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混凝土冻融破坏机理及寿命预测方法

材料导报 2024年第2期38卷 139-149页

作者：董昊良李化建杨志强温家馨黄法礼王振易忠来中国铁道科学研究院集团有限公司北京100081 中国铁道科学研究院研究生部北京100081 中国铁道科学研究院集团有限公司高速铁路轨道技术国家重点实验室北京100081

冻融破坏是我国严寒或寒冷地区混凝土的主要破坏形式,分析混凝土的冻融破坏过程、明确混凝土的冻融破坏机理、提出混凝土冻融损伤寿命预测方法对混凝土结构耐久性设计至关重要。本文根据混凝土结构的冻融破坏特点,从整体水冻和表面盐冻... 详细信息

冻融破坏是我国严寒或寒冷地区混凝土的主要破坏形式,分析混凝土的冻融破坏过程、明确混凝土的冻融破坏机理、提出混凝土冻融损伤寿命预测方法对混凝土结构耐久性设计至关重要。本文根据混凝土结构的冻融破坏特点,从整体水冻和表面盐冻两方面阐述了混凝土的冻融破坏机理,论述了冻融破坏机理在不同混凝土结构中的适用性,分析了高原低气压地区混凝土冻融破坏更加严重且引起困难的原因;系统总结了基于试验数据和数值模拟的混凝土冻融损伤寿命预测方法,分析了两种寿命预测方法的优势和不足,以期为寒区混凝土的抗冻性设计提供参考。

关键词：混凝土冻融破坏机理高原低气压寿命预测

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废弃混凝土再生砂的吸附特性研究

硅酸盐通报 2024年第6期43卷 2198-2205页

作者：程欢李化建黄法礼王振易忠来中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所北京100081 中国铁道科学研究院研究生部北京100081 高速铁路轨道系统全国重点实验室北京100081

为解决再生砂高吸附性导致的混凝土工作性能快速损失这一问题,以C20~C60六种废弃混凝土再生砂为对象,采用压汞法和低温液氮吸附法测试再生砂的孔结构特征,利用X射线衍射(XRD)测试再生砂的物相组成,探究再生砂对水、亚甲蓝以及减水剂的... 详细信息

为解决再生砂高吸附性导致的混凝土工作性能快速损失这一问题,以C20~C60六种废弃混凝土再生砂为对象,采用压汞法和低温液氮吸附法测试再生砂的孔结构特征,利用X射线衍射(XRD)测试再生砂的物相组成,探究再生砂对水、亚甲蓝以及减水剂的吸附规律。结果表明:再生砂吸水率随废弃混凝土料源强度等级增加而降低,与孔结构有一定的相关性;再生砂对亚甲蓝的吸附性随黏土矿物含量降低而降低,与孔结构相关性不明显;再生砂对聚羧酸系减水剂的吸附性受孔结构和黏土矿物共同作用,但主要取决于黏土矿物的含量。

关键词：废弃混凝土再生砂吸附性孔结构吸水率

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基于超声波的机制骨料用隧道洞渣母岩抗压强度快速评价方法

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铁道标准设计 2024年

作者：李化建温家馨宋涛刘海林黄法礼王振易忠来中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所中铁四局集团物资工贸有限公司中国铁道科学研究院研修学院

为快速判定隧道洞渣母岩是否能用于机制骨料的制备，研究变质岩、沉积岩、火成岩隧道洞渣母岩的超声波速度与频域特征，分析洞渣母岩岩性、含水率及试件尺寸对隧道洞渣母岩超声波速度的影响规律，并建立了基于超声波波速的隧道洞渣母岩... 详细信息

为快速判定隧道洞渣母岩是否能用于机制骨料的制备，研究变质岩、沉积岩、火成岩隧道洞渣母岩的超声波速度与频域特征，分析洞渣母岩岩性、含水率及试件尺寸对隧道洞渣母岩超声波速度的影响规律，并建立了基于超声波波速的隧道洞渣母岩抗压强度超前预报模型。研究结果表明：隧道洞渣母岩超声波信号参数能够较为准确地反映岩石抗压强度，母岩的饱和单轴抗压强度与其超声波波速呈现正相关性，且试件尺寸对超声波速度影响不大；频域信号及其主频幅值能反映岩石内部缺陷情况，频域分布最为分散且主频幅值低时可以认为岩石内孔隙数量较多；超声波信号图谱特征受岩性及矿物组成影响显著，金属矿物中声波信号频域降低少，波速更快；试件含水率对母岩的抗压强度影响能够通过超声波波速反映，同种岩性的隧道洞渣母岩抗压强度大小依次为：烘干状态＞自然状态＞饱水状态。按照变质岩、沉积岩、火成岩三大类岩性分类建立隧道洞渣母岩饱和抗压强度评价模型，其中变质岩与岩浆岩的单轴抗压强度与超声波波速呈现线性关系，沉积岩单轴抗压强度与超声波波速呈现指数关系；通过实际工程验证发现，波速与饱和抗压强度具有良好的相关性，证明该评价模型具有较高的可信度。

关键词：隧道洞渣机制骨料超声波波速频域特征单轴抗压强度矿物组成含水率评价方法

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典型岩性机制砂的吸附行为研究

建筑材料学报 2023年第3期26卷 251-258页

作者：王振李化建黄法礼易忠来杨志强中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所北京100081 中国铁道科学研究院集团有限公司高速铁路轨道技术国家重点实验室北京100081

研究了石英岩、石灰岩、花岗岩和玄武岩等典型岩性机制砂对水、亚甲蓝及聚羧酸减水剂的吸附规律,采用Zeta电位、吸-脱附曲线和压汞曲线分析了机制砂的吸附特性.结果表明:玄武岩机制砂由于比表面积大、孔隙率高,对水和亚甲蓝的吸附性明... 详细信息

研究了石英岩、石灰岩、花岗岩和玄武岩等典型岩性机制砂对水、亚甲蓝及聚羧酸减水剂的吸附规律,采用Zeta电位、吸-脱附曲线和压汞曲线分析了机制砂的吸附特性.结果表明:玄武岩机制砂由于比表面积大、孔隙率高,对水和亚甲蓝的吸附性明显大于其他岩性机制砂,且随着石粉含量的增加,玄武岩机制砂的吸附性显著增大;机制砂石粉表面的负电荷与溶液中的阳离子形成了双电层来吸附减水剂分子,其对聚羧酸减水剂吸附率的大小是玄武岩石粉>石灰岩石粉>花岗岩石粉>石英岩石粉;在双电层吸附和物理吸附的双重作用下,玄武岩机制砂对聚羧酸减水剂的吸附率显著大于其他岩性机制砂.

关键词：机制砂岩性吸附性石粉

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石灰岩机制砂混凝土抗冻性能研究

建筑材料学报 2023年第5期26卷 516-523,537页

为探明石灰岩机制砂在严寒地区应用的合理性,以相对动弹性模量为评价指标,研究了混凝土强度等级、含气量和石粉含量对石灰岩机制砂混凝土抗冻性能的影响规律,采用吸水率和气泡间距系数分析了石灰岩机制砂混凝土冻融破坏原因.结果表明:... 详细信息

为探明石灰岩机制砂在严寒地区应用的合理性,以相对动弹性模量为评价指标,研究了混凝土强度等级、含气量和石粉含量对石灰岩机制砂混凝土抗冻性能的影响规律,采用吸水率和气泡间距系数分析了石灰岩机制砂混凝土冻融破坏原因.结果表明:高强石灰岩机制砂混凝土具有高抗冻和破坏突发特征,提高混凝体强度等级或引入适量优质气泡是提高石灰岩机制砂混凝土抗冻性能的有效途径;当C30和C60石灰岩机制砂混凝土含气量分别为6.4%和4.4%时,混凝土的抗冻性能最佳;石灰岩石粉对混凝土性能有正、负双重效应,其含量控制在10.0%以内对混凝土抗冻性能、力学性能和工作性能有利.

关键词：机制砂石灰岩混凝土抗冻性能

基于点荷载的隧道洞渣饱和抗压强度快速评价方法

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隧道建设（中英文） 2023年第7期43卷 1161-1169页

作者：谢京谕李化建王振黄法礼易忠来中国铁道科学研究院集团有限公司北京100081 重庆大学材料科学与工程学院重庆400044 高速铁路轨道技术国家重点实验室北京100081

为探明采用点荷载对机制砂用隧道洞渣饱和抗压强度进行快速评价的可行性,以点荷载强度指数为评价指标,研究加载方式、含水状态对20种不同岩性隧道洞渣点荷载强度指数的影响规律,建立隧道洞渣点荷载强度指数与饱和抗压强度的关系。结果表... 详细信息

为探明采用点荷载对机制砂用隧道洞渣饱和抗压强度进行快速评价的可行性,以点荷载强度指数为评价指标,研究加载方式、含水状态对20种不同岩性隧道洞渣点荷载强度指数的影响规律,建立隧道洞渣点荷载强度指数与饱和抗压强度的关系。结果表明:1)隧道洞渣点荷载强度指数与其饱和抗压强度具有较高的相关性,依据变质岩、沉积岩及岩浆岩等不同岩性分类得到的关系式相关性更高;2)当轴向点荷载强度指数超过8.0 MPa时,不同加载方式下的隧道洞渣点荷载强度指数存在差异,径向加载与轴向加载的点荷载强度指数相近,不规则块体加载与轴向加载的点荷载强度指数差值增大;3)隧道洞渣点荷载强度损失率与其含水率具有线性相关性,含水率越高,点荷载强度损失率越大。基于此,提出不同含水状态下的隧道洞渣饱和抗压强度预测公式。

关键词：隧道洞渣点荷载饱和抗压强度快速评价

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典型岩性机制砂吸附行为研究

建筑材料学报 2022年

作者：王振李化建黄法礼易忠来杨志强中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所高速铁路轨道技术国家重点实验室

以石英岩、石灰岩、花岗岩和玄武岩为对象研究了典型岩性机制砂对水、亚甲蓝和聚羧酸减水剂的吸附规律，采用Zeta电位、吸脱附曲线和压汞曲线分析了机制砂吸附特性，结果表明：玄武岩机制砂比表面积大、孔隙率高，对水和亚甲蓝的吸附性...

以石英岩、石灰岩、花岗岩和玄武岩为对象研究了典型岩性机制砂对水、亚甲蓝和聚羧酸减水剂的吸附规律，采用Zeta电位、吸脱附曲线和压汞曲线分析了机制砂吸附特性，结果表明：玄武岩机制砂比表面积大、孔隙率高，对水和亚甲蓝的吸附性明显大于其他岩性机制砂，且随着石粉含量的增加，玄武岩机制砂吸附性显著增大. 机制砂石粉表面负电荷与溶液中阳离子形成双电层吸附减水剂分子，机制砂石粉对聚羧酸减水剂吸附率的大小是：玄武岩＞石灰岩＞花岗岩＞石英岩. 在双电层吸附和物理吸附的双重作用下，玄武岩机制砂对减水剂吸附率显著大于其他岩性机制砂.

关键词：

隧道洞渣点荷载与饱和抗压强度相关性研究现状分析

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铁道标准设计 2023年

作者：谢京谕李化建王振黄法礼易忠来中国铁道科学研究院集团有限公司重庆大学材料科学与工程学院高速铁路轨道技术国家重点实验室

饱和抗压强度是评价隧道洞渣能否用于制备机制骨料的关键指标，但现有饱和抗压强度测试方法呈现出制样要求复杂、测试程序严格以及预处理时间长等问题，而隧道洞渣具有形状不规则、块体尺寸不一、含水状态变化大等特征性能，无法满足力... 详细信息

饱和抗压强度是评价隧道洞渣能否用于制备机制骨料的关键指标，但现有饱和抗压强度测试方法呈现出制样要求复杂、测试程序严格以及预处理时间长等问题，而隧道洞渣具有形状不规则、块体尺寸不一、含水状态变化大等特征性能，无法满足力学性能快速评价需求，限制了隧道洞渣的机制骨料制备与应用。因此，亟需开展隧道洞渣饱和抗压强度快速评价方法的研究。通过分析隧道洞渣的性能特征以及不同行业对机制骨料母岩饱和抗压强度的规定，从标准层面与研究层面探讨隧道洞渣饱和抗压强度与点荷载强度指数的相关性，论证了基于点荷载强度指数评价隧道洞渣饱和抗压强度的可行性。通过总结点荷载评价方法的影响因素，发现岩性、含水状态、试件尺寸以及强度对点荷载预测效果影响显著，在实际工程应用中需重点考虑以降低评价误差率。提出适用于点荷载快速试验的条件，即隧道洞渣厚度宜控制在35～60mm，宽度宜控制在40～60mm，最长边宜控制在35～60mm，从而提高了点荷载评价方法的稳定性，为机制骨料用隧道洞渣的绿色化应用提供技术支撑。

关键词：隧道洞渣点荷载饱和抗压强度岩性含水状态尺寸强度

高速铁路无砟轨道混凝土动态性能及其评价方法综述

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材料导报 2023年第20期37卷 99-108页

作者：温家馨李化建杨志强李子春黄法礼王振易忠来谢永江中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所北京100081 中国铁道科学研究院研究生部北京100081

高速铁路无砟轨道是高速列车运行的直接承载结构。在高速列车动荷载的持续作用下,无砟轨道内部发生动态损伤,导致宏观服役性能衰减,影响高速铁路结构耐久性和运营安全性。根据高速铁路无砟轨道混凝土正常服役条件下承受高频疲劳荷载,轨... 详细信息

高速铁路无砟轨道是高速列车运行的直接承载结构。在高速列车动荷载的持续作用下,无砟轨道内部发生动态损伤,导致宏观服役性能衰减,影响高速铁路结构耐久性和运营安全性。根据高速铁路无砟轨道混凝土正常服役条件下承受高频疲劳荷载,轨道不平顺时还要承受冲击荷载的服役特征,本文总结了无砟轨道混凝土承受动荷载的作用特点,从标准层面梳理了高速铁路无砟轨道混凝土疲劳性能和冲击性能的技术要求,指出了无砟轨道动态性能评价方法的适用性和局限性,以期为高速铁路无砟轨道混凝土动态性能评价及长寿命无砟轨道设计提供参考。

关键词：高速铁路无砟轨道疲劳性能冲击性能评价方法