关键词： 水工混凝土   硫酸盐侵蚀   冻融循环   力学性能   损伤演化  

摘要： 针对高寒、高盐地区混凝土材料损伤劣化的问题,开展不同质量分数硫酸盐溶液侵蚀和冻融循环作用下混凝土侵蚀及力学特性试验,分析混凝土试件表观形态及质量变化、抗压强度、劈裂抗拉强度和相对动弹性模量等的演化过程,揭示硫酸盐侵蚀和冻融循环作用下混凝土损伤演化规律.结果表明:在硫酸盐侵蚀初期,混凝土内部硫酸盐与水泥水化物生成侵蚀物,可填充混凝土初始缝隙,随侵蚀物积累,试件逐渐产生微裂缝和贯穿型裂缝,其基本力学性能呈先增长后下降的趋势;硫酸盐侵蚀与冻融循环交替作用下混凝土力学性能呈下降趋势,硫酸钠溶液在侵蚀初期对冻融损害起抑制作用,随侵蚀历时增加,硫酸盐侵蚀与冻融循环相互促进,混凝土损伤演化过程可分为加速损伤、缓慢损伤和快速损伤三个阶段;盐冻交替循环8次后的混凝土试件抗压和抗拉强度较单硫酸盐侵蚀情况降低约40%,混凝土在盐冻循环作用下的损伤程度较单一硫酸盐侵蚀作用更严重.

关键词： 固废利用   烧结多孔砖   冻融循环   损伤   寿命预测  

摘要： 大宗工业固废建材化利用是工业可持续发展的一项长远战略方针,利用煤矸石、铁尾矿生产烧结砖可为内蒙古地区大宗工业固废综合利用提供新思路。针对内蒙古地区自然环境特征,对煤矸石-铁尾矿烧结多孔砖标准试件进行冻融循环试验,分析冻融前后煤矸石-铁尾矿烧结多孔砖外观、质量、抗压强度、吸水率和体积密度变化情况;基于Wiener过程对试样损伤规律进行分析,以相对质量损伤为指标建立可靠度模型,并对指标选取合理性进行验证,计算漂移系数和扩散系数求解冻融循环作用后煤矸石-铁尾矿烧结多孔砖可靠度函数曲线;利用冻融寿命预测模型对室内外冻融循环次数进行转化,并对冻融循环作用后煤矸石-铁尾矿烧结多孔在不同阈值条件进行寿命预测。结果表明:煤矸石-铁尾矿烧结多孔砖标准试件抗压强度为10.6 MPa,吸水率为13.3%,体积密度为1779.7 kg/m^(3);煤矸石-铁尾矿烧结多孔砖性能随冻融循环次数增加劣化程度加深,其质量、抗压强度、吸水率和体积密度损伤度分别为7.1%、38%、18%和3.6%,同时冻融循环后砖体表面出现隆起、微裂缝和轻微剥落现象;对可靠度函数曲线分析可知煤矸石-铁尾矿烧结多孔砖损伤符合材料破坏特点,在阈值为0.2、0.3、0.4条件下,煤矸石-铁尾矿烧结多孔砖耐久性寿命分别为11.1、35.4、85.6年。

关键词： 冻融循环   混凝土   冲击气压   应变率效应   动态力学性能  

摘要： 为探究冻融环境下不同强度等级混凝土的冲击性能,利用分离式霍普金森压杆(SHPB)试验装置,开展了对不同等级混凝土(C35、C40、C45)、不同冻融循环次数(0次、25次、50次)及不同加载气压(0.4 MPa、0.5 MPa、0.6 MPa)下的动力压缩试验,研究了冻融循环次数和不同强度等级对混凝土动态冲击性能的影响规律。试验结果表明:在相同的冲击气压条件下,试样峰值强度随着冻融循环次数的增加逐渐减小,对应的应变值有所增加,应力应变曲线有整体向右下方移动的趋势;在相同的冻融循环次数下,试样峰值强度随着应变率的提高而逐渐增大,动态强度增长因子(DIF)也相应有所提高,表现出混凝土材料具有明显的应变率效应;在冻融循环次数和冲击气压相同时,不同强度等级的混凝土试样动态单轴抗压强度、动态强度增长因子与强度等级呈正相关关系。

关键词： 冻融循环   玄武岩纤维   纤维网增强混凝土   弯曲性能   极限弯矩  

摘要： 采用四点弯曲加载的方式研究BTRC梁纤维网层数、Tex含量、冻融循环次数等因素对梁弯曲性能的影响。结果表明:布置纤维网可以提高梁的开裂荷载,但层数和Tex含量的增加对开裂荷载的继续提高影响很小;纤维网层数和Tex含量的增加,均能使BTRC梁的极限承载力和刚度不断提高;随冻融循环次数增加,梁的承载力不断降低,增加纤维网层数和Tex含量可以改善梁的冻融损伤情况,并通过SEM技术探究了冻融循环作用下纤维束与混凝土界面细观结构的变化,解释了冻融循环对纤维编织网增强混凝土的损伤现象。建立了单层纤维编织网的BTRC梁的极限弯矩计算模型,计算值与试验结果吻合得较好,可为相关的工程设计提供参考依据。

关键词： 高性能混凝土   氯盐侵蚀   冻融循环   耐久性  

摘要： 为研究海洋环境下高性能混凝土桥梁的耐久性,基于混凝土室内快速冻融试验,对高性能混凝土进行氯盐侵蚀与冻融循环耦合作用下的耐久性试验,分析混凝土在不同水胶比、粉煤灰掺量和含气量时的质量损失率和相对动弹性模量;并根据试验分析结果建立氯盐侵蚀与冻融循环耦合作用下的高性能混凝土质量预测衰减模型.结果表明:水胶比对高性能混凝土的抗盐冻性能影响显著,混凝土抗盐冻性能随着水胶比增大而降低,建议水胶比不宜大于0.45;粉煤灰的加入会降低混凝土的抗盐冻性能,掺量较高时其抗盐冻性能难以达到满足要求,粉煤灰掺量不宜高于30%;随着含气量增加,混凝土抗盐冻性能呈现先提升后降低的变化规律,建议有考虑抗盐冻要求的混凝土其含气量在4.5%~5.5%内选取.

关键词： 黄河源区   冻融循环作用   根-土复合体   黏聚力   滨河高寒草甸  

摘要： 河岸带土体的抗剪性能直接影响河岸稳定性,冻融作用对高寒草甸土体的结构和抗剪力学特性的影响直接关系到黄河源区河岸的崩退频率和横向迁移。为探究冻融作用下,黄河源区曲流河岸带含根土体抗剪强度指标的变化规律及其产生机制,通过室内重塑土冻融直剪试验,开展不同含根量和冻融循环次数对土体抗剪强度指标的影响研究。结果表明:(1)植物根系能显著增强土体黏聚力,且随根系含量增加,黏聚力增幅可达2.7%~77.9%;内摩擦角随含根量变化不明显;(2)冻融循环具有削弱土体黏聚力的作用,尤其冻融循环初期。3次冻融循环条件下,黏聚力下降最大,下降幅度达19.0%;随着冻融循环次数增加,其变化基本趋于稳定,内摩擦角则随冻融循环次数增加呈现略微增大的趋势;冻融作用对含根土体抗剪强度指标的影响较素土小,在同等冻融次数条件下,含根试样黏聚力降低幅度较素土试样小。(3)草甸植物根系能够在一定程度阻隔土体温差变化,减缓土体黏聚力下降幅度,且随含根量增加而增强,含根量达到11%时,其对土体黏聚力的削弱作用较素土小4.2%~27.7%。因此,黄河源区河岸带应加强保护滨河草甸植被,最大限度发挥根系增强河岸稳定性作用,保护河流生态。

关键词： 轻质土   冻融循环   质量损失   冻胀率  

摘要： 为研究轻质混合土在冻融循环作用下的物理和力学特性的变化规律,对不同EPS颗粒和水泥掺量下的轻质土试样进行冻融循环试验,在经历0、1、3、6、9次冻融循环时,对试样的体积、质量以及无侧限抗压强度进行测量。试验结果表明:随着水泥和EPS颗粒掺量的增加,轻质土的冻胀率和质量损失率会逐渐下降。通过无侧限抗压强度试验,得到了不同冻融循环次数下的轻质土应力应变曲线,结果表明轻质土的抗压强度会随着冻融循环次数的增加而降低,但当EPS颗粒掺量和水泥掺量提高后,轻质土抗压强度的损失速率明显降低。当EPS颗粒掺量达到2.5%时对改善强度损失改善效果不明显,可以认为2%EPS掺量为轻质土的“临界掺量”。基于数据建立了抗压强度和冻融次数之间的定量关系,两种函数均能反映在冻融循环后其抗压强度的劣化规律,为轻质土在严寒地区的应用提供了参考。

关键词： 酸蚀-冻融循环耦合作用   红黏土   常规三轴压缩试验   电镜扫描试验   抗剪强度  

摘要： 为研究酸性环境对冻土地区路基强度与稳定性影响,对不同酸性浓度和不同冻融循环次数的红黏土试样进行常规三轴压缩试验(CU),分析酸蚀-冻融循环耦合作用下红黏土力学性质损伤劣化过程,并通过扫描电子显微镜(SEM)试验识别酸蚀-冻融循环耦合作用诱发红黏土微观结构演变与损伤机理。研究结果表明:红黏土与盐酸溶液反应后,应力-应变曲线呈现应变软化型,而随冻融循环次数增加,软化特性逐渐减弱;酸性溶液侵蚀土体结构,冻融循环作用使土体结构破坏和水分迁移,二者联合作用增大土体孔隙率,从而降低土体抗剪强度,通过对变形模量与冻融循环次数的非线性拟合,表明变形模量随冻融循环次数增加呈指数型劣化规律;初次冻融循环便会对红黏土抗剪强度、变形模量与黏聚力造成大幅度影响,但在5次冻融循环后,这些力学参数下降的幅度逐渐趋于稳定;酸蚀作用会降低红黏土凝聚力和内摩擦角,相同pH值时,随冻融循环次数增加,土体凝聚力持续减弱,而内摩擦角变化规律不明显;通过电镜扫描试验的分析表明酸蚀-冻融循环耦合作用破坏红黏土微观结构和改变颗粒间联结形式,增大土体内部孔隙与裂隙,降低土体的力学承载能力,从而劣化土体力学性能。研究成果可为受酸侵蚀的寒区工程项目提供参考。

关键词： 梁桥   易损性   冻融循环   地震  

摘要： 基于冻融循环作用下混凝土力学性能退化规律,结合地震与冻融循环的不确定性,采用时变地震易损性分析方法对桥梁体系进行分析,提出了考虑冻融循环作用的混凝土梁桥地震易损性分析框架。研究结果表明,在冻融循环作用下,冻融桥墩截面的抗弯承载力和极限曲率随使用寿命的增加而退化,等效屈服曲率略有增加。随着冻融循环次数的增加,桥墩冻融区的力学性能不断退化,桥墩塑性铰从桥墩底部转移到冻融区。随着冻融循环次数的增加,桥墩与支座的地震易损性都表现出了先增大后减小再增大的现象。