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掺加纳米SiO_(2)/GNPs/GO的冷再生沥青路面基层性能及作用机理

中国公路学报 2024年第4期37卷 121-140页

作者：陈渊召李振霞冯纪兵郭滕滕闫浩博王朝辉房辰泽华北水利水电大学土木与交通学院河南郑州450045 河南省环境友好型高性能路面材料工程技术研究中心河南郑州450045 交通工程固废资源利用河南省交通运输行业技术创新中心(华北水利水电大学) 河南郑州450045 郑州商学院建筑工程学院河南郑州1451200 长安大学公路学院陕西西安710064

为解决全深式冷再生基层单纯增加水泥出现的开裂、承载能力低、使用寿命短等问题,基于纳米材料具有的优良改性效果,采取优化级配、振动压实等基础措施进行调整的同时,将少量纳米材料掺入水泥稳定冷再生基层材料中以提升其路用性能。首... 详细信息

为解决全深式冷再生基层单纯增加水泥出现的开裂、承载能力低、使用寿命短等问题,基于纳米材料具有的优良改性效果,采取优化级配、振动压实等基础措施进行调整的同时,将少量纳米材料掺入水泥稳定冷再生基层材料中以提升其路用性能。首先对粉体纳米材料(nano-SiO_(2)、石墨烯纳米微片GNPs、亲水型的氧化石墨烯纳米片GO)进行分散预处理;其次在优化级配基础上,将纳米材料掺入再生混合料中,分别研究不同nano-SiO_(2)、GNPs和GO掺量对水泥稳定冷再生混合料的力学影响规律,进而对改性后水泥稳定冷再生混合料的抗干缩性、抗温缩性和抗冻性能进行对比分析;最后应用工业CT三维扫描、SEM形貌表征等微观技术对改性前后水泥稳定冷再生混合料的孔隙结构和微观形貌进行深入分析,从细观到微观多尺度揭示纳米材料对水稳冷再生基层材料的作用机理。研究结果表明:改善混合料的级配组成,采用骨架密实结构等措施能增大混合料的密实度,显著提升其无侧限抗压强度,优化配合比后的水稳冷再生混合料7 d无侧限抗压强度超过3.5 MPa;掺加3%nano-SiO_(2)材料,冻融后试件残留抗压强度增长33.8%,耐冻系数达到84.41%,GO掺量为0.1%时,冻融后试件的残留抗压强度达到峰值5.23 MPa,强度提高了48.65%,耐冻系数达到86.02%,抗冻能力得到了显著提高;纳米颗粒能够增大水稳冷再生基层材料的干缩变形,对基层的抗裂性能产生不利影响,但影响程度会因不同纳米材料种类和发展阶段而表现出较大差异;纳米材料对水泥水化物的水化进程有促进增强作用,可细化混合料的孔隙结构;对集料-砂浆、旧沥青团块-砂浆等ITZ结构的界面密实度、黏结强度等有改善作用;GO纳米片层的掺入对水稳冷再生材料在细观上的孔隙结构会产生显著影响,使较大的毛细孔进一步细化,水泥浆体更加密实,进而对毛细微孔的连通发挥阻断作用;nano-SiO_(2)能够填充小尺寸的微孔隙,GO与GNPs材料借助其自身薄片结构能够对较大空隙进行填充,在混合料内部受力时其交错分布的三维立体结构能有效发挥支撑拉结作用,凭借超高机械强度产生加筋阻裂的作用效果。

关键词：路面工程作用机理试验研究纳米材料全深式冷再生混合料细微观分析

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掺加nano-SiO/GNPs/GO的冷再生沥青路面基层性能及作用机理

引用

中国公路学报 2023年

作者：陈渊召李振霞冯纪兵郭滕滕闫浩博华北水利水电大学土木与交通学院河南省环境友好型高性能路面材料工程技术研究中心郑州商学院建筑工程学院

为解决全深式冷再生基层单纯增加水泥出现的开裂、承载能力低、使用寿命短等问题，基于纳米材料具有的优良改性功能，采取优化级配、振动压实等基础措施进行调整的同时，将少量纳米材料掺入水泥稳定冷再生基层材料中以提升其路用性能。... 详细信息

为解决全深式冷再生基层单纯增加水泥出现的开裂、承载能力低、使用寿命短等问题，基于纳米材料具有的优良改性功能，采取优化级配、振动压实等基础措施进行调整的同时，将少量纳米材料掺入水泥稳定冷再生基层材料中以提升其路用性能。首先对粉体纳米材料(nano-SiO2、石墨烯纳米微片GNPs、亲水型的氧化石墨烯纳米片GO)进行分散预处理；其次在优化级配基础上，将纳米材料掺入再生混合料中，分别研究不同nano-SiO2、GNPs和GO掺量对水泥稳定冷再生混合料的力学影响规律，进而对改性后水泥稳定冷再生混合料的抗干缩性、抗温缩性和抗冻性能进行对比分析；最后应用工业CT三维扫描、SEM形貌表征等微观技术对改性前后水泥稳定冷再生混合料的孔隙结构和微观形貌进行深入分析，从细观到微观多尺度揭示纳米材料对水稳冷再生基层材料的作用机理。研究结果表明：改善混合料的级配组成，采用骨架密实结构等措施能增大混合料的密实度，显著提升其无侧限抗压强度，优化配合比后的水稳冷再生混合料7d无侧限抗压强度超过3.5MPa；掺加3%nano-SiO2材料，冻融后试件残留抗压强度增长33.8%，耐冻系数达到84.41%，GO掺量为0.1%时，冻融后试件的残留抗压强度达到峰值5.23MPa，强度提高了48.65%，耐冻系数达到86.02%，抗冻能力得到了显著提高；纳米颗粒能够增大水稳冷再生基层材料的干缩变形，对基层的抗裂性能产生不利影响，但影响程度会因不同纳米材料种类和发展阶段而表现出较大差异；纳米材料对水泥水化物的水化进程有促进增强作用，可细化混合料的孔隙结构；对集料-砂浆、旧沥青团块-砂浆等ITZ结构的界面密实度、粘结强度等有改善作用；GO纳米片层的掺入对水稳冷再生材料在细观上的孔隙结构会产生显著影响，使较大的毛细孔进一步细化，水泥浆体更加密实，进而对毛细微孔的连通发挥阻断作用。nano-SiO2能够填充小尺寸的微孔隙，GO与GNPs材料借助其自身薄片结构能够对较大空隙进行填充，在混合料内部受力时其交错分布的三维立体结构将能有效发挥支撑拉结作用，凭借超高机械强度产生加筋阻裂的作用效果。

关键词：道路工程作用机理试验研究纳米材料全深式冷再生混合料细微观分析

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冻融环境下不同预制裂缝混凝土断裂性能研究

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水资源与水工程学报 2019年第2期30卷 178-185页

作者：王靖荣陈有亮傅喻上海理工大学环境与建筑学院上海200093 柏林工业大学应用地质研究所柏林***

对不同相对切口深度的预裂缝混凝土试件进行冻融循环试验,循环次数分别为0、25、50、75、100次。对冻融循环后的试件进行三点弯曲试验,观察试件的表观变化,并利用扫描电子显微镜和立体显微镜观察试件裂缝的情况。分别从宏观力学性能、... 详细信息

对不同相对切口深度的预裂缝混凝土试件进行冻融循环试验,循环次数分别为0、25、50、75、100次。对冻融循环后的试件进行三点弯曲试验,观察试件的表观变化,并利用扫描电子显微镜和立体显微镜观察试件裂缝的情况。分别从宏观力学性能、损伤劣化规律、细微观结构等方面对冻融环境下混凝土断裂力学性能进行研究,并根据混凝土的损伤理论,定义了混凝土基于微缺陷及动弹性模量的损伤变量。结果表明:混凝土冻融循环损伤是初始缺陷发展、劣化并累积的过程;混凝土断裂韧度与初始裂缝相对深度无关,与抗弯强度具有良好的线性相关性。

关键词：混凝土冻融循环断裂力学性能预裂缝损伤劣化细微观分析

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风积沙自密实混凝土力学性能及微观分析研究

风积沙自密实混凝土力学性能及微观分析研究

引用

作者：邓焙元新疆大学

学位级别：硕士

随着2020年的到来,我国将全面建成小康社会,完成第一个一百年奋斗目标,迈出建成社会主义现代化的步伐;混凝土作为现代化建设工程中比不可缺少的材料之一,其产量将持续增加,因此砂石骨料的需求也将与日俱增。我国作为砂资源缺乏且土地沙... 详细信息

随着2020年的到来,我国将全面建成小康社会,完成第一个一百年奋斗目标,迈出建成社会主义现代化的步伐;混凝土作为现代化建设工程中比不可缺少的材料之一,其产量将持续增加,因此砂石骨料的需求也将与日俱增。我国作为砂资源缺乏且土地沙化较严重的国家之一,沙化面积约占国土面积的18.1%,其中西部地区占比较大;沙漠地区贮藏着丰富的风积沙,若能将其替代部分河砂运用到西部地区的实际工程中制备自密实混凝土,不仅实现了就地取材,还可以实现保护环境,节约资源等国家绿色发展的理念,也在一定程度上落实了绿色生产。故本文选择沙漠边缘地区颗粒较细的风积沙,制备风积沙自密实混凝土（Aeolian sand self compacting concrete）,围绕风积沙自密实混凝土的最佳配合比、风积沙自密实混凝土的基本力学性能和微观等方面分别进行正交试验研究、单因素试验研究及微观试验分析研究。具体研究内容为:首先通过正交试验的方法考虑风积沙取代率、水胶比、粉煤灰取代水泥率、风积沙级配、混合砂率五个因素同时作用下对风积沙自密实混凝土力学性能及工作性能的影响及各因素影响顺序,并确定最佳配合比;其次以正交试验中确定的最佳配合比为基准配合比,设计单因素试验配合比,因素的选择主要考虑在正交实验中对立方体抗压强度影响排名靠前的三个因素,探究三个因素单独作用下分别对风积沙自密实混凝土力学性能及工作性能的影响规律;最后将单因素试验的混凝土碎片制样后进行微观分析,并将分析结果与宏观力学指标进行比对,研究结果表明:（1）利用风积沙替代部分河砂细骨料可以制备出力学性能及工作性能符合规范要求的自密实混凝土;28d龄期条件下各因素对风积沙自密实混凝土立方体抗压强度影响由大到小排序为:颗粒级配、风积沙取代率、粉煤灰取代水泥率、砂率、水胶比;对于工作性能影响由大到小排序为:水胶比、粉煤灰取代水泥率、砂率、颗粒级配、风积沙取代率。为了更好地保证风积沙自密实混凝土的强度及耐久性能,建议风积沙取代率最大不宜超过40%,粉煤灰取代率不宜超过40%,级配中风积沙0.075-0.15mm及0.15-0.3mm范围颗粒的增加及减少量不宜超过30%。（2）相较于普通自密实混凝土,风积沙自密实混凝土有着类似的破坏过程与破坏形态,如果利用风积沙取代部分河砂可以在一定程度上降低自密实混凝土的塑性。随着风积沙取代率以及级配中粗颗粒的增加,风积沙自密实混凝土的基本力学性能指标基本呈现出先增后减的趋势,并且工作性能变差。随着粉煤灰取代水泥率的增加,混凝土强度逐渐降低但工作性能有所提升。（3）风积沙的填充作用主要体现在风积沙颗粒对界面过渡区孔隙的填充及水泥基体部分孔隙的填充;活化效应主要体现为风积沙中含有大量酸性氧化物Si O2及Al2O3活性物质,在与水泥的水化产物Ca（OH）2发生水化反应的同时促进了强度较高的C-S-H凝胶及C4A4S水化产物的生成,即提升了水泥基体的密实程度,也提升了水泥基体与骨料界面过度区的粘结强度。（4）风积沙自密实混凝土的宏观力学指标与微观指标可以建立二元二次曲线参数模型,曲线模型中参数a0～a5分别为73.199,2.805,-7.528,0.105,0.501,0.457。

关键词：风积沙正交试验自密实混凝土基本力学性能细微观分析

来源：评论

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西藏松宗—八宿地区蚀变岩发育规律及工程分级研究

西藏松宗—八宿地区蚀变岩发育规律及工程分级研究

引用

作者：王刚刚西南交通大学

学位级别：硕士

青藏高原是欧亚板块与印度板块碰撞挤压隆升而成,因此地质构造及岩浆活动复杂而强烈。又因青藏高原特殊的高海拔、高地应力、高地热和高昼夜温差影响,在岩浆活动强烈的区域,火成岩侵入围岩时形成了特殊而复杂的火成岩蚀变带。本文以西... 详细信息

青藏高原是欧亚板块与印度板块碰撞挤压隆升而成,因此地质构造及岩浆活动复杂而强烈。又因青藏高原特殊的高海拔、高地应力、高地热和高昼夜温差影响,在岩浆活动强烈的区域,火成岩侵入围岩时形成了特殊而复杂的火成岩蚀变带。本文以西藏松宗～八宿地区的蚀变岩体为研究对象,针对蚀变岩的分布规律、组合特征、蚀变成因和力学性质展开了系统的研究,取得了如下成果：(1)对研究区内蚀变岩的资料进行分析,总结出主要的蚀变岩种类和空间分布特征；通过现场的调查和室内试验分析出蚀变岩的组合特征,得到调查区内花岗岩的侵入大致是沿着区域性大断裂发生,从平面上沿着断裂带走向呈带状分布。蚀变组合关系主要分为两种：一、古新世(E1)花岗岩侵入早石炭世(C1)砂岩；二、早白垩世(K1)花岗岩侵入中晚侏罗世(J2-3)砂岩。(2)查明了蚀变带内岩体的蚀变成因,调查区蚀变岩的矿物蚀变主要包括黑云母绿泥石化,斜长石绢云母化,微斜长石白云母化和石英晶体的重结晶作用。其中绿泥石交代黑云母在黑云母花岗闪长岩中比较常见；绢云母交代斜长石在黑云母花岗闪长岩和侏罗系变质砂岩中比较常见；白云母交代微斜长石主要发生在早白垩世的花岗岩中;石英的重结晶作用主要发生在热液作用下的侏罗系细砂岩和长石石英砂岩中。(3)根据岩石中石英和长石的含量将侏罗系砂岩蚀变带岩体中矿物间连接结构分为三种：石英—石英—石英结构(石英含量75%-90%,长石含量<10%)；石英—长石—石英结构(石英含量40%-50%,长石含量25%-40%)；长石—石英—长石结构(石英含量<400%,长石含量40%-60%)。(4)通过室内单轴压缩变形试验,得到了蚀变带内各岩体的力学参数。认为蚀变岩属于高压缩性、高强度的脆性变质岩类,岩体内部孔隙非常发育。采用岩块单轴抗压强度和割线模量两个指标将研究区内蚀变岩体强度分为三个等级：高强度岩体,单轴抗压强度100-200MPa,割线模量4.5～5.0×104MPa；中等强度岩体,单轴抗压强度在50～100MPa,割线模量2.5～4.5×104MPa；低强度岩体,单轴抗压强度在25-50MPa,割线模量1～2.5×104MPa。

关键词：蚀变岩分布特征细微观分析单轴压缩工程分级

来源：评论

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