工业废渣复合胶凝材料泡沫轻质土疲劳性能

为研究工业废渣复合胶凝材料(RCM)泡沫轻质土耐疲劳性能,通过四点弯曲疲劳试验测试不同应力比和湿密度下RCM泡沫轻质土和水泥泡沫轻质土疲劳寿命,利用Weibull分布理论分析试验结果并建立疲劳方程,通过XRD分析RCM泡沫轻质土强度形成机理。结果表明:2种泡沫轻质土疲劳寿命测试结果均存在较大离散性,但均服从三参数Weibull分布。2种泡沫轻质土疲劳寿命随应力比增加逐渐减小,随湿密度增加逐渐增大。应力比为0.5、0.6、0.7、0.8时,不同湿密度下RCM泡沫轻质土疲劳寿命分别为水泥泡沫土的1.42、1.29、1.18、1.35倍。与水泥泡沫轻质土相比,RCM泡沫轻质土疲劳寿命更优,高应力比下疲劳寿命变化幅度较小,且湿密度增加时疲劳寿命增长较快;XRD分析表明RCM水化产物中新增的钙矾石和较高的水化硅酸钙含量有助于提高RCM泡沫轻质土强度和疲劳寿命。

防水粘结层材料复合件耐久性能评价

选取3种常用的防水粘结层材料,分析了干湿和冻融循环次数对复合件拉拔强度的影响。结果发现:随着干湿循环和冻融循环次数增加,不同粘结层材料的复合件拉拔强度均降低;干湿循环条件下水性环氧沥青的复合件拉拔强度降低程度明显小于高粘乳化沥青和SBS改性沥青,冻融循环条件下则相反,同时复合件拉拔强度恢复程度同样远低于高粘乳化沥青和SBS改性沥青;高粘乳化沥青和SBS改性沥青经历150000次疲劳循环加载后,复合件残余拉拔强度均高于水性环氧沥青,水性环氧沥青在50000次后,复合件残余拉拔强度明显降低;疲劳循环加载导致沥青发生不同程度的老化,其中水性环氧沥青针入度和软化点变化程度最小。

固废基固化材料稳定低液限黏土试验研究

通过室内试验,对比分析了工业固废基固化材料和粉煤灰硅酸盐水泥稳定低液限黏土的无侧限抗压强度、CBR值、水稳定性以及抗干湿循环等性能。结果表明:随着固化材料掺量的增加,工业固废基固化材料稳定土的最佳含水率增大、最大干密度减小。与粉煤灰硅酸盐水泥相比,低掺量(3%)下,工业固废基固化材料稳定土的物理力学性能与之相当;但较高掺量(4%~6%)下工业固废基固化材料稳定土可获得更高的CBR值和无侧限抗压强度。且相同掺量和龄期下,工业固废基固化材料稳定低液限黏土的水稳定性和抗干湿循环性能更优。

工业废渣复合胶凝材料泡沫轻质土制备及性能

为促进工业废渣资源化循环利用,制备工业废渣复合再生胶凝材料(RC)及相应泡沫轻质土。利用松香树脂类、蛋白类两种发泡剂和表面活性剂经高速剪切混溶制备复合类发泡剂,通过不同发泡剂种类、搅拌转速和搅拌时间下的RC泡沫土流动度、湿密度和抗压强度优选最佳工艺,不同湿密度和龄期下抗压强度对比RC泡沫土和水泥泡沫土力学性能,干缩和冻融循环试验对比RC泡沫土和水泥泡沫土耐久性,借助XRD分析RC泡沫土成分。结果表明,复合类发泡剂融合了松香树脂类发泡剂稳定性好和蛋白类发泡剂发泡倍数高的优势,RC泡沫土制备过程最佳搅拌转速为200 r/min,搅拌时间为2 min。RC和水泥两种泡沫土流动度均满足规范要求,初期抗压强度相当;随着龄期增加,RC泡沫土强度增长幅度高于水泥泡沫土,28 d和56 d龄期时RC泡沫土强度为水泥泡沫土强度的1.21倍和1.35倍。相同条件下RC泡沫土抗干缩和抗冻融性能优于水泥泡沫土。RC水化产物中增加了钙矾石,且水化硅酸钙含量高于水泥水化产物。

典型防水粘结材料抗剪稳定性及抗疲劳性能研究

研究了混凝土桥面铺装同步碎石封层抗剪稳定性与沥青粘结层种类、沥青洒布量、桥面板构造深度以及外界温度变化的关系,并通过铺装层复合小梁试件四点弯曲疲劳试验,模拟桥面高周疲劳荷载对粘结层抗疲劳特性的影响。试验结果表明:3种同步碎石封层沥青材料最佳洒布量分别为SBS改性沥青1.4 kg/m^(2)、橡胶沥青1.6 kg/m^(2)、环氧沥青1.8 kg/m^(2);混凝土桥面板构造深度以0.4~0.8 mm为宜;外界温度升高导致抗剪稳定性降低;经疲劳荷载作用后,桥面粘结层抗剪强度出现不同程度下降。

多碎石沥青混凝土SAC-10在路面养护中的应用

依托河南省F高速公路2015年沥青路面养护工程,开展多碎石沥青混凝土SAC-10薄层罩面处治方案及混合料组成设计,并对试验段路面技术状况进行连续5年检测分析。结果表明:多碎石沥青混凝土SAC-10可用于路面破损率DR为0.4%~2.0%、局限于上面层1~3 cm浅层病害、面层层间结合较好的连续路段处治;按照粗集料形成骨架、细集料填充密实的原则,设计的多碎石沥青混凝土SAC-10混合料,能够满足沥青路面养护薄层罩面的路用性能要求。

工业废渣复合材料稳定膨胀土应用研究

为了验证工业废渣复合材料对于膨胀土的稳定处理效果,通过化学组分分析,明确稳定膨胀土作用机理,采用击实试验、膨胀率试验和CBR试验,分析不同掺量稳定膨胀土的击实、膨胀和强度特性变化规律,按照膨胀率和CBR双控原则,确定稳定膨胀土最佳掺量为4.5%,并与相同掺量石灰稳定膨胀土性能进行对比。试验结果表明:随着工业废渣复合材料掺量增加,稳定膨胀土的膨胀率逐渐减小,CBR值逐渐增大。相同掺量下,工业废渣复合材料稳定膨胀土的CBR值高于石灰稳定土,能够满足膨胀土路基稳定处理要求,可以替代石灰用于膨胀土稳定处理。

固废基胶凝剂稳定土的路用性能

通过室内试验,考察了工业固废基土壤固化剂ISW和硅酸盐水泥对粉质土、砂质土、黏性土和膨胀土四种不同性质土样的固化效果.对固化土样的CBR、无侧限抗压强度、劈裂强度、水稳定性、抗干湿循环,以及抗冻性能进行了对比分析.结果表明:固化粉质土和细砂土性能最佳,固化黏土和膨胀土次之.与水泥相比,ISW固化剂对不同土质具有较为广泛的适用性,4%掺量即可使28 d无侧限抗压强度达到3.3 MPa以上.且ISW固化不同性质土样经冻融循环后强度损失较小,长期抗冻融稳定性良好,10次循环后强度保留率均在50%以上.

生物聚合物-壳聚糖对粉土固化性能的影响

壳聚糖由甲壳素脱乙酰化获得,是一种生物聚合物环保材料,可用于土壤固化。以豫东黄泛区粉土为研究对象,研究了壳聚糖粉末及其乙酸溶液对固化粉土性能的影响。试验结果表明:壳聚糖粉末及其溶液固化土相比于素土具有更好的力学性能,7 d无侧限抗压强度分别是素土的1.9和3.3倍,7 d间接抗拉强度分别是素土的2.6倍和4.2倍;经冻融循环后壳聚糖固化土试件的强度衰减幅度明显低于素土试件。红外光谱及扫描电子显微照片表明,壳聚糖溶液固化土主要是通过化学键吸附及成膜团聚来提高土壤试件的力学强度。

微藻油改性沥青及混合料性能

为缓解石油沥青短缺局势,探索微藻油在改性沥青领域适用性,通过四组分分析法、三大指标试验和高温剪切流变、低温弯曲蠕变劲度试验,研究微藻油成分组成、改性沥青常规性能和高低温流变性能;通过马歇尔试验、高温车辙和低温弯曲试验研究微藻油改性沥青混合料性能。结果表明:微藻油类似凝胶型沥青结构,硬质成分含量较多;随着微藻油掺量增加,改性沥青软化点逐渐升高,延度和针入度逐渐减小。当微藻油掺量为30%时,改性沥青软化点达60℃以上,老化前后高温性能分级均为PG 70,对应混合料动稳定度达到5 000次/mm以上,低温弯曲应变高于2 500με,综合性能较好。为确保良好的高低温性能,微藻油改性沥青中微藻油掺量宜为20%~30%。

级配碎石过渡层沥青路面结构承载力分析

调查确定级配碎石过渡层沥青路面典型结构,计算分析沥青层厚度、水泥稳定碎石层厚度、级配碎石过渡层模量、路基强度4类因素对沥青路面路表弯沉的影响;对比分析不同路基强度条件下,级配碎石过渡层沥青路面与典型半刚性基层沥青路面路表弯沉的关系。结果表明:路基强度对级配碎石过渡层沥青路面路表弯沉的影响最大;考虑不同路面结构形式对计算弯沉修正后,级配碎石过渡层沥青路面与典型半刚性基层沥青路面所能承受的荷载作用次数基本相当。

不同类型橡胶粉与SBS复合改性沥青的性能特征分析

以橡胶粉类型(硫化橡胶粉和脱硫橡胶粉)、SBS(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物)及其掺量等因素为变量,分析改性沥青三大指标、力学指标、存储稳定性等性能特征以及改性机理。结果表明:硫化橡胶粉改性沥青对掺量有较强的敏感性,在1.5%SBS和橡胶粉复合改性时,SBS对硫化橡胶粉改性沥青影响程度较脱硫胶粉而言更为显著;在20%掺量下硫化橡胶粉对沥青的破坏能量提升更明显,且SBS在硫化橡胶粉沥青内部分散效果更好,对其破坏能量改善效果更为显著;硫化橡胶粉和脱硫橡胶粉改性沥青都会存在离析现象,相对而言脱硫橡胶粉沥青的离析更为显著,且SBS能更明显改善脱硫橡胶粉沥青的稳定性,在道路工程中推荐使用硫化橡胶粉和SBS复合改性沥青。

干拌直投胶粉改性沥青混合料高温性能分析

为揭示干拌直投废胎胶粉改性沥青混合料高温性能改善作用机理,分析干拌直投废胎胶粉对基质沥青的改性效果.结果表明:当胶粉掺量大于15%时,改性后基质沥青的技术性能与SBS I-D改性沥青相当,干拌直投废胎胶粉能够改善沥青的技术性能.分析不同胶粉掺量条件下,两种间断级配干拌直投废胎胶粉改性沥青混合料的黏聚力c和内摩擦角φ.结果表明:干拌直投废胎胶粉能够同时改善沥青胶浆和混合料骨架结构,具有高温性能双重改性效应.采用灰色关联分析方法,分析不同胶粉掺量、油石比、闷料时间条件下,干拌直投废胎胶粉改性沥青混合料的黏聚力c和内摩擦角φ与单轴贯入强度的关联程度.结果表明:在高温性能双重改性效应中,干拌直投废胎胶粉对混合料骨架结构的改善作用相对突出.

基于流变指标的沥青老化程度评价与机理分析

为评价沥青老化程度及老化后性能,通过RTFOT试验和PAV试验对基质沥青和SBS改性沥青进行模拟短期老化和长期老化,基于DSR试验研究沥青老化后高温流变性能,通过弯曲试验和浸水马歇尔试验评价沥青老化后混合料性能,结合FTIR试验分析沥青老化机理.结果表明:基质沥青和SBS改性沥青经过RTFOT老化和PAV老化后,车辙因子增加,且车辙因子与老化时间之间具有良好的相关关系.老化后沥青混合料低温抗裂性能和水稳定性能降低.随着老化时间增加,改性沥青中羰基和亚砜基逐渐增多,丁二烯逐渐减少,沥青老化程度加深.根据沥青老化后车辙因子、测试温度与老化时间的关系,结合不同老化时间后混合料性能,可建立基于高温流变指标的沥青老化程度评价体系.

水泥混凝土桥面铺装层间抗剪性能研究

针对水泥混凝土桥面铺装层间结构抗剪性能薄弱的问题,采用ABAQUS有限元软件对调平层和沥青层层间结构受剪性能进行数值模拟,同时考虑双矩形垂直均布荷载及水平荷载的影响,并与桥面铺装结构层间抗剪强度建立关联。结果表明:水泥混凝土桥面铺装层间纵向剪应力对层间合成剪应力影响较大;水平荷载影响下层间合成最大剪应力回归线的斜率大于垂直荷载作用下层间合成最大剪应力回归线的斜率,与垂直荷载相比,水平荷载对铺装结构层间合成最大剪应力的影响更显著;在相同垂直荷载作用下,以SBS改性沥青同步碎石封层为桥面铺装防水黏结层时的层间抗剪强度比以SBS改性沥青为防水黏结层时的大,层间结构更安全。

微藻油改性沥青耐老化性能研究

为缓解石油沥青短缺局势,探索微藻油用于沥青改性可行性及改性沥青长期性能,将微藻液经降解、离心、萃取得到微藻油并制备改性沥青。通过不同微藻油掺量下改性沥青延度、软化点和黏度确定微藻油最佳掺量,通过高低温流变试验、混合料路用性能试验分析微藻油改性沥青经旋转薄膜烘箱(RTFOT)短期老化、压力老化容器(PAV)长期老化和紫外老化后性能变化并与SBS改性沥青对比,借助红外光谱分析微藻油改性沥青分子结构组成。结果表明:微藻油掺量为30%(外掺质量分数)时,改性沥青延度达到最大值,软化点和黏度满足改性沥青要求;微藻油改性沥青和苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)改性沥青经RTFOT短期老化后性能差异不显著,微藻油改性沥青耐PAV长期老化和耐紫外老化性能优于SBS改性沥青,尤其是耐紫外老化性能更优。红外分析表明两种改性沥青均含有乙烯基双键、芳香族C—H、甲基和亚甲基等类似成分,但芳香族C—H、伸缩C—C成分含量存在差异。微藻油改性沥青比SBS改性沥青增加的酰胺不饱和基团和羧基利于改性沥青形成网络分子结构。

橡胶颗粒对沥青的改性机理及其混溶体系分析

通过扫描电镜分析、组分分析和差热分析等微观技术手段,研究了橡胶沥青混溶体系构成和改性机理,结果表明:橡胶沥青表面凹凸程度与橡胶粉细度有关,与胶粉来源和发育溶胀反应时间无关;胶粉越粗,橡胶粉改性沥青表面凹凸程度越明显。橡胶粉与沥青高温下发生传质过程,同时部分胶粉降解,使沥青中橡胶烃和不饱和双键增加。道路石油沥青与橡胶沥青在-20~0℃低温区间和60~120℃高温区间,内部没有明显聚集态变化和玻璃化转变;而在0~60℃常温区间内聚集态变化和玻璃化转变明显,改性前后沥青温度敏感性相近;且胶粉越粗玻璃态转变越难,橡胶沥青吸热峰峰值温度越高,吸热峰热量值越大。相同目数下货车轮胎胶粉吸热峰热量值略高于小车轮胎胶粉。另外,对沥青改性效果起主要影响的是胶种种类,而不是橡胶烃含量。

水泥混凝土路面高聚物注浆修复前后动力响应分析

高聚物注浆修复技术是一种经济高效的水泥混凝土路面脱空处置方法,但修复后路面力学性能恢复状态尚不明确.基于ABAQUS有限元软件建立了水泥混凝土路面三维有限元数值模型,对比分析了脱空路面、高聚物修复路面和水泥浆修复路面在交通荷载作用下的路表弯沉、水泥板底拉应力等力学性能,并详细讨论了路面脱空面积、脱空深度及交通荷载对路面力学性能的影响.研究结果表明:路面脱空面积对路面力学响应的影响大于脱空深度对路面力学的影响;路面在脱空状态下的力学性能较差;高聚物和水泥注浆修复路面脱空后,路面受力和变形均恢复到正常路面水平,但就修复材料本身受力而言,高聚物材料比水泥浆材料更具有利用价值.

废胎胶粉复合改性高黏沥青复配体系

为研究胶粉复合改性高黏沥青复配体系的显著性影响程度及机理,选择废胎胶粉种类、废胎胶粉掺量、SBS掺量、补强剂掺量、增塑剂掺量5个试验变量制备复合改性高黏沥青。设计五因素四水平正交试验,通过极差分析研究各因素对改性沥青针入度、延度、软化点、黏韧性和60℃动力黏度5个技术指标的影响。结果表明:补强剂掺量对针入度影响最大,增塑剂次之;胶粉掺量对60℃动力黏度影响最大,与补强剂协同作用于软化点;SBS掺量对延度影响最大;黏韧性无明显规律。综合考虑各因素,得出胶粉合金添加剂的较优制备方案是:选择卡车轮胎胶粉,各物料以质量分数计,废胎胶粉SBS补强剂增塑剂=100241019。较优制备方案下,通过双螺杆挤出工艺制备胶粉合金高黏添加剂,且掺量为25%时,废胎胶粉复合改性高黏沥青表现出优秀的高低温性能,沥青黏度和路用性能明显提升。

基于正交试验的胶粉改性沥青配方优化

为研究不同配方因素对胶粉改性沥青性能影响程度并优化制备配方,选择A(胶粉来源)、B(胶粉细度)、C(胶粉掺量)3个因素,每个因素选择3个水平,以胶粉改性沥青软化点、延度和黏度为评价指标,通过正交试验优化胶粉改性沥青配方。研究结果表明:三因素对软化点、延度和黏度均有显著性影响,对软化点影响程度为C>A>B,最佳水平组合为A_(1)B_(2)C_(3);对延度影响程度为B>C>A,最佳水平组合为A_(1)B_(3)C_(2);对黏度影响程度为C>B>A,最佳水平组合为A_(1)B_(2)C_(2)。综合各因素对性能影响,确定不同因素的优选组合方案为A_(1)B_(2)C_(2)。该组合下:胶粉改性沥青软化点为71℃、延度为11.1 cm、黏度为3.0 Pa•s,胶粉改性沥青综合性能良好。