度非常高,能够达到设计要求,具有较高的有效性和可行性。