关键词： 机场道面混凝土   冻融循环试验   耐久性   引气减水剂   强度  

摘要： 针对我国寒冷地区机场道面混凝土受冻融循环破坏造成耐久性不良的现象,通过快冻法进行了道面混凝土的冻融循环试验,以及冻融前后强度、动弹性模量和质量损失的对比分析。结果表明:冻融循环对道面混凝土抗折强度影响较明显,掺引气减水剂的道面混凝土可提高抗冻抗渗性,改善耐久性,可应用于寒冷地区的机场道面工程。

关键词： 冻融循环   灰土垫层   透水性   抗剪强度   单轴抗压强度  

摘要： 针对西安大明宫国家遗址公园御道工程透水混凝土灰土垫层的设计要求,分别进行了冻融循环10次下灰土35d龄期时的单轴抗压强度试验、渗透性试验和快速直接剪切试验。结果表明:若忽略试样含水量的影响,灰土快速直接剪切试验抗剪强度随冻融循环次数增加而呈指数型衰减并较快趋于稳定,其拟合曲线和公式均与实测数据吻合良好,但是,其抗剪强度指标黏聚力和内摩擦角的规律较差,与两次拟合误差有关;灰土渗透系数随冻融循环次数增加呈指数型衰减,其拟合公式和曲线与实测数据吻合较好;含水量为24%～26%时,该石灰掺量(干石灰占干土料百分比为15%)下处理马兰黄土得到的35d龄期单轴抗压强度在冻融循环下的稳定性较好。

关键词： 耐久性混凝土   施工质量控制   实际使用条件   混凝土拌和物   混凝土耐久性   矿物掺和料   冻融循环作用   内部  

摘要： 混凝土耐久性是指混凝土在实际使用条件下抵抗各种环境因素作用,长期保持完整性和使用性的能力。近年来,随着混凝土在大坝、桥梁、公路、铁路、隧道、海港、码头、机场、地铁、工业与建筑等方面的广泛应用,其耐久性问题也日益受到人们的重视。

关键词： 机场道面   冻融循环   混凝土   使用寿命预测  

摘要： 采用快速冻融法对混凝土试块进行了冻融循环试验,利用声发射传感器测试了试块在劈裂抗拉试验中的声发射信号用以判别损伤程度,分析了试块质量和动弹性模量变化规律,建立了基于概率的机场道面混凝土并联独立损伤单元模型,提出了用于机场道面寿命评估的三折线使用寿命预测模型,并同韦伯预测模型进行了对比。结果表明:三折线使用寿命预测模型既能反映冻融条件下混凝土的全寿命周期工作性能,为机场道面管理的科学决策提供了可靠依据。

关键词： 冻融循环   混合侵蚀环境   钢筋混凝土梁   持续荷载  

摘要： 通过实验室内快速冻融试验,研究钢筋混凝土梁承受不同持续荷载、耦合冻融循环及NaCl和Na2SO4混合侵蚀溶液交替作用下梁的力学性能。研究结果表明:持续荷载明显加速了钢筋混凝土梁的劣化速度,梁的承载能力和变形能力都随持续荷载的增加而迅速降低;该特性与素混凝土在冻融和侵蚀环境下的特性不同,后者强度降低但极限变形增大。

关键词： 光圆钢筋   混凝土   冻融循环试验   摩擦粘结作用   粘结性能  

摘要： 光圆钢筋与混凝土的粘结作用主要通过胶着力和界面摩擦粘结作用实现,冻融循环作用将削弱或破坏钢筋与混凝土之间的粘结性能。通过光圆钢筋与混凝土在遭受冻融循环作用后的粘结性能试验研究,分析光圆钢筋与混凝土粘结性能随着冻融循环作用次数增加的退化规律;基于静水压力理论和粘着摩擦理论,分析冻融循环对光圆钢筋与混凝土粘结性能破坏的作用机理。研究结果表明:钢筋混凝土在其受冻界面上产生的最大静水压力超过了钢筋与混凝土的正向胶结作用,致使冻融后钢筋与混凝土的粘结强度迅速下降。

关键词： 粉煤灰掺量   平均气泡间距系数   最大静水压力值   损伤预测模型   抗冻性  

摘要： 大掺量粉煤灰混凝土因其具有良好的社会效益、经济效益和环境效益在实际工程中得到广泛的应用,根据工程耐久性要求,对此进行抗冻耐久性试验研究是非常有必要的。结合宁夏某工程需要,在寻求具有良好抗冻性能和最大经济效益的最佳配合比设计的同时,利用静水压理论及损伤理论寻求混凝土抗冻性能评价方法,并建立表征冻融循环作用下力学性能变化的动弹性模量损伤预测模型。主要研究方法和成果如下: 1.根据Dunstan模型进行配合比设计时,控制含气量在3.5%5.5%之间,通过分析150次冻融循环后的动弹模损失值,得到粉煤灰掺量和水胶比的增大对混凝土抗冻性有不利影响。 2.通过抗冻性影响因素分析,认为平均气泡间距系数是影响混凝土抗冻性能的重要参数,在冻融循环过程中应该看成一个动态值,并可以通过理论和假设求解得出各阶段平均气泡间距系数。 3.通过假设和理论计算值分析,认为混凝土内部平均气泡间距系数在低于200μm时,大掺量粉煤灰混凝土尚具备良好的抗冻能力,针对工程需要得出当水胶比为0.45,粉煤灰掺量为60%时,所用水泥用量相对较低,抗冻性能亦能达到F150,属工程需要的最佳配合比设计。 4.在同一水胶比水平内,分析粉煤灰掺量对极限平均气泡间距系数值的影响,发现极限平均气泡间距系数值随着粉煤灰掺量的增加呈现出先增长后衰减的变化,其最高点对应的粉煤灰掺量随着水胶比的增大而减小。故每个水胶比水平内,都存在一个最佳粉煤灰掺量,当水胶比为0.45时,具备良好抗冻性能的最佳粉煤灰掺量为60%。 5.基于loland损伤模型建立了冻融损伤预测模型,假设最大静水压力值的动态变化曲线,结合试验验证,发现该损伤预测模型计算值与试验结果具有较好的吻合性。 6.最大静水压力值在冻融循环中呈现出应线性增长的形式,结合图形分析,得出最大静水压力值的增长加速度值随着粉煤灰掺量的增加以二次函数的方式不断加快,即增长速度逐渐变大,当粉煤灰掺量在40%～60%之间时,最大静水压力增长加速度值的增长相对缓慢,当粉煤灰掺量大于60%时,其加速度值明显变大,因此认为在水胶比为 0.45的水平内,粉煤灰掺量不宜超过60%。

关键词： 混凝土   氯离子   冻融   扩散方程   本构关系  

摘要： 冻融作用和氯离子侵蚀是混凝土耐久性中具有代表性的问题。寒冷地区的海工建筑物,由于特殊的环境原因经常遭受冻融和氯离子侵蚀的双重作用。在混凝土冻融作用的研究方面,国内外学者通过理论、实验研究取得了较多的成果。与此同时,氯离子对混凝土中锈蚀钢筋的影响也被广泛关注。然而,对于冻融循环和氯离子侵蚀复合作用下的混凝土耐久性问题则相对研究较少。 本文推导了多因素作用下,氯离子在混凝土中的扩散方程。这些因素包括：氯离子与混凝土的结合能力,氯离子扩散系数与时间的关系以及混凝土中微裂缝对氯离子扩散的影响等等。与以往的扩散方程不同,该方程考虑了冻融作用对混凝土劣化的影响。实施了混凝土经历不同冻融循环和不同浓度氯离子侵蚀的耐久性实验,确定了冻融循环次数和氯离子浓度在复合作用时对混凝土的耐久性影响。通过实验和理论分析,建立了混凝土在冻融与氯离子共同作用下的本构方程并应用ABAQUS有限元软件进行了力学性能模拟分析。 本文的研究成果显示,当混凝土材料遭受冻融循环与氯离子侵蚀共同作用时,由于混凝土中氯离子含量的差异,混凝土产生分层劣化的现象。本文建立的混凝土本构关系更加适合分析寒冷地区海洋环境中混凝土的耐久性问题,为在复合作用下混凝土耐久性的机理研究提供了一定的依据和参考。

关键词： 冻融循环   路基土   塑性指数   三轴压缩试验   模拟  

摘要： 季节性冻土在我国分布广泛,约占全国国土面积的54%,其冻害给交通运输事业和经济建设带来了极大的危害。路基是公路工程的重要组成部分,路基的强度和稳定性对于确保公路的正常使用具有重要的意义,在季冻区,由于影响路基稳定的原因更为复杂,路基冻害后造成的损失更为巨大,并且季冻区的路基设计和施工缺乏成熟的经验,因此,研究季冻区路基土的冻胀行为,不仅对于工程建设意义巨大,而且也具有极强的研究价值。 过去对于路基土的研究主要着重于一种土在几次冻融后的力学行为,本次试验选取了三种路基用土,一种为粘性土,另外两种为粉质粘土,均为路基工程中常用的工程材料。试验着手于研究路基土经过多次冻融循环后的力学特性变化行为,力求寻找出不同种类的土在冻融循环后力学特性变化的相同点和不同点,并辅以软件的数值模拟,为预测冻融循环后路基土强度的变化提供参考。通过本次研究,得到了以下一些结论： 1.高塑性指数的粉质粘土与粘土的高度冻胀量形式具有类似性,它们的最小冻胀量相似;但是粘土的最大高度冻胀量要大于高塑性指数的粉质粘土。这说明粘土更具有冻胀敏感性。相比之下,低塑性指数的粉质粘土冻胀敏感性最弱,最大高度冻胀量与其它两种土最小冻胀量相近。在体积冻胀比方面,粘土也表现出最大的冻胀敏感性。 2.颗粒的粗细状态和矿化成分影响着土体的高度冻胀量。在前几次冻融循环中,影响土体冻胀的因素主要是颗粒粗细状态;随着冻融循环次数的增加,土中的矿物成分开始影响土的冻胀,且主要与蒙脱石等粘土矿物的含量有关。 3.通过三轴压缩试验发现,三种土剪切强度均随围压增大而增大。高塑性指数粉质粘土与粘土的强度变化具有相似性。它们的剪切强度在第一次冻融循环时均有小幅度提高,随后即开始衰减,四次冻融循环后,强度基本稳定。然而低塑性指数的粉质粘土强度变化形式则不同,冻融循环开始后,其强度始终未超过未冻时。强度变化趋势也更为稳定。研究相同围压下三种土强度的变化规律,可以发现高塑性指数粉质粘土对围压具有较高的敏感性,即随着围压值的提高,剪切强度值变化较大。低塑性指数的粉质粘土则对冻融循环缺乏敏感性,在3次冻融循环以后,该种类土的剪切强度已经趋于稳定。 4.三种土粘聚力的变化均表现出与剪切强度变化的一致性。高塑性指数粉质粘土与粘土的摩擦角变化与剪切强度变化也具有一定的正相关性。低塑性指数粉质粘土的摩擦角变化则与剪切强度变化不具有相关性。 5.分析三种土剪切强度随冻胀量的变化,可以发现高塑性指数粉质粘土和粘土均在1次冻融时达到了0.7%的冻胀量,此时这两种土强度均较未冻融时稍有提高;而这两种土在首次冻胀量达到0.9%左右时,强度均降到了最低值。据此认为,对于黏土和高塑性指数的粉质粘土来说,0.7%的冻胀量是强度增强点,而0.9%的冻胀量则为最小冻胀强度点。 6.根据3种路基土弹模变化的相似性,采用函数(?)对三种土的弹性模量进行了拟合,并与试验数据对比分析,发现拟合误差基本都在15%以内;基于弹模拟合结果,应用Flac3D软件对3种土七次冻融循环下的三轴压缩试验进行了数值模拟,记录模拟过程中的应力及位移变化,并与试验数据相对比,结果表明数值模拟误差基本都在15%以内,且对塑性指数较高的土有更好的准确度。

关键词： 沥青混合料   冻融循环   抗压特性   劈裂特性   弯拉特性  

摘要： 青藏高原多年冻土区常年低温、降温速率快、昼夜温差大、冻融循环作用剧烈等条件对沥青混合料的力学特性有明显影响,沥青路面病与面层沥青混合料在特殊条件下性能衰变相关。目前,多年冻土地区沥青路面仍以借鉴一般地区沥青路面设计方法为主,材料参数的取值并未考虑频繁冻融循环的影响,使设计与使用条件差异较大,导致多年冻土地区沥青路面过早出现破坏。 本研究通过SBR改性沥青AC-13混合料的单轴压缩试验,得出了混合料抗压强度及抗压回弹模量约在8次冻融循环后逐渐趋于稳定；最佳油石比的混合料,其抗压强度和抗压回弹模量的损失最小。 本研究通过SBR改性沥青AC-13混合料的劈裂试验得出,劈裂强度、破坏拉伸应变和破坏劲度模量分别在9次、15次和20次后逐渐趋于稳定；最佳油石比的混合料,其劈裂强度和破坏劲度模量损失最小,随油石比的增大,破坏拉伸应变增长率减小。 本研究通过SBR改性沥青AC-13混合料的低温弯曲试验,同时并结合SBR改性沥青AC-10和AC-16沥青混合料在最佳油石比下的低温弯曲试验后得出,三种级配的SBR改性沥青混合料的弯拉强度和弯曲劲度模量在12-15次冻融循环后逐渐趋于稳定,弯拉应变则在15次后趋于稳定；最大粒径增大,混合料弯曲劲度模量下降趋势较大。 得出了趋于平稳波动时抗压特性、劈裂特性和弯拉特性在趋于平稳时的折减系数,综合分析沥青混合料随油石比的变化关系,表明适当增大油石比,有利于沥青混合料抗冻性的提高。