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骨料界面弱化水泥稳定碎石路用性能研究

骨料界面弱化水泥稳定碎石路用性能研究

作者：刘金波重庆交通大学

学位级别：硕士

在中国的公路建设中,水泥稳定碎石基层因其较高的强度、丰富的原料供应、经济性以及出色的耐久性而被广泛应用。然而,这种材料普遍存在的收缩裂缝现象是一个不容忽视的问题,这些裂缝常常诱发反射裂缝,进而造成公路设施主要的构造性损坏... 详细信息

在中国的公路建设中,水泥稳定碎石基层因其较高的强度、丰富的原料供应、经济性以及出色的耐久性而被广泛应用。然而,这种材料普遍存在的收缩裂缝现象是一个不容忽视的问题,这些裂缝常常诱发反射裂缝,进而造成公路设施主要的构造性损坏。因此,如何有效抑制或防止此类裂缝的产生,一直是业内专家和研究者关注的焦点。为了有效减少反射裂缝的生成,通过乳化沥青对粗骨料进行预处理,实现水泥稳定碎石的骨料-砂浆界面弱化。本研究旨在探究骨料-砂浆界面弱化对水泥稳定碎石材料力学性能、抗冻性能、阻尼性能、长期使用性能和收缩性能的变化规律。主要内容有:(1)阐述骨料界面弱化程度的控制方法。借助光学显微镜、Photoshop图像分析和手动拉拔仪等试验手段,确定乳化沥青的适量使用量,定量评价乳化沥青与粗骨料的粘接特性,探索骨料表面乳化沥青涂层厚度、裹覆率和裹覆面积,实现骨料表面厚度可控、裹覆面积可控,裂缝局部化,并通过扫描电子显微镜(SEM)验证微裂弱化效果。(2)通过无侧限抗压强度、抗压回弹模量测试骨料界面弱化水泥稳定碎石的力学性能。在水泥剂量为5%的水泥稳定碎石配合比基础上,预处理粗骨料替换率提高,水泥稳定碎石的力学性能降低,但仍在规范要求范围内。(3)制备冻融循环试验试件,研究经历0、10、20次冻融循环后骨料界面弱化水泥稳定碎石试件无侧限抗压强度,弯拉强度变化规律,并通过电化学阻抗谱测试,间接表征骨料界面弱化水泥稳定碎石材料的抗冻性能。结果显示,骨料界面弱化水泥稳定碎石试件表现出较高的抗冻系数,其电化学阻抗谱阻抗变化率明显较小,Nyquist曲线的左偏程度不明显,Bode曲线降低幅度较小,综合研究结果显示,骨料界面弱化水泥稳定碎石具有更好的抗冻性能。(4)针对骨料界面弱化水泥稳定碎石材料的阻尼性能,采用自由振动衰减法,通过悬臂梁试件的自由振动试验进行了研究。结果显示,骨料界面弱化对水稳材料阻尼比提高显著,同时,依据超声波无损评估的基本原理,建立了一种数学模型,该模型关联了阻尼比与超声波波速,且考虑了预处理粗骨料替换率的影响。(5)仿照沥青混合料加速加载磨耗试验,评价骨料界面弱化水泥稳定碎石长期使用性能,试验结果显示,骨料界面弱化水泥稳定碎石的质量损失率略高于普通水泥稳定碎石,但混合料累计质量磨耗率均在5%以内,即骨料界面弱化不会影响水泥稳定碎石碎石材料长期使用性能。(6)通过干缩试验以及温缩试验,研究骨料界面弱化对水泥稳定碎石收缩性能的影响规律,结果显示骨料界面弱化水泥稳定碎石材料干,温缩系数降低,失水率减缓,表现出更好的抗收缩性能。最后基于离散元法开展干燥收缩仿真试验。结果显示,在试件收缩的过程中,随着预处理粗骨料替换率的提高,观察到裂缝的形态从局部的宽裂缝转变为在预处理粗骨料表面均匀分布的微细裂缝,这一变化能显著降低试件内部的连通裂缝形成。裂缝生成倾向于在经过预处理的粗骨料表面出现。

关键词：界面弱化水泥稳定碎石路用性能阻尼性能收缩性能

电子胶粘剂界面弱化的机理探讨及影响因素分析

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中国胶粘剂 2022年第8期31卷 6-11页

作者：金志利王琳徐焕翔王子涵唐雁煌工业和信息化部电子第五研究所广东广州511370

对粘接理论和界面处的微观作用力进行了讨论,并对影响电子胶粘剂界面粘接强度的关键因素进行了探讨。本文研究认为,吸附理论、互锁理论和扩散理论描述的微观作用力对电子胶粘剂的粘接具有重要贡献,而静电理论和吸盘理论描述的微观作用... 详细信息

对粘接理论和界面处的微观作用力进行了讨论,并对影响电子胶粘剂界面粘接强度的关键因素进行了探讨。本文研究认为,吸附理论、互锁理论和扩散理论描述的微观作用力对电子胶粘剂的粘接具有重要贡献,而静电理论和吸盘理论描述的微观作用力可以忽略不计;界面化学组成、润湿程度、界面污染、界面形貌、温度和中间相厚度会显著影响界面粘接力。最后从上述关键因素出发,结合相关工程经验,对电子胶粘剂的界面弱化机理进行了梳理。

关键词：电子胶粘剂粘接界面弱化机理探讨

循环剪切作用下含可燃冰砂土-开采井界面强度弱化细观机制

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中国石油大学学报（自然科学版） 2024年第3期48卷 91-100页

作者：张玉侯劲宇栾雅琳陶子卓李建威东北大学深部工程与智能技术研究院辽宁沈阳110819 中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院山东青岛266580 中冶赛迪工程技术股份有限公司重庆400013

含可燃冰砂土呈现埋藏浅、未成岩和强度低的特性。波浪循环荷载作用下含可燃冰砂土-开采井界面弱化特征显著,直接影响井口稳定。采用离散元方法,通过设置波浪循环荷载引起的井筒运动,研究含可燃冰砂土-开采井界面循环剪切力学特性,并从... 详细信息

含可燃冰砂土呈现埋藏浅、未成岩和强度低的特性。波浪循环荷载作用下含可燃冰砂土-开采井界面弱化特征显著,直接影响井口稳定。采用离散元方法,通过设置波浪循环荷载引起的井筒运动,研究含可燃冰砂土-开采井界面循环剪切力学特性,并从细观角度揭示界面宏观弱化机制。结果表明:可燃冰赋存导致含可燃冰砂土-开采井界面呈显著的强度弱化及剪胀体变特征,且可燃冰饱和度越高,弱化及剪胀越显著;原因在于近井区域含可燃冰砂土在循环剪切作用下形成胶结失效区域,大部分颗粒失去胶结约束,同时少部分胶结未失效的可燃冰颗粒与邻近颗粒形成较大粒径团簇,这些颗粒和团簇翻滚错动且无法充分传递荷载,导致界面产生强度弱化和剪胀体变;法向应力与剪切振幅的增大均会加剧界面试样可燃冰颗粒的胶结失效发展,强度弱化现象更为严重。

关键词：含可燃冰砂土-开采井界面循环剪切界面弱化胶结作用离散元

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分解条件下含可燃冰砂土-开采井界面弱化规律试验研究

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岩石力学与工程学报 2024年第S02期43卷 3988-3999页

作者：张玉陶子卓栾雅琳狄圣杰林亮中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院山东青岛266580 东北大学深部金属矿山安全开采教育部重点实验室辽宁沈阳110819 中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司陕西西安710065 青岛融合桥头堡开发有限公司山东青岛266500

可燃冰分解会导致含可燃冰砂土-开采井界面承载力降低,产生错位、滑动等非连续性变形,直接影响开采井的稳定性。为研究分解条件下含可燃冰砂土-开采井界面弱化规律,基于研制的低温-高压可燃冰生成及三轴测试设备,开展了分解条件下含可... 详细信息

可燃冰分解会导致含可燃冰砂土-开采井界面承载力降低,产生错位、滑动等非连续性变形,直接影响开采井的稳定性。为研究分解条件下含可燃冰砂土-开采井界面弱化规律,基于研制的低温-高压可燃冰生成及三轴测试设备,开展了分解条件下含可燃冰砂土-开采井界面剪切试验,构建了考虑分解效应的含可燃冰砂土-开采井界面统计损伤模型。研究结果表明,可燃冰分解前界面呈应变软化状态,界面抗剪强度和剪胀性随饱和度增加而增大;分解后界面呈应变硬化状态,界面强度亦随饱和度的增加而增大,但剪胀性受其影响略小。与分解前相比,分解后界面抗剪强度、黏聚力、剪胀性等均降低,呈显著的弱化特性。由此考虑界面微元强度服从MohrCoulomb屈服准则和双参数Weibull分布,构建了可较好描述分解引起的含可燃冰砂土-开采井界面变形破坏的界面统计损伤模型,分析模型中的参数m和F_(0)与可燃冰饱和度、有效围压和分解条件的关系。相关成果可促进可燃冰勘探开发基础理论和关键技术研究。

关键词：土力学可燃冰分解含可燃冰砂土-开采井界面界面弱化统计损伤模型

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颗粒粒径对大位移剪切后界面循环弱化的影响

地下空间与工程学报 2021年第S2期17卷 597-602页

作者：陈自祥陈立鹏王湛中科(广东)炼化有限公司中交四航工程研究院有限公司南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海)

服役过程中的桩基会受到循环荷载的作用而发生界面强度的弱化,桩基打入过程中界面处颗粒的破碎会进一步影响桩基承载力。本文重点探讨了砂土颗粒粒径对循环受荷作用下打入钢桩承载能力的影响。试验依托界面环剪仪,采用常应力单向剪切加... 详细信息

服役过程中的桩基会受到循环荷载的作用而发生界面强度的弱化,桩基打入过程中界面处颗粒的破碎会进一步影响桩基承载力。本文重点探讨了砂土颗粒粒径对循环受荷作用下打入钢桩承载能力的影响。试验依托界面环剪仪,采用常应力单向剪切加等刚度循环剪切的方式,模拟了钢桩的打入及循环受荷过程。试验结果显示:常应力单向剪切过程中,颗粒粒径越大,法向应力衰减速度越慢,剪切后的界面摩擦角也越小,并且单向剪切完成后会使砂样土骨架结构强度具有一定的方向性;等刚度循环剪切过程中,随着颗粒粒径的增大,法向应力衰减速度以及界面粗糙度均呈现为先减小后增大的趋势,剪切后界面粗糙度则线性增大。

关键词：循环荷载界面弱化砂-钢界面颗粒粒径

锆钛酸铅压电陶瓷元件高温老化行为及其微观机制

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材料导报 2023年第18期37卷 31-38页

作者：王旋宋凯强张敏丛大龙彭冬丁星星白懿心黄安畏李忠盛西南技术工程研究所重庆401329

长时高温作用会显著加速压电陶瓷元件电学性能的退化,极大地影响压电元件使用寿命。本工作在85、125和150℃下对PZT压电陶瓷元件进行长时老化处理,研究并分析了高温老化过程中PZT陶瓷元件电学性能退化规律及其微观机制。压电常数与介电... 详细信息

长时高温作用会显著加速压电陶瓷元件电学性能的退化,极大地影响压电元件使用寿命。本工作在85、125和150℃下对PZT压电陶瓷元件进行长时老化处理,研究并分析了高温老化过程中PZT陶瓷元件电学性能退化规律及其微观机制。压电常数与介电常数随老化周期延长均退化明显,初期退化速率较慢,后期退化加快并逐渐趋于稳定,介电常数和压电常数退化均符合Boltzmann变化规律。85℃和125℃下老化49 d时,元件介电常数退化率达到最大,分别为31.01%和36.48%;压电常数退化率达到最大,分别为11.57%和19.02%。PZT压电元件介电性能退化主要由表面Ag电极内结构退化、Ag/PZT界面弱化及PZT陶瓷退极化三方面所贡献,其中界面弱化和陶瓷退极化占主导。长时高温作用促使Ag电极逐渐缓慢氧化生成Ag2S,晶粒收缩产生大量孔洞,导致Ag电极致密度下降和Ag/PZT界面分层,降低了Ag/PZT的电容率;此外,长时高温作用加速了PZT陶瓷电畴转向无序状态,促进氧空位位移钉扎电畴壁,导致了PZT压电元件介电性能退化。

关键词： Ag电极 PZT陶瓷高温老化行为表面氧化界面弱化退极化

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复合结构粘接层及其界面特性的超声检测研究

复合结构粘接层及其界面特性的超声检测研究

作者：李普鑫景德镇陶瓷大学

学位级别：硕士

多层复合结构是指由两种或两种以上具有不同机械性能的材料通过粘接等复杂工艺组成的新型材料,本文以两种不同介质通过环氧树脂粘接而成的粘接层复合结构为研究对象,通过超声垂直入射法对粘接层复合结构中的粘接性能进行研究,提出了一... 详细信息

多层复合结构是指由两种或两种以上具有不同机械性能的材料通过粘接等复杂工艺组成的新型材料,本文以两种不同介质通过环氧树脂粘接而成的粘接层复合结构为研究对象,通过超声垂直入射法对粘接层复合结构中的粘接性能进行研究,提出了一种采用弹性模量对胶层固化过程进行表征的方法,并采用界面刚度系数对界面的粘接状态进行表征,借助有限元分析软件和超声检测实验,分析了胶层固化过程和存在缺陷时超声波在介质中的传播特性。首先,结合介质中声压连续、质点振动速度连续和双界面弹簧模型,建立了粘接层复合结构超声反射系数数学模型,通过数值求解得到了粘接层本体固化过程与粘接层界面弱化时反射系数的频谱、厚度谱。结果表明,入射频率、单界面的刚度系数和粘接层的厚度均会对反射系数造成影响。其次,通过有限元仿真模拟了超声波在粘接层复合结构中的传播过程,仿真结果表明,随着粘接层的本体固化,表现为弹性模量的增大,来自粘接层上界面的反射回波幅值呈现逐渐减小的趋势,而来自粘接层下界面的反射幅值呈现逐渐增大的趋势,但回波时间逐渐减少,在时域图中变现为向左侧偏移;当上界面弱化时,得到来自粘接层上界面的反射回波幅值最大,有更多能量被反射至碳纤维中,只有小部分能量透射至粘接层中,下界面弱化时,得到来自粘接层下界面的反射回波幅值最大,因此,通过对反射回波的时间和幅值进行分析,确定发生弱化的界面位置;另一方面,当对含缺陷的粘接层复合结构进行检测时,根据回波信号的时间信息,可确定缺陷在被测物体内的位置,同时根据回波信号的幅值信息,可评估缺陷的大小和形状。最后,借助超声检测实验平台进行了超声垂直入射实验,实验结果表明,随着粘接剂固化时间的持续增加,来自胶层底部的反射回波,有向x轴负方向移动的趋势;当粘接层复合结构界面出现弱化时,可以通过对得到反射回波的时间和幅值来进行分析,从而确定发生弱化的界面位置。进行缺陷检测时,通过生成分析法对缺陷的位置进行定位,同时采用测长法对缺陷的长度进行定量测量。所得实验结果与有限元仿真吻合度较高,具有一致性。

关键词：复合结构胶层固化界面弱化缺陷检测有限元仿真

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混凝土界面因素与阻尼比关系的机理分析

中国建材科技 2010年第1期19卷 54-57页

作者：张海捷柯国军黄友珍夏玉英鄂东职业技术学院建筑工程系湖北黄冈438000 南华大学城市建设学院湖南衡阳421001

本文从粗骨料-水泥界面的角度对混凝土的阻尼性能做出分析,并在此基础上研究界面弱化后混凝土阻尼性能的变化,通过对已完成的试验数据进行验证,得出了相应的结论,为研究混凝土界面与阻尼比之间的关系提供了参考。

关键词：混凝土阻尼界面弱化粘结强度

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孔隙演化与C/C复合材料的疲劳行为

材料导报 2005年第7期19卷 100-103页

作者：廖晓玲李贺军付前刚欧阳海波西北工业大学碳/碳复合材料工程研究中心超高温复合材料重点实验室西安710072

孔隙是 C/C 复合材料结构中重要的组成部分,它直接影响着材料的疲劳行为,因此,在研究 C/C 复合材料的疲劳行为时,考察基体以及界面中孔隙的变化具有重要的意义。综述了 C/C 复合材料原始孔隙结构的特点,分析了在疲劳加载过程中碳/碳复... 详细信息

孔隙是 C/C 复合材料结构中重要的组成部分,它直接影响着材料的疲劳行为,因此,在研究 C/C 复合材料的疲劳行为时,考察基体以及界面中孔隙的变化具有重要的意义。综述了 C/C 复合材料原始孔隙结构的特点,分析了在疲劳加载过程中碳/碳复合材料孔隙结构的演化规律,强调了孔隙结构变化对碳/碳复合材料疲劳强化所作出的积极贡献,进而为其疲劳机理的研究提供依据。

关键词： C/C复合材料孔隙界面弱化疲劳机理