关键词： 海洋环境   混凝土   冻融循环   气泡间隔系数   水胶比  

摘要： 模拟海水盐溶液来研究海洋环境中混凝土的抗冻融循环性能.海水与淡水环境中混凝土冻融循环对比试验结果表明,海水加速高水胶比混凝土的腐蚀速度,主要表现为混凝土试件表面冻胀剥落,质量损失率增大.控制新拌混凝土含气量在6%±1%,同水胶比的普通混凝土和高性能混凝土抗冻耐久性相当.矿渣微粉的二次水化作用会降低硬化高性能混凝土的含气量,但气泡间隔系数仍低于200μm.为满足混凝土在海洋环境中抗冻耐久性要求,在保证混凝土气泡间隔系数低于300μm的同时,混凝土水胶比不宜大于0.40.

关键词： 湿筛大骨料混凝土   冻融循环   强度   耐久性   破坏准则  

摘要： 对经过0、50、100、150、200、250、300次冻融循环作用后的湿筛大骨料混凝土试件进行了质量损失、单轴抗压试验研究。根据试验结果分析了湿筛大骨料混凝土试件强度降幅随冻融循环次数的变化规律,建立了破坏准则。该准则曲线经验证与实测曲线吻合,为寒冷地区大骨料混凝土结构的强度分析提供了试验和理论依据。

关键词： 冻融循环   沥青混凝土路面   全厚度车辙   动弹性模量   试验研究  

摘要： 近些年全球气候异常,全国许多地区冻融现象明显。为研究冻融循环对武汉地区沥青混凝土路面的影响程度,分别对经历过0、10、20、40次冻融循环的沥青混凝土试件进行了冻融循环试验研究,主要测定了试件的动弹性模量和质量损失等技术指标。同时对经历过0、10、20、40次冻融循环次数的试件进行全厚度车辙试验,得出动稳定度DS和车辙深度RD随冻融循环次数增加的变化规律。研究结果表明:冻融循环对沥青混凝土路面车辙的影响不容忽视。

关键词： 粉煤灰   双掺混凝土   耐久性指数  

摘要： 随着我国电力事业的发展,粉煤灰的排放量也在逐年增加,以至造成了严重的环境污染。粉煤灰和减水剂双掺混凝土,不仅能大量利用粉煤灰,节约水泥,而且能提高工程质量和降低成本。本文以C 30为例,分析了粉煤灰双掺混凝土和普通混凝土耐久性指数,论证了粉煤灰双掺混凝土工程应用的可行性。

关键词： 铁尾矿砂   无机结合料   疲劳特性   冻融循环   试验研究  

摘要： 随着钢铁工业的迅速发展,铁尾矿的产生量在不断增加。铁尾矿的存放严重污染环境、占用大量土地,并处理维护费用高、风险大,因而铁尾矿的综合应用已引起了人们的高度重视。铁尾矿在公路工程中的应用,目前还在探索和研究阶段,从铁尾矿的物理力学性质、颗粒组成、化学成分分析和已做过的有关试验和理论推理来看,它在公路工程中应用的前景广阔,是今后利用废物修筑公路的较好材料。 通过试验得出无机结合料稳定铁尾矿砂的最佳配合比:23.6%石灰稳定铁尾矿砂、9.9%水泥稳定铁尾矿砂、10.5%石灰1.8%水泥稳定铁尾矿砂的力学性能、水稳定性、干缩性能等均满足低等级道路基层的使用要求。本文在此基础上,通过室内疲劳试验和冻融循环试验,对无机结合料稳定铁尾矿砂的疲劳特性和抗冻融耐久性进行了研究。采用Weibull分布函数对三种不同的半刚性基层材料的室内疲劳试验结果进行回归分析,建立了各自的50%和95%保证率的疲劳方程,冻融循环试验得到了失重率和残留强度比随冻融循环次数的变化规律,并与石灰稳定粘土的结果进行了比较。 疲劳试验结果表明,石灰稳定铁尾矿砂与石灰稳定粘土具有相似的疲劳特性,石灰水泥稳定铁尾矿砂、水泥稳定铁尾矿砂的疲劳特性要好于石灰土。冻融循环试验结果表明,石灰(水泥)稳定铁尾矿砂的抗冻融特性远远好于石灰稳定粘土,其中水泥稳定铁尾矿砂的抗冻融性能较为突出;对于石灰(水泥)稳定铁尾矿砂的饱水冻融循环试验,5次循环后残留强度比基本稳定,可以采用5次冻融循环的残留强度比来评价其抗冻融性能或抗冻融耐久性。

关键词： 混凝土   冻融循环   细观数值模拟   强度折减模型   破坏准则  

摘要： 北方海域海洋环境中桥梁下部结构混凝土在浸水饱和或潮湿状态下,由于海水冻融带来的温度正负交替变化,使桥梁下部结构混凝土发生冻融破坏。抗冻性能是钢筋混凝土结构耐久性能中非常重要的方面。由于在冻融循环作用后,混凝土的力学性能将发生退化,因此研究冻融循环作用后混凝土的力学性能具有十分重要的工程意义.本文通过试验研究和理论分析,主要完成了以下工作: 1、根据青岛海湾大桥下部结构的混凝土配比制作了100mm×100mm×100mm的混凝土试件和砂浆试件,并利用这些混凝土试件和砂浆试件进行了冻融循环试验,冻融循环次数包括0次、100次、200次和300次四个抗冻等级,且每循环100次测量一次质量损失; 2、对冻融循环试验前后的混凝土试件和砂浆试件,进行了单轴压缩试验、双轴压缩试验和劈裂抗拉试验。观察试件的破坏形态,得到混凝土试件的质量损失、弹性模量损失和应力应变曲线; 3、基于以上试验结果和混凝土细观力学,把混凝土视为由砂浆基质骨料以及两相之间界面组成的三相复合材料。为了考虑各组成相的非均匀性,各组成相的材料性质按照Weibull分布来赋值,同时以弹性损伤力学的本构关系来描述混凝土细观单元的力学性质,利用数值模拟软件RFPA对混凝土试件在冻融破坏后的力学性能测试过程进行了数值模拟,得到了混凝土抗压强度、抗拉强度和应力应变关系的数值模拟结果; 4、结合混凝土冻融试验的结果和基于混凝土细观力学的数值模拟结果,分析了混凝土试件强度减低幅度与冻融循环次数的关系,得到了混凝土在不同冻融程度下混凝土力学性能的退化模型。通过双轴强度试验数据分析,研究了冻融循环作用对混凝土双轴压作用下强度和变形的影响; 5、基于各向同性连续损伤力学理论,以损伤条件下的弹性模量和泊松比为变量,基于Ottosen理论模型,利用试验和理论分析数据建立了混凝土冻融损伤破坏准则。 以上工作所得到的混凝土冻融损伤破坏准则,为青岛海湾大桥下部结构混凝土耐久性的评估提供了理论参考。

关键词： 冻融循环   普通混凝土   引气剂   力学性能   强度损失  

摘要： 通过室内冻融循环试验,研究冻融循环作用对普通混凝土与引气混凝土力学性能、强度、弹性模量的影响,并把两种混凝土在不同冻融循环次数下的力学性能进行了对比研究。研究结果表明:随着冻融次数逐渐增加,两种混凝土的破坏程度加重、重量损失均逐渐增大,但引气混凝土破坏程度较小、重量损失较大。其表面虽有剥落,但骨料之间连接还比较紧密,力学性能表现良好。两种混凝土的强度均呈下降趋势,但引气混凝土力学性能表现较好。而且在一定范围内随着引气剂掺量的增加,其力学性能表现更为良好。

关键词： 冻土地区   级配碎石   CBR   冻融循环试验   设计方法   施工方法  

摘要： 应用于冻土地区路面的级配碎石应具有良好的抗变形、抗冻、渗水等特性。在前期研究基础上,通过级配碎石的CBR试验、冻融循环试验、渗水试验以及导热系数试验,分析了最大粒径、n值、粗集料含量以及空隙率对级配碎石强度、抗冻、渗水等性能的影响,完善了冻土地区级配碎石设计与施工方法,为级配碎石应用于冻土地区提供依据。 根据CBR试验结果得出,级配碎石n值应控制在0.5附近,最大粒径尽量不小于31.5mm,尤其是粗集料含量过低或者过高时;粗集料含量应控制在60%～65%之间。空隙率范围为14%～20%时,一定n值与最大粒径下的级配碎石CBR值较为接近。通过渗水试验得出,当空隙率小于14%时,级配碎石渗水系数较小,且随空隙率增大呈线性增大;当空隙率大于14%时,渗水系数随空隙率增大呈非线性较快增大。在现有其它材料冻融试验的基础上,分析了水分状况、冻结温度与持续时间对级配碎石冻融循环试验的影响,提出了级配碎石冻融试验方法,分析了级配组成与冻融次数对级配碎石强度冻融衰减的影响,建议了冻土地区级配碎石的CBR与回弹模量设计取值。对前期研究成果进行试验验证,修正与完善了冻土地区级配碎石设计与施工方法。

关键词： 季节性冻土   平均结构性参数   高速铁路   沉降预测  

摘要： 随着我国铁路网建设的高速发展,穿越季节性冻土区的铁路数量及行车速度都在不断提高,高铁路基沉降所引发的危害也愈加严重,虽已引起人们的重视,但相关研究尚未深入,尤其从量化季节性冻土结构性角度研究高铁路基沉降问题目前国内外未见相关报道。 以哈大线高速铁路TJ-3标段为研究实例,首先,结合室内常规土工试验和土体结构微观观测试验,利用应变能和能量转化原理等理论知识,量化土体结构,建立土体结构性参数,并在此基础上讨论土体结构性参数随荷载、孔隙比和沉降量变化的演变规律;其次,对冻结土体融化过程进行室内土体微观观测,了解冻融循环作用对土体结构的影响效果,结合室内大型冻融循环试验,利用所得随沉降量变化的结构性参数演变规律,推算冻融循环次数与土体结构演变之间的关系,最终获得应力与冻融循环次数和轴向应变之间的关系曲线,并计算出冻融循环作用下土体最大沉降量,计算结果显示最大沉降量与所受荷载值大小无关,随冻融循环次数增加,最大沉降量逐渐趋于稳定值1mm。预测结果与实际情况非常接近,这就从实际运用的角度证明了“量化土体结构性是解决岩土问题的核心”这一论断的正确性。

关键词： 季节性冻土   高速铁路地基   冻融循环   列车动载   结构性量化指标   沉降  

摘要： 随着我国铁路网建设的高速发展,穿越季节性冻土区的铁路数量及行车速度都在不断提高,高铁地基沉降所引发的危害也愈加严重,虽已引起人们的重视,但相关研究尚未深入,尤其从量化季节性冻土结构性角度研究高铁地基沉降问题目前国内外未见相关报道。 论文以哈大线高速铁路沈阳段为研究实例,结合现场监测、室内试验、冻融循环试验、季节性冻土动三轴试验,利用应变能、J积分、土体动力学、热力学、能量转化等相关理论知识和MIDAS数值模拟软件,从量化季节性冻土结构性角度完成了季节性冻土区冻融循环与列车动载耦合作用下高铁地基沉降规律研究。建立了综合考虑季节性冻土变温冻结、恒温冻结、变温融化、恒温融化等过程的结构性量化指标,实现了考虑土体结构性的三场耦合;利用施工期的实际沉降监测值验证了量化指标计算地基土体沉降量的合理性;指明了土体结构演化过程中,结构可稳性与结构可变性同时存在于同一状态下的土体中,只是不同状态变量(荷载、含水量、孔隙比等)下,结构可稳性与结构可变性的强弱不同;在半对数坐标下,得出结构性量化指标与土体应变满足线性相关的结论,并确定了相关系数;通过冻融过程土体微结构观察得出在没有补给水源的情况下,土中水分在冻结过程中也会出现局部的分凝现象以及土中盐类经一个冻融循环后发生重新分布的结论;将冻融循环次数引入量化指标方程,利用其计算出不同冻融循环次数对应的冻融循环与列车动载耦合作用下高速铁路地基的累积沉降量,并与MIDAS数值计算结果相对比,证明了量化指标计算冻融循环与列车动载耦合作用下高速铁路地基沉降的可行性;通过均匀设计试验,得出季节性冻土区换填法防冻害措施的最佳值为:置换层深度在冻融影响范围内50%～60%;置换层厚度为冻融影响范围的20%～25%;地下水位应在冻融影响范围之外。