关键词： 沥青混合料   橡胶颗粒   路用性能   冻融循环  

摘要： 为了研究橡胶颗粒沥青混合料的耐久性能,采用SMA-13级配试件的多次冻融试验方法,测试了掺3%橡胶颗粒的高粘改性沥青(RHVA)和SBS改性沥青(RMA)两种橡胶颗粒沥青混合料的高温、低温、抗飞散以及抗水损害等路用性能。结果表明,高粘改性沥青和SBS改性沥青的橡胶颗粒沥青混合料表现出优异的综合性能,高粘改性沥青的低温性能提升约8%,经10次反复冻融循环作用后,两种沥青混合料的路用性能仍满足规范技术要求,均具有较好的耐久性能,而RHMA混合料较RMA混合料表现更优的综合性能,更适合严寒环境,在防冰雪灾害道路工程中,可作为抑制冻结铺装路面优选的沥青结合料。

关键词： 混凝土   冻融循环   孔隙缺陷   随机骨料   热力耦合  

摘要： 目的 基于细观尺度理论,对冻融循环作用下不同孔隙缺陷的混凝土抗压强度进行参数化研究。方法 制作不同孔隙缺陷的混凝土立方体试件,并进行冻融循环加载试验;运用Python驱动ABAQUS内核,建立三维球形和椭球形随机骨料模型;通过模拟与试验对比分析两种骨料模型对混凝土抗压强度的影响,进而选取效果更优的骨料模型进行含缺陷混凝土的热-力学数值模拟分析。结果 椭球形随机骨料模型的模拟结果与试验数据更吻合;相同冻融循环次数下,含5%孔隙缺陷相比于不含孔隙缺陷混凝土的抗压强度、初始弹性模量明显下降。结论 骨料几何形状对混凝土抗压强度影响较小,孔隙缺陷对冻融环境下混凝土的力学特性具有不可忽视的影响。

关键词： 硫酸盐侵蚀   冻融循环   耐久性能   水工混凝土  

摘要： 为解决北方寒区长期受盐离子侵蚀及冻融循环造成的水工构筑物服役年限衰减问题,将室内加速试验与工程实践相结合,通过耐久性试验探讨了不利因素耦合作用下混凝土抗压强度、质量和动弹模量等指标变化规律。结果表明:在冻融循环—硫酸盐侵蚀下混凝土的抗压强度、质量及其动弹模量显著减小,为有效抵抗这种耦合破坏作用设计水胶比不宜>0.32;试验结果可以准确反映工程实际状况,为改善水工混凝土特别是复杂环境下的耐久性能提供数据参考。

关键词： 纤维混凝土   冻融循环   气孔结构   宏细观关系   抗压强度   冻融损伤  

摘要： 为探究冻融循环下混杂纤维混凝土宏细观特性的关联性,开展以冻融循环周次及纤维体积掺量为变量的快速冻融循环试验。试验结果表明,不同冻融循环周次下,抗压强度与含气量、气泡间距系数及气泡平均弦长呈正相关关系、与气孔比表面积呈负相关关系,而冻融损伤量与气孔参数则呈相反规律,且均呈近似线性变化;冻融循环周次越大,抗压强度越低、冻融损伤量越大、含气量、气泡间距系数及气泡平均弦长也越大,而气孔比表面积越小;混杂纤维的掺入,优化了气孔结构,提高了抗冻性。

关键词： 粉煤灰砂浆   冻融循环   动弹性模量   抗压强度  

摘要： 冻融大气环境下粉煤灰砂浆的力学性能对砖砌体结构具有重要的影响。在不同冻融循环次数作用下,通过改变粉煤灰掺量,研究粉煤灰砂浆试块的质量损失率、动弹性模量及抗压强度等指标的变化。结果表明,随着冻融循环次数的增加,不同粉煤灰掺量的砂浆试块质量均减小;冻融循环次数相同情况下,粉煤灰砂浆的动弹性模量比水泥砂浆的小,且随着粉煤灰掺量的增加,其动弹性模量降低的愈明显;各砂浆试块的抗压强度均随冻融循环次数的增加而降低,但掺入适量粉煤灰,有益于砂浆的抗压强度。

关键词： 道路工程   橡胶颗粒   冻融循环   应力-应变曲线   切线模量   切线泊松比  

摘要： 在季节性冻土区,冻融作用将改变桩周土体的强度,并诱发桩基发生病害,研制桩周土体置换材料,探明温度及冻融循环对其力学特性的影响机理,对于季节性冻土区桩基冻融与冻胀病害的防治非常必要。利用橡胶颗粒、砂和聚氨酯胶黏剂制作试样;开展不固结不排水三轴压缩试验,获得不同条件下橡胶-砂胶结材料试样的应力-应变曲线;并通过非线性拟合和回归分析,建立试样切线模量和切线泊松比与轴向、径向应变之间的拟合关系式;据此分析了橡胶-砂胶结材料试样在不同的冻融循环次数、温度及围压等条件下的力学特性。结果表明:橡胶-砂胶结材料试样的应力-应变曲线没有峰值点,为典型的应变硬化型材料;橡胶-砂胶结材料的切线模量介于2.0~9.0 MPa之间,温度对试样破坏强度和切线模量的影响较大,而冻融循环次数和低围压对试样破坏强度和切线模量的影响相对较小;橡胶-砂胶结材料试样的切线泊松比介于0.50~0.75之间,径向应变越大,切线泊松比也越大。相对而言,切线泊松比受冻融循环次数、温度及低围压的影响并不明显,可忽略不计。橡胶-砂胶结材料有望为季节性冻土区桩基冻融与冻胀病害防治提供支撑。

关键词： 冻融循环作用   岩桥   力学参数   数字图像相关方法   应变能  

摘要： 为研究寒区锁固型岩质边坡的破坏机制,对岩桥试件开展冻融循环试验和单轴压缩试验。以数字图像相关方法为观测手段获得加载过程中的全局应变场,分析冻融循环作用对岩桥变形破裂演化特征的影响。引入能量特征指标,探究冻融岩桥加载过程中的能量耗散和释放规律。研究结果表明:随着冻融循环次数的增加,试件抗压强度和弹性模量逐渐劣化;冻融循环作用未改变最终破坏模式,均表现为剪切裂纹贯穿中部岩桥造成的失稳破坏。冻融循环作用促进应变集中带的出现和扩展,加剧裂隙周边的应变集中程度。随着冻融循环次数的增加,试件储能极限和应变能峰后转化率逐渐降低,说明冻融循环作用减缓能量耗散和释放;试件最终破坏与能量转化密切相关,储能极限和应变能峰后转化率越大,试件脆性破坏越显著。

关键词： 多次冻融循环   粉砂   螺旋锚   冻拔位移  

摘要： 目前螺旋锚基础在寒区电力工程中得到初步应用,然而季冻区螺旋锚的冻拔稳定性研究有限,尤其缺少针对输电线路基础受力工况的冻融循环试验研究。因此,针对粉砂中螺旋锚冻拔性能进行了室内封闭系统单向冻融循环模型试验,探讨锚几何尺寸、锚顶约束条件、冻融循环次数及冻结边界温度对螺旋锚冻拔位移发展规律的影响。结果表明,锚盘埋于冻深线以下时,冻拔位移量与锚的抗拔承载力基本相关,未冻土中锚的上拔承载力越大,其冻拔位移越小;承载力相近时,锚盘间距小对抗冻拔有利。锚顶自由时,升温锚顶位移部分恢复;而锚顶作用上拔荷载时,升温过程中上拔位移仍持续发展。大盘径锚和小间距多盘锚抗冻拔效果好,在第3次冻融循环后位移增量趋于稳定。在封闭系统下,相同的冻结时间,冻结边界温度降低会增大锚杆切向冻拔力,从而加剧冻拔位移的发展。所得结论可为季冻区螺旋锚基础设计提供一定参考。

关键词： 冻融循环作用   高掺量石粉-混凝土   玄武岩纤维  

摘要： 为了研究冻融循环作用对玄武岩纤维增强高掺量石粉-混凝土力学性质的影响,通过冻融循环试验、无侧限抗压强度试验以及非线性超声波测试,研究了高掺量石粉对混凝土无侧限抗压强度的影响,在此基础上探讨了养护龄期、纤维掺量、纤维长度、冻融循环次数等参数对玄武岩纤维增强高掺量石粉-混凝土力学性质的影响。研究结果表明:冻融循环作用对混凝土的强度影响较大,而添加玄武岩纤维可以有效缓解混凝土在冻融循环条件下的强度损失,提高其抵抗冻融破坏的能力;在试验条件下,最优纤维掺量为5 kg/m^(3),最佳纤维长度为12 mm;另外,养护龄期的延长有助于提高混凝土的无侧限抗压强度,且同一冻融循环次数下,养护龄期为76 d的试块强度要高于养护龄期为28 d的试块;通过非线性超声波测试,得到试块的声波交流有效值随着冻融循环次数的增加而大幅度衰减,同一冻融循环次数下,掺入玄武岩纤维的试块的交流有效值略高于未掺入纤维的试块。对玄武岩增强高掺量石粉-混凝土在严寒地区的工程应用提供一定参考。

关键词： 红黏土   冻融循环   三轴压缩试验   电镜扫描试验   分形维数  

摘要： 随着我国城镇化与现代化的不断发展,越来越多的地基项目遭受着酸溶液侵蚀与冻融循环作用的危害。为研究酸性环境与冻融循环耦合作用对红黏土力学强度与稳定性影响,通过室内力学试验测定出红黏土的基本物理参数,同时制备水化学溶液与三轴试样,对不同水化学浓度和不同冻融循环次数的三轴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,通过扫描电子显微镜(SEM)试验从微观角度研究酸蚀-冻融循环耦合作用下红黏土内部结构破坏,通过MATLAB软件对微观图像进行处理,分析红黏土孔隙变化规律,并结合分形理论从微观角度分析红黏土损伤劣化机理。得到以下主要结论: (1)红黏土未与酸溶液反应时,其应力-应变曲线为应变硬化型,在与盐酸溶液反应后,应力-应变曲线逐渐转变为应变软化型,同时随着酸溶液浓度的增大,应力-应变曲线中的软化特性更为突出。而酸溶液试样在冻融循环作用后,应力-应变曲线重新转变为应变硬化型。 (2)酸性溶液与冻融循环作用都会使土体的抗剪强度降低,在冻融1次之后,红黏土试样的抗剪强度就出现了较大幅度的下降,而在冻融循环5次之后,下降幅度变缓;变形模量与黏聚力随着冻融循环次数的增加而减小,而内摩擦角随冻融循环次数的增加变化规律不明显。 (3)通过电镜扫描试验(SEM)发现,在酸溶液侵蚀与冻融循环耦合作用下,红黏土内部裂隙与孔隙会增长变大,同时内部颗粒间的联结形式受到破坏,颗粒之间的接触方式从面与面接触逐渐变为点与面的接触。 (4)基于MATLAB分析软件的图像处理技术对红黏土试样的微观结构图像进行了数字化处理,提取并分析了酸溶液侵蚀及冻融循环作用下红黏土的微观结构特征参数。红黏土平面孔隙度随着冻融循环次数的增加而增加,酸溶液的侵蚀与冻融循环作用都会使红黏土试样的分形维数逐渐增高,说明红黏土试样在这两者耦合作用下内部结构变得更为复杂。 (5)结合抗剪强度、平面孔隙度与分形维数进行综合分析,酸性溶液对土体胶结物和矿物成分的侵蚀与冻融循环作用产生的冻胀力会破坏土体内部结构,增大土体的孔隙面积,从而影响土体强度。冻融循环作用是土体孔隙度增大的主要因素,酸溶液对平面孔隙度的影响程度相对较小;且在前5次冻融循环时,土样结构孔隙增长最快,5次冻融循环后,孔隙增长幅度变缓。