关键词： 引气剂   电通量   表面气体渗透   气泡间距系数  

摘要： 通过电通量试验、表面气体渗透试验和硬化混凝土气泡参数试验,对冻融后混凝土的抗渗性及抗冻性进行了分析研究。试验结果表明引气剂可大范围阻断毛细气孔通路,引气剂对冻融次数越多的混凝土试件抗渗改善效果显著。随着混凝土冻融次数的增加,混凝土的电通量、表面气体渗透深度和表面气体渗透系数均逐渐增大。在相同冻融次数下,随着引气剂掺量的增加,表面气体渗透深度和表面气体渗透系数逐渐减小,抗渗透能力提升。在合理引气的条件下,引气剂掺量越多,引入的小气泡越多,气泡间距系数越小,改善了冻融循环条件下混凝土的抗渗性和抗冻性,提高了混凝土的耐久性。

关键词： 冻融循环   CFRP   高强混凝土   劣化特征点  

摘要： 采用P值检验法和最大曲率法对碳纤维增强复合材料(CFRP)片材-C60高强混凝土黏结界面的冻融损伤进行定量化评估,分析CFRP-C60高强混凝土冻融损伤的劣化特征点及其相关规律。结果表明:初劣点、陡劣点及最大曲率等指标可以准确地反映CFRP-C60高强混凝土冻融劣化过程的特征,CFRP-C60高强混凝土的各项剪切试验参数在冻融循环次数N=113左右时开始初步劣化,在N=152左右时开始显著劣化,并且黏结本构参数Sf和Gf的劣化要早于承载力参数F0和F1;冻融循环对CRFP-C60高强混凝土界面最大剪应力所对应的应变无明显影响。

关键词： 外保温系统   耐冻融   保温体系拉伸   粘结强度  

摘要： 本文对不同类型的外保温系统进行了耐冻融循环试验,并对冻融后系统的面层与保温层的粘结强度进行测试,分析粘结强度结果和破坏类型,得出冻融循环对外保温系统安全性能的影响,为75%节能建筑外保温体系材料的合理选择等提供参考依据。

关键词： 咸寒地区渠道   防渗渠道衬垫   膨润土防水毯   材料膨胀特性   干湿循环试验   冻融循环试验   渗透系数  

摘要： 为了研究GCL膨润土防水毯用于咸寒地区渠道衬垫系统的有效性,对膨润土防水毯进行水化试验、干湿循环试验、冻融循环试验、自愈能力试验,研究GCL的膨胀和渗透特性,分析影响材料渗透系数的因素。结果表明:水化液对材料的渗透性影响较大,离子浓度越高,渗透系数越大,未经水化的材料不能直接用于施工中;材料经历干湿循环后,渗透系数变化不大,并具有良好的自愈性;随着冻融循环次数的增加,渗透系数逐渐减小,GCL在严寒条件下能保持良好的防渗性;膨润土的压缩率与渗透系数呈正相关,变形随着冻融次数的增加而减小,抗变形能力增加,GCL可用于北疆严寒区渠道防渗。

关键词： 露天矿   冻融循环   边坡稳定性   屈服应变   安全系数  

摘要： 本文以青海木里露天煤矿边坡的稳定性的影响因素分析和稳定性评价为最终目的。首先对圆柱岩样进行低温冻融试验模拟，确定出适用于FLAC3D的水冰相变简化算法和冻融循环下的三场耦合算法，并对算法进行了验证；然后对理想边坡模型，基于屈服应变提出相对安全系数的概念，并以此研究了冻融循环作用下边坡稳定性影响因素；最后对青海木里露天煤矿边坡典型开挖断面进行了稳定性分析与评价。主要结论如下：\n （1）根据水冰相变能量阶段划分及含相变能量守恒平衡方程，将相变能量项用比热项代换，依据相变时单元温度不变，确定出水冰相变简化算法。对“热流耦合”“热力耦合”“流固耦合”进行串并联，并将其应用于一次冻胀模拟，对不同算法方案进行低温单轴压缩试验和三场规律对比，确定出“热流力三场单开顺次串联”的三场耦合算法。通过一次冻胀、一次冻融、冻融循环试验，对所确定的“含相变低温冻融循环三场耦合算法”进行了验证。\n （2）在冻融循环下，应用含相变的三场耦合算法，采用理想边坡模型，对“Z型”和“V型”温度边界的边坡三场变化规律进行了对比研究。根据岩样屈服应变提出相对安全系数概念，并以此为基准，对边坡稳定性影响因素进行分析。结果表明，冻融循环次数和水分迁移是冻融循环下影响边坡稳定性最主要的两个因素。\n （3）以木里露天煤矿边坡典型开挖断面为对象，通过含相变的三场耦合程序，对其进行冻融循环下的边坡稳定性分析与评价。结果表明，在一次冻融中10-11月为最危险月份，经过13次冻融循环，边坡将有破坏趋势。且此时边坡整体与局部相对安全系数分别为1.88和1.65，当考虑少量水分迁移时安全系数分别为1.86和1.57。\n （4）处于多年冻土层以下坡表，开挖后至少向坡内生成5m的冻结区，且厚度由高向低逐渐减薄。温度降低后，位于多年冻土层外的坡表区域最先完全冻结。在坡顶和坡肩一定范围内出现拉应力带，在低中高程坡表形成剪应变增量带，并有从坡角向内部软弱结构面延伸的趋势。

关键词： 压实黄土   干湿循环   冻融循环   耦合作用   微观孔隙  

摘要： 湿陷性黄土经工程处治后基本满足路基强度及稳定性的要求，但大量黄土路基在运行多年后仍出现不均匀沉降、局部塌陷、裂缝等工程病害。作为大部分暴露于地表的带状构造物，季节冻土区黄土路基将不可避免地遭受干湿、冻融循环等环境因素的影响。已有研究表明，环境因素将会改变土的结构形态和颗粒联结，进而改变土体的工程性质。基于此，本文通过室内模拟干湿和冻融交替过程，结合土的常规物理力学试验，研究干湿、冻融循环及耦合作用对压实黄土工程特性影响的过程和规律，并从土微结构的演变规律入手探讨了干湿循环作用下土体工程性质劣化的内在机制，得出以下主要结论:\n (1)干湿和冻融循环作用下压实黄土压缩变形变化规律\n 压实黄土压缩变形随着干湿循环次数的增加而增大，随冻融循环次数的增加无明显变化，干湿循环作用下侧限压缩应变约为冻融循环作用下的1.5～5倍。干湿-冻融耦合作用下压实黄土压缩变形随着耦合作用次数的增加而增大，前3次循环作用后，耦合作用下土体压缩变形变化趋势与干湿循环单独作用基本一致，5次循环后，耦合作用对土体侧限压缩应变的影响小于干湿循环作用。压实黄土割线模量随干湿循环和耦合作用次数的增加不断衰减之后趋于稳定，其关系可用形如Esoi=α+β*eγNi的指数函数描述，随冻融循环次数的增加无明显变化。侧限压缩条件下，Gunary方程是表征压实黄土应力-应变曲线关系的良好模型，干湿、冻融及耦合作用均不改变曲线的反映形式。\n (2)干湿和冻融循环作用下压实黄土湿陷变形变化规律\n 干湿循环作用后，不同初始压实度的黄土土样湿陷系数均明显增大，且压实度越高，干湿作用对压实黄土湿陷特性的影响越显著。对于压实度K=95％的试样，湿陷系数随着干湿循环次数的增加而增大，5次循环后，湿陷系数达到0.017，出现二次湿陷。随着循环次数的进一步增加，湿陷起始压力逐渐减小，压实黄土越易产生湿陷。湿陷系数随着冻融循环次数的增加略有增大。干湿作用对压实黄土湿陷变形的影响远大于冻融作用，大约为1个数量级。\n (3)干湿和冻融循环作用下压实黄土无侧限抗压强度变化规律\n 干湿循环作用下压实黄土全应力-应变曲线从强软化型向弱软化型转变，冻融循环作用不改变土体全应力-应变曲线的反映形式。压实黄土平均无侧限抗压强度随着干湿循环次数的增加而不断衰减，降低为初始平均无侧限抗压强度的32.09％～59.92％，一定循环次数后趋于稳定;随着冻融循环次数的增加不断减小，降低为初始平均无侧限抗压强度的3.21％～12.37％;相同循环次数下，干湿作用下无侧限抗压强度的降低幅值约为冻融作用下的5～11倍。压实黄土平均弹性模量随干湿及冻融循环次数的增加同样呈递减规律，降低幅值分别为50.31％～64.15％，7.44％～17.67％;相同循环次数下，干湿作用下压实土体弹性模量的降低幅值约为冻融作用下的3.5～7.0倍;平均破坏应变总体上呈减小趋势，且1～3次循环对试样扰动最大，其降低幅值也最大。\n (4)干湿和冻融循环作用下压实黄土抗剪强度变化规律\n 干湿、冻融循环及耦合作用下压实黄土凝聚力总体上呈减小趋势，内摩擦角无明显规律可循，在33°～44°之间波动。相同循环次数下，干湿作用下粘聚力降低幅值约冻融循环的1～4倍。3次循环后，干湿-冻融耦合作用下土体粘聚力的降低幅值大于干湿和冻融循环作用，5次循环后，耦合作用下粘聚力降低幅值小于干湿作用。干湿-冻融耦合作用是干湿和冻融循环作用相互影响的综合作用。\n (5)干湿循环作用下压实黄土孔隙特征变化规律\n 干湿循环和耦合作用可以改变土体的孔隙分布，大、中孔隙含量，特别是中孔隙(8＜D＜32μm)含量随着干湿及耦合次数的增大显著增加，该区域是风化敏感区。压实黄土孔隙率随着干湿循环及耦合作用次数的增加显著增大，当孔隙率超过某一特定值时，土样表现二次湿陷。宏观性质和微观结构的改变均表明干湿循环作用对压实黄土具有明显劣化作用。

关键词： 碾压混凝土   冻融循环   无损检测   抗剪断特性  

摘要： 随着碾压混凝土坝的飞速发展，我国乃至全球碾压混凝土坝数量逐年不断增加。但是伴随着全球极端气候的频现，甚至一些温和地区的碾压混凝土坝也难免遭受冻融循环破坏。对于碾压混凝土大坝而言，碾压混凝土的抗剪断强度直接关系着大坝的抗滑稳定分析，然而碾压混凝土的施工工艺以及结构形式使得碾压混凝土坝存在大量的层面，那么这些碾压混凝土层面在受到冻融循环作用的影响后，其力学性能和耐久性都将发生劣变，导致混凝土结构的安全性能降低和使用寿命的缩短。因此开展冻融循环作用下碾压混凝土抗剪断性能的研究，不仅关系极端环境下碾压混凝土坝的设计研究，还对建筑物使用寿命的评估与决策有重大的理论和现实意义。\n 本文在总结了前人研究成果的基础上，开展了关于三种不同粉煤灰掺量的碾压混凝土冻融循环试验，设计本体和含层面碾压混凝土试件，经过冻融循环试验、超声波声速测定试验、抗剪切力学试验等手段，综合分析了碾压混凝土冻融循环作用下的无损检测规律以及抗剪切性能变化规律。主要研究内容如下：\n 首先根据水工碾压混凝土试验规程设计制作了100mm×100mm×400mm尺寸的棱柱体试件、150mm×150mm×150mm尺寸的立方体本体试件和含层面试件。并且按照混凝土快冻法进行了冻融循环试验，每隔25次冻融进行相应的无损检测试验和剪切破坏试验。\n 其次采用无损检测手段检测分析冻融循环作用下碾压混凝土内部质量和整体均匀性。结合设定的无损检测指标以及冻融循环作用前后碾压混凝土的表面形态变化，对不同粉煤灰掺量的碾压混凝土冻融损伤进行评价，揭示了不同粉煤灰掺量的碾压混凝土冻融循环破坏规律。\n 通过碾压混凝土室内直剪试验，分别得到了本体和含层面试件抗剪切强度随不同粉煤灰掺量和冻融循环次数的变化规律。结果表明：粉煤灰掺量的不断提高，其抗剪切强度有先增加后稍有下降的趋势，但是随着冻融循环次数的不断增加，其抗剪切参数均有不同程度的下降；同时发现，极限抗剪切摩擦系数的损失率要比极限抗剪强度的损失率小得多。\n 最后通过室内直剪试验得到的不同粉煤灰掺量的本体和含层面碾压混凝土在不同冻融循环作用次数下抗剪断强度的变化规律，建立了不同冻融循环次数和不同粉煤灰掺量变化下的抗剪断强度衰减模型，并且结合模型对碾压混凝土结构的耐久性使用年限进行初步预测。

关键词： CT试验   冻融循环作用   土体细观结构   水分迁移  

摘要： 近年来，随着我国经济的发展及西部大开发战略的实施，越来越多的工程项目在寒区开展建设。冻土作为寒区的一种特殊的岩土介质，逐渐成为寒区工程、环境和气候等方面的重要研究对象。冻胀和融沉是寒区工程建设两个最主要的病害，给寒区工程建设及运营带来了极大的危害，其本质是当环境温度降低或升高时，土体内部发生了热量与物质的传递，引起土体产生冻胀或融沉，同时改变土体的结构，引起土体强度的变化。而土的强度问题是进行建筑物地基稳定性分析和计算的关键所在，而土粒的矿物成分、级配、密度、含水量等因素又是影响土强度的主要因素。为满足寒区工程建设中对地基承载力与地基稳定性计算的要求，本文以黄土为研究对象，通过多次冻融循环试验，主要分析反复冻融循环下土体CT数的变化及分布规律，并借助图像形态学处理方法对CT图像进行处理，分析冻融循环作用下土体孔隙特征的变化。得到以下结论:\n (1)利用时间比拟法能够较为准确的拟合土样冻结锋面稳定深度与时间的关系，由拟合公式可得，本试验条件下土样冻结锋面的最终稳定深度在土样高度1/3处。\n (2)冻结状态下土体最大含水量的位置在冻结锋面处，开放系统下试样经历多次冻融循环后的含水量将大于初始含水量。冻结过程中冻胀量随着冻融循环次数的增加而增加，每次冻结过程中其增长速率逐渐降低。试验中融沉系数随着冻融循环次数的增加而增加，但始终小于冻胀率。\n (3)通过处理CT扫描得到的冻融循环作用下土样灰度图，提取出了土样不同高度处的CT数，经数据分析发现:融化状态下土体CT数同冻结状态下土体CT数变化规律相似，均随着冻融循环次数的增加，土样整体CT数呈降低趋势。有所不同的是，冻结状态下的CT数大于同一次冻融循环中融化状态下的CT数。这表明，冻融循环作用使得试验土体密度减小，且同次冻融循环中冻结状态下土体密度大于融化状态下土体密度。兰州黄土不同扫描层面上的CT数均呈现单峰型分布。CT数分布整体随着冻融循环次数的增加向左移动。融化状态下CT数分布较冻结状态下整体向左移动。含水量大的地方，CT数分布变化剧烈。\n (4)冻结和融化状态下的土体孔隙率有着类似的发展规律，均随着冻融循环次数的增加而增大。冻结缘附近土体孔隙率较大，含水量最大的地方损伤变量也最大，这表明土体产生损伤的原因主要是由于水分迁移和土颗粒位置变化导致的结构重组引起的;冻结状态孔隙结构的分形维数整体上随着冻融循环次数的增加而增大，随着冻结次数的增加，土体孔隙结构变的越发复杂。

关键词： 水工混凝土   冻融循环   硫酸盐侵蚀   复合损伤   性能演化  

摘要： 水工混凝土由于长期或周期性与水接触，不可避免的会受到环境水的作用。在气候恶劣的盐渍湖海地区，水工混凝土受到冻融破坏和硫酸盐侵蚀的现象是普遍存在的，这两种因素共同作用下水工混凝土的抗冻性和力学性能会发生显著变化，进而极大地威胁水工建筑物的安全运行。因此，开展冻融循环和硫酸盐侵蚀共同作用下水工混凝土性能演化的研究对服役环境下混凝土耐久性的评价具有重要意义。本文主要研究内容如下：\n （1）通过开展湿筛混凝土在水中快速冻融试验，研究了冻融循环单一作用下水工混凝土的性能演化规律。结果表明：冻融循环作用后，混凝土经历了表面出现坑蚀—胶凝材料流失，细骨料外露—粗骨料外露的过程；经过300次冻融循环后，混凝土质量损失率为3.427%，相对动弹性模量下降到78.64%，抗冻等级达到了 F300的设计要求。随着冻融循环次数增加，混凝土的相对动弹性模量、超声波波速均降低，这两种无损检测得到的结果与混凝土外观损伤和质量损失的规律是一致的。混凝土劈裂抗拉强度和抗压强度均随着冻融循环次数增加而降低。在对受冻后混凝土的超声波波速和抗压强度进行回归分析的基础上，建立了混凝土超声波波速和抗压强度之间的函数关系。\n （2）通过开展湿筛混凝土在质量分数5%Na2SO4溶液中快速冻融试验，研究了冻融循环和硫酸盐侵蚀共同作用下水工混凝土的性能演化规律。结果表明：冻融循环和硫酸盐侵蚀共同作用下，混凝土表面的损伤程度比单一冻融更严重，混凝土质量损失和动弹性模量损失均大于单一冻融循环作用。经过300次冻融循环后，混凝土的劈裂抗拉强度为0.81MPa，与初始值相比下降了67%，抗压强度为13.44MPa，与初始值相比下降了53%，可见冻融循环和硫酸盐侵蚀共同作用对混凝土劈裂抗拉强度的影响更大一些。采用最小二乘法建立了混凝土超声波波速和抗压强度之间的函数关系。\n （3）以相对动弹性模量为损伤变量，分别建立了冻融循环单一作用、冻融循环和硫酸盐侵蚀共同作用下混凝土的损伤演化方程，并根据建立的损伤演化方程，分别对水冻和盐冻作用下混凝土的结构耐久性使用年限进行了预测。同时，引入复合损伤影响系数，分析了硫酸盐侵蚀对混凝土冻融损伤效应的影响。结果表明：硫酸盐侵蚀对混凝土的冻融损伤有较强的促进作用，硫酸盐侵蚀和冻融循环共同作用下混凝土的损伤大于冻融循环单一作用的损伤。

关键词： soil   line   冰川冻土   藏北高原   羌塘高原   青藏高原   季节冻土区   冻融循环作用   特征分析   多年冻土区   目次