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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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凝灰岩粉比表面积对水泥浆体性能的影响

铁道建筑 2024年第1期64卷 127-131页

作者：林智王振洪伟华黄法礼杨志强李化建浙江交投矿业有限公司浙江舟山316000 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系统全国重点实验室北京100081

采用不同比表面积的凝灰岩粉取代30%水泥(按总胶凝材料质量计),研究了不同比表面积凝灰岩粉对水泥净浆流动度、胶砂强度、水化热的影响,以及凝灰岩粉取代水泥对碳排放量的影响。结果表明:比表面积381 m^(2)/kg的凝灰岩粉取代水泥可提升... 详细信息

采用不同比表面积的凝灰岩粉取代30%水泥(按总胶凝材料质量计),研究了不同比表面积凝灰岩粉对水泥净浆流动度、胶砂强度、水化热的影响,以及凝灰岩粉取代水泥对碳排放量的影响。结果表明:比表面积381 m^(2)/kg的凝灰岩粉取代水泥可提升净浆初始流动度,但随着凝灰岩粉比表面积增大,净浆初始流动度明显降低;不同比表面积凝灰岩粉对3 d胶砂抗压强度的贡献与粉煤灰、矿渣粉相近,但对28、56 d胶砂抗压强度的贡献低于粉煤灰和矿渣粉;凝灰岩粉比表面积增大有利于提升胶砂抗压强度,但比表面积由495 m^(2)/kg增至700 m^(2)/kg时,对胶砂抗压强度的提升效果有限,综合考虑经济性和抗压强度,作矿物掺和料时凝灰岩粉宜磨细至比表面积495 m^(2)/kg;粉煤灰、矿渣粉和凝灰岩粉取代水泥均能降低水化放热速率峰值和72 h累计放热量,比表面积700 m^(2)/kg的凝灰岩粉对水泥水化进程的加速效果强于粉煤灰、矿渣粉和其他比表面积凝灰岩粉;495 m^(2)/kg比表面积的凝灰岩粉取代30%水泥后制成的复合胶凝材料,碳排放量降低29.5%。

关键词：工程材料凝灰岩粉试验研究水泥浆体比表面积胶砂抗压强度碳排放量

Damage Evolution of Ballastless Track Concrete Exposed to Flexural Fatigue Loads:The Application of Ultrasonic Pulse Velocity,Impact-echo and Surface Electrical Resistance Method

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Journal of Wuhan University of Technology(Materials Science) 2024年第2期39卷 353-363页

作者：杨志强李化建 WEN Jiaxing DONG Haoliang HUANG Fali WANG Zhen YI Zhonglai Railway Engineering Research Institute China Academy of Railway Science Corporation LimitedBeijing 100081China State Key Laboratory for Track System of High-Speed Railway Beijing 100081China School of Civil Engineering Beijing Jiaotong UniversityBeijing 100044China

In order to clarify the fatigue damage evolution of concrete exposed to flexural fatigue loads,ultrasonic pulse velocity(UPV),impact-echo technology and surface electrical resistance(SR) method were used.Damage variable based on the change of velocity of ultrasonic pulse(Du) and impact elastic wave(Di)were defined according to the classical damage theory.The influences of stress level,loading frequency and concrete strength on damage variable were measured.The experimental results show that Du and Di both present a three-stages trend for concrete exposed to fatigue loads.Since impact elastic wave is more sensitive to the microstructure damage in stage Ⅲ,the critical damage variable,i e,the damage variable before the final fracture of concrete of Di is slightly higher than that of Du.Meanwhile,the evolution of SR of concrete exposed to fatigue loads were analyzed and the relationship between SR and Du,SR and Di of concrete exposed to fatigue loads were established.It is found that the SR of concrete was decreased with the increasing fatigue cycles,indicating that surface electrical resistance method can also be applied to describe the damage of ballastless track concrete exposed to fatigue loads.

关键词： ballastless track fatigue damage ultrasonic pulse velocity impact-echo surface electrical resistance

严寒地区高速铁路无砟轨道用聚合物改性混凝土抗冻机理研究

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铁道学报 2023年第8期45卷 1-9页

作者：李化建赵国堂高亮董昊良北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 中国国家铁路集团有限公司北京100084 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

冻融粉化是严寒地区高速铁路无砟轨道现浇混凝土结构性能劣化的主要原因之一。利用聚合物改性技术,制备出适用于无砟轨道平面结构特征的高抗冻混凝土,采用表面吸水率、表面接触角、气泡间距系数、扫描电子显微镜、红外光谱、X射线衍射... 详细信息

冻融粉化是严寒地区高速铁路无砟轨道现浇混凝土结构性能劣化的主要原因之一。利用聚合物改性技术,制备出适用于无砟轨道平面结构特征的高抗冻混凝土,采用表面吸水率、表面接触角、气泡间距系数、扫描电子显微镜、红外光谱、X射线衍射和热重等方法揭示聚合物改性混凝土的抗冻机理。结果表明,与含气量相当的基准混凝土相比,聚合物改性混凝土单位面积剥落物质量降低了71.83%~76.41%,其原因是聚合物改性混凝土表面与水的接触角变大,疏水性的提高降低了表面吸水率,且表面达到水饱和的时间显著延长;聚合物改性混凝土在快速冻融循环600次后的相对动弹性模量保持在80%以上,其原因是聚合物的活性组成引入了微小气泡,气泡间距系数降低,且在水化产物上成膜,缓解了冻融过程孔隙间的静水压力,提升了混凝土的抗冻性。

关键词：无砟轨道聚合物改性混凝土抗冻机理单面吸水率

基于冲击弹性波波速的铁路混凝土疲劳损伤评价方法

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铁道学报 2023年第10期45卷 171-179页

作者：李化建赵国堂高亮温家馨北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 中国国家铁路集团有限公司北京100084 中国铁道科学研究院集团有限公司高速铁路轨道系统全国重点实验室北京100081

为定量评价铁路混凝土的疲劳损伤发展过程,以冲击弹性波波速为评价参数,基于线性损伤累积理论定义铁路混凝土的损伤变量,研究强度等级、饱水状态、应力水平及荷载频率对混凝土抗折疲劳损伤过程的弹性波波速、损伤变量及位移变化规律的... 详细信息

为定量评价铁路混凝土的疲劳损伤发展过程,以冲击弹性波波速为评价参数,基于线性损伤累积理论定义铁路混凝土的损伤变量,研究强度等级、饱水状态、应力水平及荷载频率对混凝土抗折疲劳损伤过程的弹性波波速、损伤变量及位移变化规律的影响。结果表明,在静态加载和抗折疲劳加载下混凝土损伤变量均逐渐增大,疲劳荷载下的冲击弹性波波速及损伤变量呈现明显的三阶段变化规律,且三阶段特征对混凝土强度等级、饱水状态、疲劳应力水平及荷载频率不敏感,证明弹性波波速可用于混凝土疲劳损伤的评价。随着强度等级的提高,混凝土发生疲劳断裂时的损伤变量逐渐增大,用混凝土疲劳破坏断面特征和应力-应变曲线揭示了损伤变量增大的原因;饱水状态对疲劳损伤变量有所影响,干燥和饱水状态下混凝土疲劳寿命均略有降低;混凝土的剩余抗折强度及损伤变量存在相同拐点,表明该方法可反映混凝土在疲劳过程中的宏观性能变化特征;结合混凝土疲劳损伤过程第三阶段突变特征,建议将损伤变量0.2作为混凝土疲劳损伤的临界状态。

关键词：铁路混凝土疲劳冲击弹性波损伤变量

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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

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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：