关键词： 冻融循环   橡胶混凝土   损伤度   峰值应力   能量耗散   电镜扫描  

摘要： 为探究冻融作用下素混凝土及橡胶混凝土损伤程度及能量耗散变化规律,通过声波检测、静态单轴压缩试验及电镜扫描获取试件物理力学性能及微观结构,分析在不同冻融循环次数(0、30、60、90、120、150)下试件损伤程度、峰值应力、能量耗散规律及内部微观结构。结果表明:冻融循环作用会降低试件纵波波速,且循环次数越多试件损伤程度越显著。冻融作用会降低试件抵抗外荷载能力,试件峰值应力与冻融循环次数间呈二次函数负相关,橡胶混凝土应力降幅明显小于素混凝土。橡胶的掺入能够极大增强混凝土试件的延性及吸能效果,降低冻融循环作用下试件裂纹裂缝扩展程度,使得混凝土材料抗冻性得到显著提升。

关键词： 冻融循环   MICP   力学试验   劣化机理  

摘要： 为了探究微生物诱导碳酸钙沉淀技术(microbial induced calcium carbonate precipitation,MICP)固化风积砂在冻融循环影响下的劣化机理,在微生物加筋联合糖钙固化风积砂的基础上对加固试样进行冻融循环试验,通过分析质量损失、无侧限抗压强度、压汞试验及微观试验,分析冻融循环对微生物固化风积砂的劣化机理。研究结果表明:加固试样在冻融循环过程中,表面剥蚀情况加剧,出现蜂窝、麻面等劣化情况;质量损失率在10次循环后开始收敛;试样强度随着循环次数增加先减小后收敛,到20次时降至最低;试样孔隙随着循环次数增加逐渐增大,整体性能下降;在低次数冻融循环中,主要影响胶结较差的砂颗粒间的碳酸钙晶体,高次数循环后试样表面变光滑,碳酸钙晶体流失,导致颗粒联结减弱,试样强度和整体性能下降。研究结果可为MICP加筋联合糖钙固化风积砂更好地应用到实际工程中提供指导。

关键词： 冻融循环   羧甲基纤维素钠   冻融循环   改良黄土   强度   渗透性  

摘要： 为了探究冻融循环作用下羧甲基纤维素钠(CMC)对渠道垫层重塑黄土的改良效果,在确定最优掺量的基础上,对不同冻融循环次数下的CMC改良黄土和重塑黄土开展渗透试验和三轴剪切试验,对比分析了冻融作用下改良黄土和重塑黄土渗透性和强度特性的变化规律,并根据电镜扫描图像从微观角度讨论了CMC改良黄土的加固机理。结果表明:CMC改良黄土时的最优掺入量为0.5%;冻融循环会导致黄土渗透系数增加,破坏强度减小,黏聚力和内摩擦角衰减,且第1次冻融作用对土样的影响最为显著;CMC掺入能够明显弱化冻融作用对黄土的影响,提高其抗渗性和强度,使得改良黄土的渗透系数显著低于重塑黄土,破坏强度、黏聚力、内摩擦角均大于重塑黄土;CMC掺入黄土能增强土颗粒间的胶结作用,增加摩擦强度,稳定土体结构,显著提高黄土的抗渗性、抗剪强度和抗冻融性能。

关键词： 混凝土   玄武岩纤维   冻融循环   回弹模量   冻融损伤厚度  

摘要： 为评估玄武岩纤维对混凝土抗冻性能的改善效果,首先阐述纤维增韧的作用机理;然后依托西北地区某高速公路工程实例,通过对不同掺量玄武岩纤维(0%、0.1%、0.2%、0.3%)混凝土进行冻融循环试验,测量其质量损失、动态模量及损伤厚度,以评估纤维掺量对混凝土性能的影响。结果表明:冻融循环作用导致混凝土的质量、动态模量显著下降,损伤厚度增加;玄武岩纤维通过在混凝土中形成增强网络,抑制微裂缝扩展和应力集中,可有效提高混凝土的抗冻性能;掺入0.2%玄武岩纤维的混凝土显示出最优的抗冻融性能,质量损失、模量降低和损伤厚度均最小。

关键词： 铁路路基基床   动三轴试验   冻融循环试验   风积沙   玄武岩纤维   骨干曲线   动弹性模量   阻尼比  

摘要： 以新疆和若(和田—若羌)铁路为背景,采用水泥、玄武岩纤维及工地现场的风积沙作为原材料,制作纤维水泥改良风积沙试样,研究冻融循环作用和纤维掺量对纤维水泥改良风积沙动力特性的影响。试样的水泥掺量为5%,纤维掺量为0.8%。采用锤击法制作直径为39.1 mm、高度为80 mm的圆柱体试样,标准养护28 d后进行冻融循环试验与三轴循环加载试验。冻融循环试验的冻结与融化温度分别为-20℃和20℃,采用三向冻结的冻结路径和无外界补给水的冻结方式。三轴循环加载试验采用正弦波加载,加载频率1 Hz,循环加载次数5000次。试验结果表明,纤维水泥改良风积沙骨干曲线符合修正Hardin-Drnevich模型。随着冻融循环次数增加,纤维水泥改良风积沙试样的动弹性模量呈指数函数减小,而阻尼比呈指数函数增大,试样达到指定动应变时对应的动应力减小。与未掺纤维试样相比,冻融循环1、3、6、10、15次时,掺入纤维试样的动弹性模量提高了6.74%、5.52%、4.18%、8.91%、9.65%,阻尼比减少了13.9%、8.9%、19.7%、15.9%、22.8%,且掺入纤维试样动应变达到0.08%时对应的动应力增大了18.08%、9.90%、9.75%、22.57%、24.74%。研究成果可以为采用改良风积沙作为路基填料的工程提供参考。

关键词： 冻融循环   优先流   水热影响   显色示踪   粉质黏土   大兴安岭北部  

摘要： 优先流是水分沿特定通道快速迁移的现象,与土壤孔隙特性密切相关。在多年冻土区,浅表层优先流主要由降雨、融水及人类活动产生。野外观测研究发现,浅表层优先流对中俄原油管道沿线冻土稳定性构成影响,但相关研究甚少。本文聚焦于大兴安岭地区浅表层沉积物中常见的粉质黏土,通过室内显色示踪试验,引入四类优先流——随机与规则大孔隙优先流、有机质夹层中微裂隙优先流、标准砂/粉质砂土夹层中指状优先流及碎石夹层中的漏斗状优先流,分析其对大兴安岭粉质黏土冻融循环过程的影响。结果表明:与参照试样密实的粉质黏土试样相比,微裂隙和大孔隙优先流使试样冻结和融化时间分别增加65%~87%和39%~57%,最低温度降低0.4~2.5℃,稳定时间延长1.9~2.4倍,体积含水率提高18%~25%,着色率提升15%~56%,优先流指数高于参照试样48%以上。进一步分析发现,优先流类型、水传输效率及通道连通性显著影响冻融循环过程中的温度与水分分布。本研究可为应对气候暖湿变化下冻土退化及管道维护提供重要科学依据。

关键词： 黏土   冻融循环   固结   抗剪强度   冻融速率   稳定性  

摘要： 通过对沧州市石港铁路客运专线路基土进行冻融循环处理,采用控制变量法,分析冻融循环次数和冻结速率对土体抗剪强度的影响。结果表明:黏土的抗剪强度随冻融循环次数的增加而降低,前7次循环内变化较大,在1次循环后,土体发生应变软化现象,在3次循环后,抗剪强度开始降低,在7次循环后逐渐接近平衡强度,在20次循环后基本归于一个平均值;冻结速率对抗剪强度具有显著影响,较慢的冻结速率会导致较低的抗剪强度;在工程实际中,在施加载荷之前至少经历一个完整的冻融循环,以达到提高可靠性和安全性,减少维护成本的效果。

关键词： 钢纤维混凝土梁   冻融循环试验   受弯承载力   开裂荷载  

摘要： 为了研究钢纤维混凝土梁在冻融循环后承载力的退化规律,选取1.5 kg/m 3钢纤维掺量的混凝土梁并分析其在经历有限次数的冻融循环后承载力的变化。将C30(2C14)、C40(2C16)两种类型的钢纤维混凝土梁进行50、100、150次的冻融循环试验。通过对经历不同冻融循环次数的试验梁进行静载实验可以得到钢纤维混凝土梁冻融后的破坏形态和裂缝拓展情况以及跨中挠度、截面应变开裂荷载和极限受弯承载力的变化。试验结果表明:随着冻融循环次数的增加,开裂荷载总体呈降低趋势,极限荷载以及跨中挠度逐渐降低,并根据已有规范结合冻融循环对混凝土强度及尺寸的影响推导出钢纤维混凝土梁开裂荷载及极限荷载的计算模型,通过模型计算得到的理论值与试验值较为符合。

关键词： ECC材料   FRP格栅   钢筋混凝土梁   抗弯性能  

摘要： 为了研究冻融循环下ECC+FRP格栅复合加固钢筋混凝土梁的抗弯性能,设计并制作了25根RC梁进行冻融循环后的四点弯曲试验.试验变量为冻融循环次数、ECC强度等级以及FRP种类.研究结果表明:冻融循环对梁的抗弯性能产生不利影响,未加固梁从N0至N200时的屈服荷载和极限荷载均呈下降趋势;相同冻融循环次数下,ECC为C50强度等级的加固梁在屈服和极限荷载方面表现更优;CFRP格栅加固相较于BFRP格栅加固,在抗弯性能上展现出明显优势;ECC与FRP格栅协同工作有效提升了梁的抗弯和变形能力.

关键词： 冻融循环   木钙   EICP   污染土  

摘要： 近年来,重金属污染引起土体的力学-水力学参数变化,从而诱发其工程性能劣化,导致岩土工程体的稳定性问题日渐突出。本文基于酶诱导碳酸钙沉淀(EICP)技术联合木钙固化铜污染黄土,通过冻融循环前后的无侧限抗压试验和毒性浸出试验,对中长期的固化效果和耐候性进行评估,并通过SEM试验进行微观分析揭示冻融循环下木钙协同EICP固化铜污染黄土的微观作用机理。试验结果表明:随着EICP掺量逐渐增大,固化土体的无侧限抗压强度随之增大并逐渐稳定。掺入木钙可提升土体的强度,在4%掺量下效果最为显著,当掺量继续增加,土体易形成软弱面从而降低抗压强度;随着冻融循环次数增长,EICP-木钙显著减缓了黄土无侧限抗压强度的衰减。经过9次冻融循环,联合固化土体的强度保持在相对高位,强度损失仅为8.5%,而未固化土、单独EICP和木钙固化土强度则分别衰减41.5%、42.4%和26.4%,说明木钙联合EICP增加了土体的耐候性。在毒性浸出测试中,EICP与木钙的联合固化处理显著降低了不同污染浓度黄土的铜离子浸出量,最高固化率可达79.54%。随着冻融循环次数增加,污染土的固化率逐渐降低,9次冻融循环后,各浓度污染土的联合固化率比单独使用EICP高15%以上。由SEM图像分析得知,木钙在EICP固化过程中不仅提供了物理结构上的增强,还通过促进碳酸钙的均匀沉淀,提升了铜污染土的固化效果和耐候性,展现出其在联合加固机制下的显著优势。本文试验结果可为重金属污染黄土场地的加固修复提供科学依据和数据支撑。