水泥稳定钢渣碎石基层材料配合比设计及力学强度评价

为有效利用钢渣力学性质,通过室内无侧限抗压试验、CBR试验和浸水膨胀试验优选钢渣碎石级配,并设计水泥稳定钢渣碎石材料水泥剂量,研究钢渣掺量和养生龄期对水泥稳定钢渣碎石力学强度影响规律。研究表明,C级配的钢渣碎石材料击实特性、CBR和浸水膨胀率最优,水泥掺量4%的级配钢渣碎石7d抗压强度满足公路工程基层抗压强度设计要求,且水泥掺量超过4.0%时,抗压强度增长速率降低显著;养生初期,水泥稳定钢渣碎石力学强度随钢渣掺量增加呈线性提高;养生龄期超过7d时,钢渣掺量80%的水泥稳定钢渣碎石力学强度最大;不同钢渣掺量的水泥稳定钢渣碎石力学强度在养生前期增长迅速,养生龄期超过28d时,抗压强度增速减缓。     

水泥稳定碎石低温强度与干缩特性分析

以研究高寒地区水泥稳定碎石基层材料路用性能为目的,分别研究了在低温环境下,不同的级配、不同类型早强剂对水泥稳定碎石材料无侧限抗压强度和劈裂强度的影响,同时也研究了不同外加剂对水泥稳定碎石材料干缩特性的影响.研究结果表明:0℃和5℃养生,级配偏中值时试件的无侧限抗压强度最佳,掺入C类早强剂7d无侧限抗压强度和劈裂强度最佳,无侧限抗压强度提高了57.8％和99％,劈裂强度分别提高了78％和14％;掺人聚丙烯纤维的水泥稳定碎石28 d累计干缩应变减小了33.3％,抗干缩性能优于膨胀剂.     

钢渣对粉煤灰再生混凝土力学性能的影响研究

将钢渣加入混凝土取代部分胶凝材料可以提高工业固体废弃物利用,有效保护环境。制备了不同钢渣掺量的混凝土试件,测试了不同钢渣掺量粉煤灰再生混凝土抗压强度、弹性模量、劈裂抗拉强度、抗折强度,分析了不同龄期的抗压强度、弹性模量、劈裂抗拉强度和抗折强度随钢渣微粉掺量的变化规律。研究结果表明:(1)不同龄期的粉煤灰再生混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度均在钢渣掺量为12%时达到最大;(2)混凝土的抗变形性能和抗折强度在钢渣掺量为12%～24%最佳;(3)当钢渣掺量超过24%时,随着钢渣掺量的增大,粉煤灰再生混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度以及抗折强度将急剧减小。     

纤维增强水泥基材料强度和微结构的影响因素研究

为了研究沙漠砂和PVA纤维的工程应用,采用单因素试验方案,探索了纤维长度、纤维掺量、粉煤灰掺量和砂类别等因素对纤维增强水泥基材料力学性能的影响,分析了抗压强度和劈裂抗拉强度、抗折强度之间的相关性,并利用扫描电镜和压汞仪探究材料内部结构.结果 表明,随着纤维长度的变短和纤维掺量的增加,材料的抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度均呈现增大的趋势且三者之间线性相关.随着粉煤灰掺量的增加,材料的抗压强度不断降低,劈裂抗拉强度和抗折强度先增大后降低,粉煤灰的掺入改善了纤维-水泥基体界面.与石英砂对比,使用沙漠砂制备的材料劈裂抗拉强度和抗折强度相对提高,沙漠砂由于较小的粒径造成了材料中大孔隙和中孔隙累积体积占比的增大.     

钢渣混合土基层材料干缩及抗冻性能研究

为了解钢渣混合土基层材料在环境作用下的响应特性，分别以失水率、干缩应变、干缩系数和冻融质量损失率、冻融残留强度比为指标，开展了干缩和冻融循环试验研究。研究发现，随着钢渣占比的增加，钢渣混合土28 d干缩系数、冻融质量损失率均有所减小，冻融残留强度比先增后减，在钢渣占比50%(质量分数)时达到峰值96.1%,说明合适的钢渣占比既能抑制钢渣混合土的干缩，又赋予其较好的抗冻性能；随着水泥掺量的增加，28 d干缩系数、冻融残留强度比增加，冻融质量损失率减小，表明水泥掺量的增加不利于钢渣混合土的干缩性能但有利于其抗冻性能；土壤固化剂的掺入能改善钢渣混合土的干缩和抗冻性能。SEM分析表明，钢渣占比为50%、水泥掺量为5%配合比的钢渣混合土结构更紧密，8次冻融循环后整体性更好。通过对比不同基层材料的干缩系数和冻融残留强度比发现，钢渣混合土的干缩性能劣于水泥稳定碎石但优于水泥石灰稳定土，抗冻性达到甚至超过水泥稳定碎石。     

钢渣对磷酸镁水泥性能的影响研究

研究了钢渣掺量对磷酸镁水泥力学性能和导电性的影响,并结合压汞法、XRD和SEM分析其机理.研究结果表明:随着钢渣掺量的增加磷酸镁水泥的抗压强度先上升后降低,15％时达到最优;而其抗折强度逐渐减小.钢渣的加入并未改变磷酸镁水泥的水化产物,它主要作为一种惰性填充材料分散在磷酸镁水泥基体中.钢渣的加入提高了磷酸镁水泥的导电性,随其掺量的增加,磷酸镁水泥的电阻率逐渐降低.     

PVA纤维对水泥基材料性能的影响研究

通过对不同纤维掺量的PVA-ECC试件进行抗压强度和抗折强度试验以及干缩试验,探究PVA纤维对水泥基复合材料基本力学性能和干缩性能的影响。结果表明:PVA纤维的掺入,可以提高水泥基复合材料的抗折强度,在0～3.6kg/m~3的掺量区间内,PVA纤维掺量越大,P水泥基复合的抗折强度越大;PVA纤维的掺入可以提高水泥基材料的抗压强度,但是不显著;PVA纤维掺量1.8kg/m~3时,其对水泥基材料的干缩有抑制作用。     

钢渣-杂填土基层材料的性能研究

将钢渣、矿渣微粉与废弃混凝土碎料混拌制备钢渣-杂填土基层,并对其性能开展研究。体积安定性试验表明,矿渣微粉具有明显抑胀作用,掺入50%(质量分数,下同)钢渣、50%杂填土以及外掺钢渣质量30%矿渣微粉的试件的10 d高温水浴膨胀率仅为1.32%,而未掺矿渣微粉的试件3~5 d膨胀率均超过2%限值。7 d无侧限抗压强度和28 d劈裂强度正交试验表明:7 d无侧限抗压强度、28 d劈裂强度影响因素大小顺序为钢渣、水泥掺量、混凝土碎料占比、土壤固化剂;各组试件中7 d无侧限抗压强度、28 d劈裂强度最大值分别为12.41 MPa、2.24 MPa;钢渣-杂填土基层最佳配比为50%钢渣、50%杂填土(m(混凝土碎料)∶m(素土)=6∶4),外掺钢渣质量40%的矿渣微粉、5%水泥、0.018%固化剂,此时试件具有良好的水稳定性。强度影响因素试验表明,矿渣微粉对试件强度的增幅影响最大。X射线衍射及扫描电子显微镜分析表明,在矿渣微粉和土壤固化剂的作用下,钢渣中f-CaO被有效消解,团聚体与混凝土碎料、钢渣颗粒的密实包裹阻止了内部水分的挥发和外部自由水的侵入,既保证了钢渣-杂填土基层的强度,又有效抑制了膨胀。     

水泥稳定钢渣性能研究

简述了钢渣的物理力学性质,详细研究了水泥稳定钢渣在水泥不同剂量时的无侧限抗压强度、劈裂强度、冻融劈裂强度等性能,结果表明水泥稳定钢渣性能优良,可用于道路建设.     

优化二灰稳定尾矿料用作基层材料的研究

对不掺和掺用外加剂或水泥的二灰稳定尾矿料的无侧限抗压强度进行测试 ,从中选出较优的配合比 ,再从较优配合比混合料的劈裂强度、抗压回弹模量、干缩性和工程经济性等角度进一步优选出二灰掺量、石灰与粉煤灰比例以及外加剂种类与掺量 ,进而将其用作连云港市旧路面 1km试验路段基层材料加以验证 ,以便推广应用。     

掺建筑垃圾水泥稳定碎石材料路用性能研究

为保证掺建筑垃圾水泥稳定碎石材料路用性能,对不同建筑垃圾再生集料掺量的水泥稳定碎石进行了力学强度试验、冻融循环试验、抗冲刷试验和干缩试验。结果表明:水泥掺量≥4%时,各级配建筑垃圾掺量的水泥稳定碎石抗压强度满足路面基层要求,且抗冻性能良好,水泥稳定碎石冻融20次后BDR50%;在各级配水泥掺量下,60%建筑垃圾掺量的水泥稳定碎石劈裂强度最大,较未掺建筑垃圾的水泥稳定碎石劈裂强度至少提高了70%;水泥稳定碎石冲刷质量损失、干缩系数分别与建筑垃圾掺量正相关,且水泥掺量的增加有效改善了稳定碎石抗冲刷性,水泥掺量每增加1%,掺建筑垃圾的水泥稳定碎石质量损失平均降低了42%。     

水泥稳定钢渣碎石基层材料实验研究

采用钢渣替代碎石,设计了5种配比的水泥稳定钢渣碎石混合料。通过力学和抗裂性能实验,得出钢渣和石料的最佳掺配比例。研究表明,使用钢渣代替局部粗骨料可以大幅提高水泥稳定碎石混合料的抗压强度和劈裂强度。干缩系数随钢渣掺量增大呈现减小趋势,掺加钢渣后能够明显减少因失水产生的干缩变形,但钢渣掺量不能过多,否则会导致水泥稳定碎石混合料温度收缩变形增大。经过综合评估,建议采用粗钢细石(粗集料采用钢渣,细集料采用石灰石)的替代组合。     

大掺量煤气化炉渣稳定基层混合料的制备及路用性能研究

为解决传统砂石骨料供应不足、工业固废煤气化炉渣大量堆存的问题，本文利用煤气化炉渣、砂砾土制备路面基层材料，探究煤气化炉渣、水泥剂量与砂砾土掺配最佳比例，从力学性能、路用性能及耐久性能方面研究了水泥稳定煤气化炉渣路面基层材料在公路工程中应用的可行性。研究结果表明：最佳配比为煤气化炉渣和砂砾土的质量比为40%∶60%、水泥剂量7%,该配比下水泥稳定煤气化炉渣路面基层材料7 d无侧限抗压强度超过3.0 MPa,劈裂强度超过0.5 MPa,弯拉强度超过1.5 MPa,具有良好的抵抗竖向变形能力；经过5次冻融循环试验后，试件抗压强度损失比B均在90%以上，质量变化率小于5%,且水稳定性良好；经过180 d干缩试验，A组(煤气化炉渣掺量35%、水泥剂量6%)和C组(煤气化炉渣掺量40%、水泥剂量7%)试件累积干缩量均小于2.5 mm,具有较好的干缩应变。采用SEM、XRD观测煤气化炉渣路面基层材料的水化产物种类及空间分布特征，提出煤气化炉渣强度形成机理，得出主要水化产物为水化硅酸钙(C-S-H)凝胶、Ca(OH)₂,有利于基层混合料强度的形成。     

水性环氧树脂对废旧材料水稳基层性能影响北大核心CSCD

为改善废旧材料水泥稳定碎石基层性能,在其中掺入水性环氧树脂,通过抗压强度、劈裂强度、弯拉强度和干缩试验,研究了水性环氧树脂对废旧材料水泥稳定碎石性能的影响,构建了干缩系数随失水时间变化的关系模型。结果表明:水性环氧树脂掺加质量分数为4%时,废旧材料水稳碎石7 d抗压强度最高。掺入水性环氧树脂提高了废旧材料水稳基层的劈裂强度和弯拉强度,其90 d劈裂、弯拉强度分别增长了49.87%和37.14%,强度随龄期的增速亦得到提升。水稳碎石基层的累计失水率、累计干缩应变随失水时间的增长而增大,增速由快至慢并趋于平稳。在废旧材料水稳基层中掺入水性环氧树脂后,其累计失水率、累计干缩应变和平均干缩系数分别降低了19.22%,28.00%和10.90%,有效地改善了废旧材料水稳基层的干缩性能。     

碳纳米管在超细水泥灌浆料中的应用研究

为改善超细水泥灌浆料的性能,将多壁碳纳米管(MWCNTs)加入超细水泥灌浆料中,测试了其对灌浆料强度、可灌性相关参数,以及灌入混凝土缝隙后黏结效果的影响。结果表明：直径为10～20 nm的MWCNTs在超细水泥灌浆料中的最佳掺量为0.10%(质量分数),此时灌浆料56 d抗折强度、抗压强度、折压比相对于未掺加时分别提高了24.3%、23.4%、7.1%;随MWCNTs掺量增加,灌浆料的流动度降低,黏度增加,需要的灌浆压力增加,即灌浆料的可灌性逐渐降低,但在掺量不高于0.10%(质量分数)时,灌浆料硬化后灌浆区域孔隙率随MWCNTs掺量提高未明显增加,灌浆效果没有明显降低;劈裂抗拉试验结果显示,掺加MWCNTs可使灌浆料与混凝土的黏结性能明显增强。     

助磨剂在钢渣复合水泥中的应用

研究通过掺加助磨剂粉磨钢渣的方法,提高钢渣微粉的细度和活性,达到高效利用钢渣目的.结果表明,随着钢渣掺量的增加,钢渣复合水泥的抗折强度呈先上升后下降趋势,掺量为30％时抗折强度最高.钢渣复合水泥的28 d抗压强度直线下降,3 d抗压强度先增加后再下降,30％掺量时强度最高,达4.75 MPa.结合实际经济效益,最终确定钢渣复合水泥的配比为熟料-65％、钢渣-30％、石膏-5％,助磨剂A掺量为0.1％时效果最好,相比无助磨剂的钢渣复合水泥,细度降低了49.0％,且28 d抗压强度提高了6 MPa.     

低水泥含量级配碎石路用性能试验研究

为研究低水泥掺量对级配碎石路用性能的影响,考虑1%、2%、3%和4%水泥掺量,进行7 d无侧限抗压强度、承载比CBR、抗压回弹模量以及温缩、干缩系数等路用性能指标试验,确定出低水泥含量级配碎石的最佳水泥掺量。结果表明:通过7 d无侧限抗压强度指标确定最佳水泥掺量为3%,抗压强度均为3.65 MPa;3%低水泥含量级配碎石承载比CBR值为435.7%;3%低水泥含量级配碎石抗压回弹模量为900.5 MPa,与普通掺量回弹模量相比,降低了26.45%,有效提高基层韧性抑制反射裂缝扩展;3%低水泥含量级配碎石与普通水泥稳定级配碎石温缩、干缩系数的发展趋势相同,但3%低水泥含量级配碎石对温度和湿度敏感性最弱。     

钢渣水泥抹面砂浆性能研究

本文研究了钢渣、矿渣、石膏和粉煤灰对钢渣水泥抹面砂浆性能的影响。结果表明:钢渣水泥复合材料抗压强度和抗折强度随着钢渣掺量的增加而呈减小的趋势;矿渣(20%)复配改性钢渣水泥复合材料,28d最佳抗压强度和抗折强度(49.2MPa和6.8MPa)分别较未掺矿渣的提高了3.3%和16.2%;当脱硫石膏掺量在3%时,可提高钢渣-水泥-矿渣力学性能;当增塑剂掺量控制在0.4%,水泥抹灰砂浆施工性能较好,砂率在1:4时,钢渣水泥抹灰砂浆28d抗压强度可达到13.5MPa(满足M10等级要求),当砂率为1:5时,钢渣水泥抹灰砂浆28d抗压强度可达到7.5MPa(满足M5等级要求)。     

纳米二氧化硅改性SA P内养护水泥基材料的力学性能研究

为了研究纳米二氧化硅(NS)改性高吸水性树脂(SAP)内养护水泥基材料的力学性能,在水泥和混凝土中掺入不同掺量的SAP和NS,从宏观和微观的角度对单掺SAP、单掺NS以及复掺下的水泥胶砂强度和混凝土力学性能进行分析,结果表明:在掺量范围内,SAP对水泥胶砂抗折强度提高不大,却会降低水泥胶砂的抗压强度;NS对水泥胶砂的抗折强度和抗压强度仅略有提高;SAP会降低混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度,其强度随着SAP掺量的增加而降低;NS对混凝土抗压强度和劈裂抗拉强度略有提高,且都随着NS掺量的增加而提高.基于NS本身固有的特性能够较好弥补SAP所带来的负面影响,混凝土抗压强度的最佳掺量为0.16％SAP和1.5％NS,而水泥的胶砂强度和混凝土的劈裂抗拉强度的最佳掺量为0.08％SAP和1.5％NS.SAP的掺入使内部结构生成大量的钙矾石穿插于水化硅酸钙凝胶之中,且NS的掺入使内部结构更加密实.     

CHF固化剂稳定黏土的力学性质研究

本文采用重庆地区黏土和当地的水泥、石灰和CHF固化剂,进行最优配合比设计,对CHF固化剂水泥石灰稳定土的力学性能进行研究和分析。研究发现,CHF固化剂对水泥-石灰稳定土的无侧限抗压强度和劈裂强度有一定的改善作用,其中对无侧限抗压强度的影响较明显,对劈裂强度的影响不明显。