β-环糊精改性PCE对水泥流变及水化性能的影响

为了系统探讨β-环糊精(β-CD)改性聚羧酸减水剂(PCE),利用β-CD改性异戊二烯基聚氧乙烯醚(HPEG)单体得到β-CD/HPEG包合物,将β-CD/HPEG包合物部分取代HPEG,合成β-CD改性PCE,研究β-CD改性PCE对水泥流变性及水化性能的影响。结果表明:将β-CD插入侧链具有较高的空间位阻效应。β-CD修饰PCE的分散性能随β-CD/HPEG包合物的添加量而变化。β-CD改性PCE的分散效果是由β-CD/HPEG包合物空间位阻及-COO-和-OH基团吸附在水泥表面产生的静电斥力引起。β-CD改性PCE对水泥水化的抑制作用增强,导致诱导期延长,早期水化产物减少。但由于β-CD改性PCE的分散性能增强,28 d水化度得到提高,使得水化产物生成量增加。

增钙热活化锂渣复合胶凝体系水化性能研究

为提高锂渣在水泥基材料中利用效率,对比了增钙热活化及热活化对锂渣火山灰活性的影响。结果表明,增钙热活化处理,锂辉石与石膏高温煅烧分解,生成更多硅酸钙(CS)、铝酸钙(CA)等矿物相,并提高锂渣在碱性环境中的Si离子及Al离子溶出率,提升锂渣参与火山灰反应的活性,形成更多水化产物。增钙热活化锂渣复合水泥加速期水化放热峰明显提高,水化放热总量显著增加,水化产物生成量增加,硬化体体系结构更致密,孔隙率下降。相较原始锂渣,增钙热活化锂渣复合水泥砂浆3 d、7 d及28 d抗压强度分别增加25.8%、13.4%及20.5%。

不同压实度下路基土抗剪强度参数和CBR试验研究

为了研究压实度对路基土抗剪强度参数和加州承载比(CBR)的影响,选取粉土、砂土和黏土三种类型的路基土,分别进行击实试验、不同压实度下的直接剪切试验和CBR试验。结果表明:压实度对路基土的内摩擦角、黏聚力和CBR值影响显著,且均具有较好的相关性。在此基础上,以塑性指数表征路基土的类型,最佳含水率和最大干密度表征路基土的物理状态,以压实度为主要影响因素,建立了路基土的抗剪强度参数和CBR值预估模型,建立的预估模型不仅精度较高,而且具有普遍适用性,可为公路路基的设计与施工提供参考。

微波养护对锂渣复合水泥早期性能的影响

针对锂渣复合水泥早期强度低及水化过程迟缓的难题,对比研究了微波养护、蒸汽养护及标准养护对锂渣水泥体系力学强度、水化产物、孔结构及微观形貌的影响。结果表明,微波养护相对40℃蒸养养护,1 d抗压强度增长35.6%,3 d抗压强度增长51.5%,7 d抗压强度增长49.7%,28 d抗压强度增长3.9%。这是由于微波养护促进了水泥水化及锂渣火山灰反应。锂渣中硅铝相在热激活作用下不断熔解并参与火山灰反应,生成更多水化产物,从而显著提高硬化体系早期力学强度。但微波养护促进了锂渣中的矿物相分解,参与水化反应消耗部分形成的孔隙未被水化产物及时填充,导致硬化体系孔隙率增加,28 d强度增长幅度降低。

C-S-Hs-PCE对水泥流变性及水化性能的影响

为了促进水泥水化性能,采用共沉淀法制备C-S-Hs-PCE,将其掺入水泥浆体中,研究了水泥浆体流变性及水化性能。结果表明,掺加C-S-Hs-PCE可提高新拌浆体流变性,缩短水化诱导期,促进水泥水化放热。C-S-Hs-PCE提供的晶核促进了水化产物成核生长。随着C-S-Hs-PCE掺量增加,硬化水泥浆体中水化反应产物显著增多,大量水化产物有效填充微观孔隙,水化硬化体系微观结构密实程度提高,水化产物覆盖或生长在未水化颗粒表面,胶凝材料水化产物间黏结紧密,孔隙率显著减少,水泥硬化体系孔结构有效降低,大孔含量减少,纳米孔含量提高。掺加1.0%C-S-Hs-PCE可使得1 d抗压强度提高12.9%,3 d抗压强度提高18.2%,7 d抗压强度提高20.5%,28 d抗压强度提高12.6%。

C-S-H-PCE协同Al_(2)(SO_(4))_(3)对锂渣复合水泥水化性能影响

为了提升锂渣复合水泥浆体早期强度发展,研究了水化硅酸钙晶核与聚羧酸减水剂复合物(C-S-H-PCE)及Al_(2)(SO_(4))_(3)对锂渣复合水泥水化性能的协同效应。结果表明,C-S-H-PCE与Al_(2)(SO_(4))_(3)协同促进锂渣复合水泥浆体凝结硬化。2%C-S-H-PCE复配6%Al_(2)(SO_(4))_(3)使得复合水泥初凝时间和终凝时间分别缩短71.2%和68.1%,复合水泥砂浆1 d、3 d和28 d抗压强度分别增长37.6%,33.1%和9.9%。C-S-H-PCE通过提供成核位点促进硅酸盐矿物早期水化及锂渣后期火山灰反应,使得水化诱导期缩短,水化第二放热峰逐渐前移,水化放热总量和CH生成量增加。Al_(2)(SO_(4))_(3)溶解出Al3+促进钙矾石(AFt)生成,且可促进锂渣矿物相溶解并参与火山灰反应,使得硬化体系密实性提高。

细粒类路基土动态回弹模量试验与本构关系模型

选用砂土、粉土和黏土三种具有代表性的路基土,对不同含水率和压实度下的路基土进行动态回弹模量试验。结果表明:动态回弹模量随围压的增大而增大,随偏应力的增加而减小,受围压的影响更为显著;随含水率的增大而减小,随压实度的增大而增大,受含水率的影响更为显著。采用美国路面结构力学——经验法设计指南所推荐的模型形式为基础,选用塑性指数、CBR、含水率、压实度、偏应力和围压等作为考虑因素,建立了具有较高精度和适用性的路基土动态回弹模量预估模型,可为沥青路面结构设计及路面结构的非线性分析提供参考。

采用Green函数法求解二维固结微分方程

以Terzaghi一维固结理论为基础,采用Green函数法对二维固结微分方程进行求解,得到了不同边界条件及地基应力条件下的二维固结微分方程的解析解,给出了计算表,进一步推导了线性加载下的解答。以一均质地基为例,将计算结果与一维解答、前人所得数值结果进行对比,验证了该方法的准确性与可靠性。研究结果表明:进行工程实际研究时应重点关注荷载中心点下的平均固结度,荷载宽度与地基宽度越接近,荷载中心点下的平均固结度与一维结果越接近;而当地基宽度远大于荷载宽度和软土厚度时,使用一维固结理论计算误差较小,工程设计中是可靠的。该方法解答考虑更多工程情况,更快捷方便,便于工程人员使用,可应用于工程计算。

橡胶粉对复合改性沥青多尺度性能的影响

为使废轮胎橡胶粉(CRM)和SBS复合改性沥青之间达到高粘效果,有必要探究CRM对沥青的改性作用。将CRM以0%、6%、8%、10%、12%、14%的比例掺入到基质沥青中,同时维持4.5%SBS的掺量不变来制备复合改性沥青。运用傅里叶红外光谱分析(FTIR)、原子力显微镜分析(AFM)等多尺度测试技术对其性能进行追踪测定。研究结果表明,CRM对复合改性沥青起单纯的物理改性作用,当CRM掺量为8%时达到高粘效果。此外,随着CRM掺量的增大,复合改性沥青的性能呈现“缓慢增长—快速增长—趋于平缓”三个阶段,在CRM掺量为8%和12%附近形成两个拐点。

基于驾驶模拟实验的快速路交织区运行风险评价

对快速路交织区运行风险进行有效评价可为交通组织优化设计与交通管控的实施提供依据。基于8自由度驾驶模拟仿真平台,建立16个场景模拟不同交织区长度、不同交通流密度、不同行驶路径的城市快速路交织区运行状况;基于20名驾驶员的实验数据,分析车辆运行状态特性,并提出快速路交织区运行风险评价指标;进一步分析运行风险评价指标与场景变量的关系,并给出运行风险等级划分标准。研究结果表明:高密度交通流场景下运行风险比低密度交通流场景增大50%;运行风险评价指标与交织区长度呈线性负相关关系,增大交织区长度有利于降低交织区的运行风险。

城市快速路交织区运行风险预测模型

为了探究城市快速路交织区交通特点,提出交织区运行风险预测分析方法。首先基于城市快速路交织区断面线圈数据及自然驾驶试验数据,分析城市快速路交织区运行特点,结果表明交织区车辆变道行为导致其运行风险增大;然后基于VISSIM仿真试验方法,分析交织区运行风险影响因素,建立运行风险预测模型,同时采用K均值聚类分析法提出风险分级标准;最后采用无人机采集的交通流数据进行运行风险预测模型误差分析。研究成果可为城市快速路的设计管理提供工具和参考。

基于红外光谱分析下高黏沥青老化非线性模型

目前影响沥青混合料长期性能的根本原因在于其中的沥青发生老化反应。为了明确并透彻地摸清高黏沥青老化过程中各组分具体发生的变化,明确高黏沥青老化微观层次原因,建立高黏沥青非线性模型,比较不同高黏沥青抗老化性能的差异性。本文采用傅里叶红外光谱分析仪测定橡胶粉与SBS双改性沥青、TPS改性高黏沥青和橡胶粉改性高黏沥青老化后的微观性能,探究高黏沥青老化时的微观变化,构建高黏沥青老化的非线性模型。结果表明:建立的非线性模型可以很好地模拟由于高黏沥青老化带来的微观变化,具体表现为羧基和亚飒基含量上升、丁二烯基含量变少;双改性高黏沥青抗老化性能最佳,TPS改性高黏沥青其次,橡胶粉改性高黏沥青稍差。

基坑开挖废弃土固化路用试验研究

土体固化技术作为一种不良地基土处理技术,已经在我国道路、路堤工程建设中得到了广泛的应用。通过对掺入不同固化剂下的固化土进行了小型直剪、无侧限抗压以及CBR试验。结果显示在龄期的增长下,固化土的各种强度均有所提高,其中使用KZJ-F型固化剂加固的土壤强度提高最多且增长较快。同时还进行了现场试验,使用KZJ-F型固化剂对现场地基土进行处理,进行不同深度下的十字板剪切试验以及载荷板试验,结果显示,加固后的地基土各个深度下的抗剪强度均不小于150 kPa,在7 d~28 d龄期下极限承载力均不低于350 kPa,完全满足工程要求。

粉末固废应用于透水沥青路面的浸出污染

为了评估透水路面材料在雨水淋沥作用下是否存在自身材料成分浸出及其潜在污染风险,将目前常用的粉煤灰、硅藻土、赤泥3种粉末固废材料应用于透水沥青路面,通过静态碱浸出试验与室内模拟降雨渗流试验,分别测试材料浸出液pH及污染物浸出浓度,并通过急性生物毒性试验测试了透水沥青混合料浸出液对水生生物斑马鱼的影响。进一步结合材料宏观、微观孔隙特征测试,分析填料种类、透水沥青混合料孔隙特征及浸出污染物的关系。结果表明:透水沥青混合料浸出液的pH值在8.2~8.3,OH^(-)大部分来自填料与集料,且硅藻土与赤泥作为替代填料时碱浸出程度稍强;当粉煤灰与赤泥应用于透水沥青混合料时,其内部含有的金属成分如Al、Fe随雨水渗出微弱;但透水沥青路面材料渗滤液总氮(TN)和总磷(TP)含量较大,进行水资源就地回收利用时需谨慎;透水沥青材料浸出液中斑马鱼胚胎的存活率为92%,未对水生生物产生显著影响;填料种类的改变对透水沥青路面材料总孔隙率等宏观孔隙特征参数影响较小,而多孔填料明显改善了透水沥青混合料内部的微观孔隙。总体而言,考虑到自然环境的汇水与稀释作用,当固废材料作为填料应用于透水沥青混合料时,自身浸出污染风险较小。