关键词： 冻融循环   硝态氮   氮素  

摘要： 以哈尔滨市双城区水稻与玉米种植地土壤为研究对象,文章采用室内模拟冻融循环试验方法探究了不同含水率(10%、20%、30%、40%)、冻结时间(冻结12h-融化12h、冻结24h-融化24h)、冻融温度(-20~10℃、-10~10℃)下中硝态氮含量对冻融循环作用的响应。试验结果表明:①不同冻融条件下,两种土壤类型的硝态氮含量均有显著变化,水稻种植地土壤中硝态氮含量高于玉米种植地土壤硝态氮含量;②在模拟冻融循环试验中,两种类型种植地土壤硝态氮含量均随着含水率的增加呈上升再下降的变化趋势;长周期冻融土壤硝态氮含量变化幅度较短周期冻融变化幅度略大;③水稻土壤在轻度冻结时硝态氮含量最大值与未冻融时的增长倍数要高于重度冻结;而玉米土壤表现则相反。

关键词： 路基工程   独立孔隙   冻融循环   工业CT   盐渍土  

摘要： 研究目的:为了探究冻融循环作用下铁路盐渍土路基独立孔隙变化特征,采用工业CT扫描、剪切试验、粒度分析和含泥量测定等方法,对不同含水率盐渍土试样经历冻融循环后的独立孔隙结构、体积和数量变化等特征进行分析。研究结论:(1)盐渍土试样内部独立孔隙的数量经过数次冻融循环后,不会随着含水率的增多而增多;不同含水率的试样经历不同次数的冻融循环后,体积0~5×10^(8)μm^(3)范围内的独立孔隙数量最多,5×10^(8)~1×109μm^(3)范围内的独立孔隙数量最少;(2)当含水率大于6%时,经过数次冻融循环后,试样内部的独立孔隙演变为联通孔隙;(3)冻融循环作用下不同含水率盐渍土试样中独立孔隙变化较大,盐渍土的含水率和温度变化是导致独立孔隙体积、数量和位置改变的直接原因;(4)本研究结果可为铁路盐渍土路基膨胀灾害的防治提供依据。

关键词： 沙漠沙   钢渣   相对动弹性模量   抗压强度   损伤模型  

摘要： 为探究沙漠沙钢渣混凝土(DSSC)在冻融环境下的耐久性,用沙漠沙替代30%的细砂并用钢渣粉替代10%的水泥制作DSSC,同时设置普通混凝土(OPC)作为对照组,进行快速冻融试验,分析DSSC与OPC在不同冻融循环次数下的外观形貌变化、质量损失率、相对动弹性模量和抗压强度变化规律,并通过微观试验分析DSSC内部及孔隙的变化,结合相对动弹性模量试验数据,采用傅里叶函数简化形式建立了不同掺合物混凝土的冻融损伤模型。结果表明:在冻融循环环境下,DSSC较OPC表面剥落现象更严重;两者质量损失率均呈现先减少后增大的趋势,相对动弹性模量和抗压强度均逐渐减小。微观试验揭示,随着冻融循环次数的增加,DSSC内部结构逐渐劣化,孔隙增大、裂缝增多并贯通,强度显著降低。基于傅里叶函数简化形式建立的冻融损伤模型准确性较高,适用于不同掺合物的混凝土,能够有效反映其冻融损伤规律。

关键词： 灌浆料   冻融循环   抗压强度   质量损失  

摘要： 本文研究了不同掺水率、不同冻融循环次数下水泥基灌浆料力学性能的变化趋势。通过试验测定冻融循环后不同掺水率水泥基灌浆料的质量损失、抗压强度。研究结果表明,相同冻融循环次数下掺水率越小水泥基灌浆料抗压强度越大。随着冻融循环次数的增加,水泥基灌浆料质量损失呈增大趋势,抗压强度逐渐变小。冻融循环次数较少时,水泥基灌浆料试块表面损伤较小,抗压强度变化比较小;在150次冻融循环后,水泥基灌浆料试块表面脱落加剧,质量和抗压强度迅速下降。250次冻融循环时,掺水率16%的灌浆料质量损失率达到5.1%,掺水率14%的灌浆料质量损失率达到1.8%,掺水率12%的灌浆料质量损失率达到1.4%。掺水率12%和14%的灌浆料抗冻性能优于掺水率16%的灌浆料。

关键词： 冻融循环   面板混凝土   碳化深度   抗压强度   微观结构   力学性能   影响因素   耐久性  

摘要： 【目的】针对我国北方地区堆石坝面板的实际服役环境，冻融条件下碳化耐久性失效是导致寒冷地区面板混凝土耐久性劣化的主要问题。为探究冻融循环对面板混凝土碳化耐久性的影响规律及机理，【方法】采用快速冻融试验、加速碳化试验、扫描电镜及核磁共振分析技术，对混凝土试件进行0次、50次、100次、150次、200次冻融循环，再加速碳化0d、7d、14d、28d。通过对混凝土碳化深度、相对动弹性模量、超声波波速、劈裂抗拉强度、抗压强度等宏观指标的及孔隙率、孔径分布等微观指标的测试，分析了冻融循环和碳化作用对混凝土微细观孔隙结构及耐久性的影响规律。【结果】结果表明：冻融损伤条件下，碳化作用后的混凝土的碳化深度大于单独碳化作用下的碳化深度；碳化作用提高了面板混凝土的相对动弹性模量、超声波波速、抗压强度及劈裂强度。冻融循环200次后，碳化28d的最可几孔径由59.35nm减小为41.94nm，降低了29.33%。【结论】冻融循环对混凝土造成的损伤，降低了混凝土的抗碳化能力；碳化反应降低了面板混凝土的孔隙率及最可几孔径，缓解了冻融循环对混凝土造成的损伤。控制混凝土内孔径d>1000nm孔径范围孔含量，增加10nm≤d<100nm范围内孔的含量可以提高冻融条件下面板混凝土的抗碳化耐久性。

关键词： 冻融循环   木质素   改良黄土   力学性能   pH值   微观机理   影响因素  

摘要： 【目的】以青海西宁地区黄土为研究对象,探究冻融循环作用下木质素改良黄土的力学性能及微观机理。【方法】通过封闭系统条件下对木质素改良土进行冻融循环试验,开展基本物性试验、无侧限抗压强度试验、热学试验,综合评价木质素磺酸钙(CL)、木质素磺酸钠(SL)和无磺木质素(SFL)对黄土的加固效果,结合扫描电镜和X射线衍射对土体结构与成分进行分析。【结果】结果显示:随着冻融次数的增加,相同掺量下强度由大到小依次为CL改良土>SFL改良土>SL改良土;导热系数由大到小依次为SFL改良土>CL改良土>SL改良土;SFL改良土pH值最小且导电性能最好。【结论】结果表明:未经冻融循环的黄土试样掺入木质素后均能有效提高黄土强度和隔热能力并降低pH值,SFL改良土均展现出显著的优势,SFL自身具备的C=O双键使固化土表现出低pH值和高导电性,其隔热性能得益于石英的高含量。在冻融循环作用下,CL和SFL改良土通过促进土颗粒间的钙质和镁质胶结形成,有效增强土体的抗冻性和结构稳定性,降低冻胀现象对土体力学性能的负面影响。此外,考虑到SFL显著的性能提升与经济性,优先选择SFL作为冻土地区黄土改良的材料,研究成果可为中国西北地区的黄土改良工作提供一定的理论依据和科学参考。

关键词： 季冻区   应力-干湿-冻融循环作用   膨胀土   剪切强度   土-水特性  

摘要： 为了研究复杂的环境因素对季节性冻土区(季冻区)膨胀土工程破坏的主要原因,选定临沂市沂河地区膨胀土,开展室内基本土工试验,量测膨胀土的基本物理力学性质指标;通过膨胀土应力-干湿-冻融循环(stress-wet-dry-freeze-thaw,L-WDFT)试验,量测出膨胀土剪切强度及土-水特征曲线,分析L-WDFT循环对季冻区膨胀土水力-力学特性的影响。结果表明:L-WDFT循环作用对膨胀土力学特性的衰减有显著影响;内摩擦角有波动但幅度不大,可以忽略;剪切强度和黏聚力均有所降低,但第3次循环后基本趋于稳定,且随着上覆应力的增大,整体衰减幅值减小。在L-WDFT循环作用过程中,各组膨胀土水分特征曲线趋势大致相同,随着上覆应力的增加,土-水特征曲线呈现整体上移的趋势,在较小吸力范围内,膨胀土土-水特征曲线下移区间较小。

关键词： 膨胀珍珠岩   冻融循环   电镜分析   微观分析  

摘要： 考虑冻融循环作用,对膨胀珍珠岩混凝土进行试验研究,确定了符合工程设计和施工要求的膨胀珍珠岩配合比。通过扫描电镜分析膨胀珍珠岩在混凝土中的微观特性。实际效果显示,膨胀珍珠岩因其轻质、保温隔热性能和化学稳定性,当其掺量为20%~30%时,28 d混凝土抗压强度最大超过35 MPa。扫描电镜分析表明,适量的膨胀珍珠岩可优化混凝土的内部结构,提高密实度、黏结性和保温效果。

关键词： 冻融循环   隧道浅埋段   稳定性   有限元   变形监测  

摘要： 以四川省红原2号隧道为研究对象,采用COMSOL Multiphysics有限元软件对冻融循环作用对隧道浅埋段的稳定性影响进行研究。结果显示:隧道浅埋段在冻融循环期间,外界环境温度的波动直接导致其表层温度发生显著变化,整个过程最大冻结深度达2.98 m;冻结过程中,土体产生冻胀力使隧道浅埋段发生冻胀变形,整体稳定性有增加趋势。通过有限元强度折减法计算常温及融化条件下隧道浅埋段安全稳定系数,前者明显高于后者;冻结过程中,随冻结深度增加,安全稳定系数随之变大,而融化过程随融化深度增加,安全稳定系数逐渐减小。对隧道浅埋段地表沉降进行自动化监测,发现隧道中线部位测点沉降变化大,中线两侧测点沉降变化幅度逐渐减小,属下穿隧道典型地表沉降变化态势。

关键词： 冻土区   盐渍土   结构强度   裂隙   损伤模型  

摘要： 针对寒区盐渍土结构损伤问题,选取吉林省西部盐渍土作为研究对象,开展冻融循环后试样的三轴压缩试验和扫描电镜试验,并基于Weibull统计理论和Lemaitre应变等效假设理论,建立三轴压缩状态下冻土的损伤模型,并采用冻融循环后盐渍土试样的三轴试验数据以及已有文献数据对该模型进行适用性验证。结果表明:①经历过冻融循环后的盐渍土在不同围压下均为塑性破坏,应力应变表现为应变硬化型,冻融过程中土体内液体的相变及水盐运移是导致土体强度和结构发生变化的重要原因;②构建的损伤模型理论曲线与试验曲线吻合良好,能够准确描述冻融条件下土体的变形破坏过程,验证了该模型及模型参数确定方法的合理性与可靠性;③盐渍土的结构损伤能够通过裂隙体现出来,在低围压条件下,裂隙宽度较大,损伤变量得到很好的体现,因此低围压下模型的模拟精度较高,说明该模型在低围压条件下对含裂隙的细粒盐渍土具有良好的适用性。研究成果可为同等性质的浅层盐渍土冻融损伤特性研究提供参考依据。