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关键词： 橡胶砂混合土   轴向变形   抗剪强度   质量配比   粒径   围压  

摘要： 随着国家“一带一路”政策的大力推进,在新疆、内蒙古等沙漠地区兴建大量公路、铁路等工程,该区域多分布松散砂土,其抗剪强度低,抵抗变形能力差,因此有必要寻找改善砂土力学特性的方法。随着汽车行业的快速发展,人们开始关注废旧轮胎的处置问题,一些专家学者提出将废旧轮胎颗粒与砂土混合起来构成一种新型复合材料(简称橡胶砂混合土)。橡胶砂混合土具有质量轻、抵抗变形能力强、渗透能力好、成本低廉等特点,可用于公路和铁路路基、边坡、挡土墙等回填土中,既节能环保,又能改善砂土的力学性能,具有广泛的应用前景。但是,对于橡胶砂混合土的理论研究尚未成熟,为了使其能在工程实践中较好的应用,仍需要深入研究。本文对橡胶砂混合土进行了三轴固结排水(CD)剪切试验,研究了橡胶颗粒质量配比、橡胶颗粒粒径、砂土粒径、围压对橡胶砂抗剪强度特性和偏应力-轴向应变特性的影响。论文主要研究内容如下:(1)通过三轴CD试验,分析了橡胶颗粒质量配比、橡胶颗粒粒径、砂土粒径对橡胶砂混合土抗剪强度特性的影响,发现橡胶颗粒质量配比为10%时,橡胶砂混合土的抗剪强度最大;同一橡胶颗粒质量配比下,橡胶砂抗剪强度随着砂土粒径的增大而减小,几乎不受橡胶颗粒粒径的影响;砂土与1-3mm橡胶颗粒混合时,其抗剪强度优于砂土与2-4mm橡胶颗粒混合时的抗剪强度。(2)通过三轴CD试验,分析了橡胶颗粒质量配比、橡胶颗粒粒径、砂土粒径、围压对橡胶砂偏应力-轴向应变特性的影响,发现橡胶砂混合土峰值强度变形随着橡胶颗粒含量增加而增大;同一橡胶颗粒质量配比下,橡胶砂混合土峰值强度变形在同一围压下也表现出随砂土粒径增大而增大的现象,且不受橡胶颗粒粒径大小的影响;相比橡胶颗粒质量配比的影响,橡胶砂峰值强度变形特性受砂土粒径的影响更大;当橡胶砂质量配比在20%～40%时,橡胶砂混合土剪切轴向变形随着围压的增大而增大。

关键词： 教学质量   企业需求   工作技能   教学改革  

摘要： 本文以提高高职院校《土力学与地基基础》教学质量为出发点,以企业需求为导向,培养实际工作岗位操作技能为目标,从优化教学内容,改革教法及评法等方面进行了教学改革研究。

关键词： 透水混凝土   矿物掺合料   透水系数   微观分析   冻融损伤模型  

摘要： 透水混凝土是海绵城市建设中广泛应用的路面材料,但其强度在一定程度上仍难以满足工程需求,而加入矿物掺合料能在一定程度上提高透水混凝土的力学性能和耐久性能。本文将掺入矿物掺合料的透水混凝土作为研究对象,设置空白组,对单掺、复掺掺合料的透水混凝土的力学性能和抗冻性能进行了深入研究。主要研究内容和成果包括:1、分析了单掺不同掺量(5%、10%、15%)粉煤灰,单掺相同掺量(10%)粉煤灰、硅灰、矿粉,复掺粉煤灰和矿粉,复掺粉煤灰和硅灰等4种条件下透水混凝土在7d、28d和56d养护龄期时的孔隙率和透水系数,结果表明:矿物掺合料的加入使得透水混凝土的孔隙率和透水系数随着掺量的增大、养护龄期的增长逐渐降低,其“减透”效果均不明显,但基本能达到规范要求。2、研究了4种条件下透水混凝土在7d、28d和56d养护龄期时的抗压强度和抗折强度。试验结果表明:与空白组相比,单掺粉煤灰会降低透水混凝土7d、28d的强度,提高56d的强度,而掺入矿粉和硅灰可提高透水混凝土各龄期的强度,其中以矿粉的改性效果最佳,其56d抗压强度可达C30等级。而对于复掺矿物掺合料的透水混凝土,其56d抗压强度均可达C30等级以上,可满足轻型机动车路面使用。3、对单掺和复掺矿物掺合料透水混凝土胶结层28d、56d水化样品进行SEM电镜扫描和XRD测试,通过微观分析进一步证明宏观结论。结果表明:矿粉、硅灰的火山灰反应主要在早期,而粉煤灰的火山灰反应主要在后期。复掺5%粉煤灰和10%矿粉的透水混凝土胶结层表面晶体排布整齐,水化反应彻底,生成大量C-S-H凝胶,内部微孔被填充,结构变得致密,进而降低透水性能,强度最大,与宏观分析结果一致。4、通过对比分析单掺和复掺矿物掺合料透水混凝土在冻融循环作用下质量损失和相对动弹性模量变化。结果表明:矿物掺合料可以增强透水混凝土的抗冻融剥落能力,减少了冻融过程中的质量和相对动弹性模量损失,而随着矿物掺合料总掺量的增加,透水混凝土冻融循环质量和相对动弹性模量损失率逐渐减小,其中复掺5%粉煤灰+10%矿粉对透水混凝土抗冻性提高最有利。5、建立了冻融条件下矿物掺合料透水混凝土的相对动弹性模量与冻融循环次数指数型函数损伤模型E=a?e,并得到了掺合料透水混凝土冻融损伤演化方程D=1-a?e,其相关系数R均大于0.97。

关键词： 碎砖骨料   再生混凝土   聚丙烯纤维   力学性能   抗渗性能   抗冻性  

摘要： 将废弃碎砖用于混凝土中,等体积代替天然粗骨料,既利用了建筑垃圾,又节约了自然资源,符合我国目前节约资源和保护环境的基本国策,顺应了时代潮流,成为学者们争相研究的热点。本试验重点研究碎砖、聚丙烯纤维对混凝土力学性能、抗渗性能、抗冻性能的影响。碎砖掺量分别取10%、15%、20%、25%、30%、50%、70%、100%;并在碎砖掺量为0%、10%、30%、50%基础上,掺入聚丙烯纤维,掺量分别为0.2kg/m3、0.5kg/m3、0.7kg/m3、1.0kg/m3、1.2kg/m3。配合比设计时考虑附加用水量。试验通过测定原材料基本性质、再生混凝土拌合物的和易性以及硬化后的立方体抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度、抗渗性能、抗冻性能。结果发现:碎砖骨料的表观密度、压碎指标、吸水率都比普通碎石大,由于考虑了附加用水量,碎砖对混凝土和易性影响可以忽略;通过对试验数据分析,得到两个预测碎砖再生混凝土任意龄期立方体抗压强度的公式,得到了再生混凝土28d相对抗压强度、28d相对抗折强度、28d相对劈裂抗拉强度与碎砖掺量之间的函数方程;总结了碎砖、聚丙烯纤维对混凝土抗渗性能、抗冻性能的影响规律;当碎砖掺量为50%时,渗水高度增加了36.2%;掺量在50%以内时,抗渗等级为P6,碎砖掺量为70%、100%时,抗渗等级分别为P5、P4;聚丙烯纤维能改善混凝土的抗渗性能;碎砖再生混凝土质量损失率、相对动弹性模量的变化趋势与普通混凝土相似。碎砖降低了混凝土的抗冻性能。聚丙烯纤维能改善混凝土抗冻性能,骨料暴露之前,能延缓水泥浆面层的破坏,骨料暴露之后,能阻止质量损失率的增加和相对动弹性模量的降低。

关键词： 活性粉末混凝土   静停时间   养护温度   抗压强度   长期强度倒缩率  

摘要： 活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete,以下简称RPC)具有超高的强度和耐久性,可应用到大型和超大型结构中;RPC又具有超高的韧性,应用于结构中可减少钢筋的使用,避免出现钢筋锈蚀问题。随着研究的不断深入,人们发现RPC存在强度倒缩现象,这对承受长期荷载的结构存在严重危害,因此,本文旨在研究静停时间和养护温度对RPC长期抗压强度倒缩率的影响及机理。本试验测试养护温度为90℃,静停时间18 h、24 h和30 h时,RPC在7 d、28 d和90 d的抗压强度;静停时间为24 h,养护温度为50℃、70℃和90℃时RPC在7 d、28 d和90 d的抗压强度。以试验测得的7 d和28 d抗压强度的最高值为基准值,与90 d抗压强度值作差,求出倒缩率;结合体系非蒸发水量、净浆的X射线衍射(X-ray diffraction,以下简称XRD)、水化产物扫描电镜(scanning electron microscope,以下简称SEM)及能谱分析(Energy Disperse Spectroscopy,以下简称EDS)试验,探究静停时间和养护温度对RPC抗压强度及长期强度倒缩率的影响及机理。研究结果表明:改变静停时间的长短,RPC内部水化产物的数量和微观结构也会发生变化,从而改变RPC的抗压强度和长期强度倒缩率。适宜的静停时间,有利于RPC抗压强度及强度稳定性的提高,静停时间为30 h时,RPC的抗压强度较高,且长期强度倒缩率较小。在不同温度下进行蒸汽养护,RPC的内部微观结构和力学性能存在明显差异。养护温度越高,RPC内部水化产物的结构越致密,抗压强度也越高;而RPC的长期强度倒缩率的变化规律与养护温度的变化不是简单的线性关系,在本试验范围内,长期强度倒缩率随温度的升高呈先增加后减小的趋势,综合考虑抗压强度和长期强度倒缩率的变化规律,90℃蒸汽养护为RPC的最佳养护温度。本文探究养护制度对RPC力学性能的影响机理分析,能优化RPC的长期力学性能,既可以为解决实际工程问题提供新的思路,对于以后的研究也具有参考和借鉴意义。

关键词： 渗透系数   外加剂   无侧限抗压  

摘要： 珠三角地区第四系海陆交互相沉积层(Q4mc)软土,具有压缩性强、含水率高、渗透性能差、抗剪强度低的特点。地下水富含有机质并带有较强的腐蚀性,从而导致该区域设计施工的水泥土搅拌桩经常出现强度偏低、凝固较慢且芯样不成形等现象,很难直接满足日益增长的工程建筑对地基的要求。因此对该区Q4mc软土力学特征及外加剂对水泥土力学特性影响的研究具有实际工程意义。本课题着重研究了软土的渗透系数以及外加剂对水泥土特性的影响,主要结论如下:1、记录水头高度变化的时间间隔对渗透系数测定结果的影响较小,随着孔隙比的增大,其影响略微增大,但是在可接受的范围内;试验时,可选用便于记录水头高度变化的时间间隔如90min～150min范围内,间隔时间太短水头高度变化太小,读数误差加大;间隔时间太长,渗透系数测定持续时间长,试验环境的温度差,湿度差等因素引起的误差增大。2、起始水头高度对不同孔隙比重塑淤泥质土渗透系数测定结果的影响显著,孔隙比越大对其测定结果影响越大。孔隙比较大土样的渗透系数相对与孔隙比较小土样的渗透系数变化大得多,随着起始水头高度的增加,试样承受的压力增大,土的结构破坏,内部结构发生变化,有效应力增大,土体发生固结,渗透系数减小。3、变水头渗透试验中,主要考虑起始水头高度对渗透系数测定准确度的影响;对于高孔隙比的土样,起始水头高度较小时,对土样结构的破坏较小,但鉴于渗透系数的测定主要是服务于工程应用,试验过程中试验者还要考虑工程水文地质条件,尤其是地下水位高度等,并不是起始水头高度越小越好。4、不同土质环境对水泥土的强度影响较明显,一般初始性质较好的土加固后强度增量较大,而初始性质较差的土加固后强度增量较小;无论水泥土的土质环境如何,其强度的增长都是随着龄期的增长而增长,不同的是不同龄期的增长效果和增长幅度有所不同;天然土的含水量越小,水泥土的抗压强度越高。同时,含水量对水泥土强度的影响还与水泥掺入比有关,水泥掺入比越大,则含水量对强度的影响越大;水泥土中掺入外掺剂是改善水泥土的性能和提高早期强度的有效措施。

关键词： 湛江组黏土   强结构性   力学效应   成因分析  

摘要： 湛江组强结构性黏土具有较高孔隙比、中压缩性、高灵敏度等独特的工程特性,对粤西沿海和海南岛北部的经济活动和工程建设产生了巨大的影响,迫切需要对湛江组黏土的区域分布规律、力学效应以及其强结构特性的成因进行研究。本文在前人的研究基础上,统计分析了湛江典型黏土的物理力学指标间的相互关系,进行了湛江组黏土的区内对比,以及湛江组黏土与其他地区一般黏土的对比分析。以广东湛江某钢铁工程土样为研究对象,对湛江组结构性黏土进行常规三轴压缩试验、无侧限压缩试验和固结试验,分析土体在不同受力阶段的强度和变形特性。最后,从地质学的角度分析湛江组黏土的强结构性成因。得到以下几点结论:(1)湛江组结构性黏土天然含水率w高,天然孔隙比e较大。w统计平均值为49.27%,最大值达52.75%;e统计平均值为1.41,最大值为1.503。液限w较高,w为58.17%～66.83%,平均为62.33%,明显要高于天然含水率。湛江黏土压缩系数a为0.26MPa～0.5MPa,平均0.38MPa,属中等压缩性土。湛江组黏土的天然含水率、液限、压缩系数及无侧限抗压强度,与其孔隙比有着良好的相关性。(2)当孔隙比e相同时,湛江组黏土的压缩系数a远小于一般软黏土;而其无侧限抗压强度q则远大于一般软黏土。湛江组黏土的无侧限抗压强度与孔隙比拟合曲线的斜率大于一般软黏土,说明强结构性对于湛江组黏土的强度影响较大。(3)固结不排水三轴剪切试验研究。三种围压条件下的极限莫尔圆两两之间的公切线并不完全重合,湛江组黏土的抗剪强度包线呈折线形,表明土体围压小时处于超固结状态。湛江组黏土的内摩擦角φ分布在16.4°～19.9°之间,平均18.03°。湛江组黏土的黏聚力C分布在25kPa-78kPa之间,平均51.89kPa,变异系数最大可达0.27,因而在工程应用中不宜直接取经验值使用。(4)无侧限抗压强度试验研究。湛江原状黏土灵敏度值S介于4.13到4.68之间,属高灵敏度土。湛江组黏土的无侧限抗压强度普遍较高,分布在135到162 kPa之间,平均值为152 kPa,灵敏度普遍较大,这一点充分反映出湛江组黏土的强结构特性。(5)湛江组强结构性黏土的原状土与重塑土高压固结对比试验研究。天然原状土的压缩曲线特征呈现出明显的分段性,即存在拐点,拐点前应力水平较低时曲线斜率小呈平缓型,拐点后曲线斜率发生突变呈陡降型,表明土样在压缩过程中存在结构屈服应力,它直接影响着天然土体的变形性状和强度特性。而重塑土样的压缩曲线基本上可近似为一条直线,压缩性随着压力变化不大,这是由于重塑样已经基本失去了先期固结压力和土的结构强度。(6)从地质学的角度,主要包括湛江组黏土的形成条件,湛江强结构性黏土空间分布特点,湛江组强结构性黏土沉积过程,分析了湛江组黏土的强结构性成因。

关键词： 橡胶粒   橡胶混凝土   Excel VBA   取代率   SEM电镜  

摘要： 现今社会,橡胶制品的生产和使用量十分庞大,随即产生大量的废弃橡胶制品,如此庞大数量的废旧橡胶若闲置不用,不但占用了土地资源,污染土壤及地下水,成为危害人类和生态环境的“黑色污染”,而且橡胶废弃物中含有的橡胶弹性体、织物、聚酯、金属等有价资源无法循环利用,造成巨大的资源浪费,目前绝大多数的国家学者都在考虑将橡胶掺入混凝土中实现二次循环利用。本文主要研究的便是橡胶混凝土材料,通过Excel VBA程序开发设计混凝土配合比设计程序,使混凝土配合比设计从人工计算中解脱出来,更加高效、准确。并以此得出本文研究试验的配合比,将20目、1～3mm、3～6mm三种粒径橡胶粒用内掺法分别掺入0%、2%、4%、6%、8%、10%的量进混凝土中作为试验研究对象,通过试验得出橡胶粒的掺入使得混凝土立方体抗压强度、劈裂抗拉强度均有所降低,橡胶混凝土的抗压强度随着掺量的增加而降低,同掺量下抗压强度随粒径的增长而降低;橡胶混凝土的劈裂抗拉强度随掺量的增加而降低,但同掺量下随着粒径的减小而降低,并尝试建立了橡胶粒掺量对橡胶混凝土立方体抗压强度的影响规律,公式形式:fce=A+Bx+Cx2+Dx3+Ex4,橡胶粒粒径对橡胶混凝土立方体抗压强度影响规律,公式形式:fce=F+G/(1+10y-H),而立方体抗压强度与劈裂抗拉强度的转换,公式形式:fts=(a+bfce+cfce)-1,计算出3d、28d下的拉压比作为评价橡胶混凝土的早期抗裂能力和橡胶混凝土的抗裂能力,较之普通混凝土的抗裂性能有所提高;后以宏观吸水试验和微观SEM电镜观测两个角度来分析橡胶混凝土强度性能的机理,在宏观试验中,随着橡胶粒掺量的增加吸水量增长,随着粒径的增长吸水量增长,微观试验中,相比于石子与水泥石界面过渡区随龄期的推移逐渐被水泥水化物填充,橡胶粒与水泥石界面过渡区基本不随龄期的推移而改变,通过试验可以了解橡胶混凝土中毛细裂隙的体积随着橡胶粒粒径、掺量增长而增大,材料中毛细裂隙增多,橡胶混凝土试块在承压过程中,该部分区域出现明显的应力集中成为材料的薄弱位置,材料的强度降低,由于橡胶材料的柔性使得材料的抗裂性能增长。橡胶混凝土材料的研究有利于废弃橡胶材料的二次利用,减少资源的浪费和环境的污染,橡胶加入混凝土中使得橡胶的抗裂性能及其它一些性能得到一定程度的改善。图[41]表[28]参[57]

关键词： 废旧轮胎条带   界面摩阻力   加筋土边坡   破裂面演化规律  

摘要： 随着汽车数量的迅速增长,大量废旧轮胎的存放问题已经成为环保部门重点关注的对象,尤其是近年来数次火灾的发生严重的影响了社会公共安全,废旧轮胎的循环利用问题已经成为社会关注的重要问题。研究表明废旧轮胎由于具有难降解、耐腐蚀、强度高等优良性能,在工程中被应用于景观挡土墙、路堤下垫层、桥台台背回填、路面结构中,在国外取得了良好的应用效果。但在国内,则往往被粉碎或提炼作为道路材料的添加料,不仅造成了环境的二次污染,而且极大的浪费了轮胎自身特有的抗拉强度好的技术优势。因此本文尝试将其切割成条带形成加筋条或加筋网,用过测试其作为加筋材料的基本力学特性,并在加筋边坡中进行应用,分析其承载特性及应用效果,揭示其加筋机理及关键影响因素,为后续理论研究及设计方法的建立提供依据。依据本文研究成果,取得了如下结论:(1)通过开展废旧轮胎条带拉伸特性,不同回填料中的拉拔特性发现,轮胎条带的破坏模式为弹性极限状态直接过渡到拉断破坏,未出现塑性屈服。废旧轮胎条带拉拔特性与回填料内摩擦角、密实度、上覆荷载、条带形式等因素密切相关,其中轮胎条带不同类型的回填料、不同密实的回填料间的接触面内摩擦角均大于填料自身的内摩擦角,形成了一种高强度界面。通过对比单根轮胎条带与网格形式的轮胎条带,发现增加横肋后由于端阻效应,废旧轮胎条带的极限拉拔力显著提升,且拉拔力的增量与横肋数量关系近似成抛物线。同时,将废旧轮胎条带的拉拔力进行了等效转换,并与土工格栅进行了比较分析,揭示出轮胎条带的极限拉拔力大于土工格栅,且达到极限拉拔力所需的位移量显著高于土工格栅,这表明废旧轮胎条带对于控制结构安全的能力优于土工格栅,尤其适用于结构的超前预警。(2)通过开展废旧轮胎加筋边坡承载特性室内模型试验,并引入了粒子图像测速技术(PIV),对比研究了天然边坡与加筋边坡的p-s曲线,边坡的位移及破裂面塑性区的扩展。研究表明,通过增加筋带层数,边坡失稳破坏时对应的荷载显著提高,且破坏时的基础沉降量也明显增大,表明其安全系数得到提高。通过比较加筋边坡位移矢量图及塑性区扩展图,发现随着加筋层数的增加,加筋边坡的破坏模式由圆弧形剪切破坏转变为整体式压缩变形破坏,且边坡的最大侧向位移量亦随之减少,从而验证了轮胎条带加筋边坡的应用效果。(3)为了进一步揭示废旧轮胎加筋土边坡的关键影响因素,考虑土体的内摩擦角,筋带长度、层数、间距、埋深、坡角,采用数值分析手段开展了各因素的影响规律,结果表明:通过筋材加固后的边坡,在满足一定承载力的条件下,边坡的坡角能够适当的提高,筋带的长度与加筋深度应满足一定的条件以达到最好的加固效果。

关键词： 玄武岩纤维   矿渣微粉   正交试验   电通量试验  

摘要： 海工混凝土由于受氯盐侵蚀、干湿交替、硫酸盐侵蚀、海水冲刷以及碳化等作用,部分沿海混凝土建筑物出现了混凝土开裂和钢筋严重腐蚀现象,耐久寿命较低。提高混凝土的耐久性对海洋资源的开发和海工建筑物的建设具有重要意义。本文研究玄武岩纤维和矿渣微粉对混凝土力学性能及耐久性能的影响。首先通过单因素试验确定矿渣微粉和玄武岩纤维的最佳掺量范围;其次通过正交试验,以矿渣微粉、玄武岩纤维和高性能减水剂为研究对象,以混凝土力学性能为评价指标,确定玄武岩纤维矿渣微粉混凝土的最优配合比;最后进行电通量试验、人工海水侵蚀试验、硝酸银显色试验及快速冻融试验,研究玄武岩纤维和矿渣微粉对混凝土抗氯离子侵蚀性能和抗冻性能的影响。研究成果表明,矿渣微粉的最佳掺量范围为35%55%,玄武岩纤维的最佳掺量范围为0.1%0.2%。确定玄武岩纤维矿渣微粉混凝土的最优配合比,即矿渣微粉掺量为45%,减水剂掺量为1.0%,玄武岩纤维体积掺量为0.20%。玄武岩纤维矿渣微粉混凝土的电通量较普通混凝土减小50.4%,氯离子渗透深度减小55%,当冻融循环300次时,其质量损失率为0.97%,相对动弹性模量为82.3%。由以上试验分析得知,将玄武岩纤维和矿渣微粉掺加到混凝土中,能够显著提高其力学性能及耐久性能,对海工混凝土的应用有一定的指导意义。