关键词： 冻融循环   微波加热   膨胀土   MATLAB软件   微观特性  

摘要： 文章针对冻融循环作用下微波加热处理膨胀土的有效性问题进行相关试验测试,利用工业微波炉对膨胀土分别进行不同时间微波高温加热改良,对经过0、1、3、6、10次冻融循环作用后的试样进行体积变形、抗压强度、X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)和微观结构试验。结果表明:在最佳含水率下,不同微波加热时间下的试样在冻融循环过程中均表现为“冻缩融胀”;冻融循环作用下微波加热后的膨胀土试样无侧限抗压强度和弹性模量均随冻融循环次数增加而降低,尤其在开始阶段影响最大;相同冻融循环次数下,微波加热改良后的膨胀土土体强度和弹性模量均随微波加热时间增加而增加,微波加热作用有效地降低了冻融破坏作用;冻融循环作用对微波加热膨胀土试样微观孔隙面积的影响呈现随冻融循环次数的增加,大孔隙面积占比增多,而小孔隙减少,表明冻融循环作用对土体结构性影响很大。

关键词： 钢纤维混凝土(SFRC)   冻融循环   抗冲击性能   峰值应力   峰值应变  

摘要： 采用分离式霍普金森压杆装置(SHPB)开展了冻融循环作用下钢纤维混凝土(SFRC)的动态受压力学性能试验,研究了冻融循环次数(0~100次)和钢纤维掺量(0、1%、2%、3%)对SFRC动态受压力学性能的影响。结果表明:随着冻融循环次数的增加,试件的动态抗压强度基本呈减小趋势,峰值应变增大;随着钢纤维掺量的增加,试件的动态抗压强度先增大后减小,峰值应变基本呈增大趋势,建议钢纤维最佳掺量为2%。

关键词： 粉质黏土   边坡滑塌   冻融循环   裂隙演化   裂隙含量  

摘要： 近年来，吉林省高速公路边坡滑塌事件频发，严重威胁着高速公路的正常运营。因此，于高速公路边坡滑塌现场取土，进行了静压法和泥浆固结法的对比，最终选择泥浆固结法制取试样，开展了不同工况下试样的冻融循环与CT扫描试验，并使用伪彩色图像处理技术对冻融循环作用下黏土的裂隙演化规律进行了定性分析；使用裂隙含量和裂隙长度对冻融循环作用下黏土的裂隙演化规律进行了定量表征。研究结果表明：随着冻融循环次数的增加，试样裂隙分布特点明显，横截面各层位均呈现出裂隙由外向内径向演化的规律，且裂隙大多呈环状分布，纵截面上裂隙存在由上至下沿着深度方向演化的趋势；冻结温度越高，试样经历一定冻融循环次数后产生的裂隙就越少，裂隙体积含量也越小；固结时的上覆压力对试样后续冻融循环中裂隙生长情况影响有限，但上覆压力增大到一定程度则抑制了裂隙的产生与发育。边坡土体裂隙发育并非只受初始空隙结构的影响，还受冻融循环次数等多种因素叠加的影响。在冻融循环过程中，试样会产生新的微小裂隙；多次冻融循环会使得裂隙结构逐渐扩张发育，并趋于复杂；土体的初始裂隙结构越复杂，多次冻融循环后其长裂隙数量就越多。

关键词： Weibull分布   应力-应变曲线   冻融循环   本构模型  

摘要： 为探究冻融循环作用下混凝土结构及构件的力学性能演化规律，采用等效应变假设和Weibull统计分布理论，建立了混凝土损伤演化方程；分析不同冻融循环次数下混凝土单轴受压性能的试验数据，得到了Weibull分布的形状参数和尺度参数，推导出冻融循环作用下混凝土单轴受压损伤本构方程。理论曲线和试验曲线对比分析表明：建立的模型能有效地描述冻融循环后混凝土单轴受压状态下的损伤过程。

关键词： 再生骨料自密实混凝土   应力-应变曲线   冻融循环   损伤模型  

摘要： 为研究在冻融环境下再生骨料自密实混凝土（RCASCC）的损伤变化规律，进行了冻融试验，并根据不同冻融循环次数（0次、25次、50次、75次、100次、125次、150次）下再生骨料自密实混凝土质量损失率、相对动弹性模量及抗压强度损失率，同时对RCASCC损伤程度的定量分析。进一步分析了冻融循环作用下再生骨料自密实混凝土棱柱体的应力-应变曲线的变化规律；然后，基于等应变理论及Weibull损伤理论，建立了以动弹性模量表示的冻融损伤模型，并根据经典的应力-应变曲线对冻融损伤模型进行了优化及验证。结果表明：随着冻融循环次数的增加，RCASCC质量损失率先减小后增加，相对动弹性模量及抗压强度值均逐渐减小，应力-应变曲线峰值应力随冻融循环次数的增加峰值应力逐渐减小，峰值应变逐渐增加。与试验结果比较，建立的冻融损伤模型能够较好地拟合本试验及其他学者应力-应变曲线上升及下降段，模型参数能够较好地反映混凝土的脆性及延性特征，该模型可为RCASCC在冻融环境下的试验及理论研究提供借鉴。

关键词： 矿渣基碱激发混凝土   冻融循环   力学性能   残余强度预测  

摘要： 为研究矿渣基碱激发混凝土（AAC）的抗冻性，分别制作了15个立方体试件和15个圆柱体试件，进行了最高200次的冻融循环力学性能试验。试验结果表明：冻融循环后，试样表面出现小孔，表面粗糙度增加，外观颜色变暗。随着冻融循环次数的增加，AAC的质量损失率最高达1.88%。AAC的抗压强度先增大后减小，弹性模量逐渐减小。经过50次冻融循环后，试样的抗压强度大于未冻融循环的试样。当冻融循环次数达到200次时，试样的弹性模量较未冻融循环试样下降9.7%，立方体抗压强度下降18.6%，圆柱体抗压强度下降31.2%。基于试验结果，提出了AAC冻融循环后残余强度的计算方法。

关键词： 循环冻融   麻纤维   纤维掺量   内摩擦角  

摘要： 为研究麻纤维加筋土纤维掺量和长度在冻融条件下强度和变形的特性,通过制作纤维掺量(0%、0.3%、0.6%、0.9%)和纤维长度(10 mm、15 mm、20 mm)两种变量的纤维土,测量冻融前后试样的质量、波速、抗剪强度以及无侧限抗压强度。试验结果表明:在循环冻融次数相同时,加筋土较素土在变形、力学性质上有明显的提升,在纤维含量0.6%、长度15 mm时,提升效果最佳;加筋土中加筋率对内摩擦角的影响较小。随着循环冻融次数增加,加筋土的体积收缩率增幅呈先增大后渐减小趋势,直到基本趋于稳定。

关键词： 混凝土—地基界面   冻融循环   粗糙度   剪切性能   细观损伤  

摘要： 大温差条件下塔基混凝土—地基界面的剪切力学参数变化和损伤对于输电线路的安全稳定具有重要影响。以输电塔基—地基界面为研究对象，制作三种不同粗糙度的混凝土—砂岩混合试件并开展冻融循环试验、直剪试验及SEM电镜扫描，分析混合试件在不同冻融循环次数后的质量损失率、剪切力学参数的变化规律以及剪切破坏界面的细观损伤。研究结果表明：混合试件的质量随着冻融循环次数的增加而降低，界面剪切应力峰值、黏聚力与内摩擦角随着冻融次数的增加而减小。随着粗糙度的增加，冻融循环对试件的劣化效应增大，但试件的剪切强度仍然与粗糙度呈正比。砂岩矿物颗粒和水泥砂浆结晶材料的热力学性质不同，胶结界面处在冻融循环作用下缩胀协调性失衡并受损劣化。

关键词： 超低温冻融循环   高性能混凝土   破坏特征   微观结构   损伤机理  

摘要： 在全球能源低碳转型的背景下,液化天然气(liquefied natural gas,LNG)正逐渐成为增长最迅速的能源产业之一,LNG储罐也朝着大型化和高效化模式发展。与传统的9Ni钢储罐相比,全混凝土液化天然气(all-concrete liquefiednaturalgas,ACLNG)储罐将内罐采用预应力混凝土结构替代,可使建造工期减少33%,运营效率提高15%以上。ACLNG储罐的显著特点是服役温度最低可达约-170℃,混凝土的耐超低温性能是影响ACLNG储罐长久安全服役的关键因素。 本文总结了耐超低温混凝土材料的设计要点,设计了一种高强耐低温混凝土(High Performance and Cryogenic Resistant Concrete,HPCR),进一步借助纤维强化了HPCR的耐超低温性能。在此基础上,重点探究了超低温冻融循环对混凝土压缩破断特征的影响,揭示了混凝土弯曲特性与纤维-基体界面粘结性能的关联机制,并从微观孔隙结构破坏和C-(A)-S-H凝胶纳米力学性能劣化两个角度阐明了混凝土在超低温环境下的损伤机理。主要研究成果如下: (1)从优化胶凝材料组分、剔除粗骨料和适当降低水胶比的角度设计了HPCR的配合比,研究了常规冻融和超低温冻融对混凝土相对动弹性模量、质量损失率和强度损失率等指标的影响趋势。结果表明:混凝土超低温冻融损伤效应具有典型的含水率关联性,含水率越高,损伤效应越严重。HPCR的抗冻融性能优于普通C40和C60混凝土。利用Weibull分布理论,构建了关联常规冻融与超低温冻融的等效损伤模型,实现了基于常规冻融试验结果预测混凝土超低温冻融损伤效应的目标。探究了不同类型纤维对HPCR低温韧性和抗冻融性能的影响,证实了钢纤维(SF)的增强效果、超低温稳定性和增韧效果均优于聚乙烯醇纤维和玄武岩纤维,HPCR结合钢纤维(HPCR-SF)是一种具有推广运用前景的ACLNG储罐材料。 (2)分析了声发射(AE)信号时序变化规律,揭示了超低温冻融对混凝土压缩破断损伤特征的影响。结果表明:10次超低温冻融循环后,单调压缩荷载作用下混凝土破坏过程的AE振铃计数、严重性指标(Sr)、历史指数(Hs)均有不同程度的下降,表明混凝土的破断频次,AE信号强度及其变化速率均有所降低。增幅循环荷载作用下,超低温冻融改变了混凝土破坏过程的能量流动规律,低循环应力时混凝土便出现Felicity效应,说明混凝土内部微观缺陷数量明显增加,加载初期便产生更为严重的塑性变形。提出利用b值突降和RA/AF值突增两种AE信号作为混凝土临界破断的前兆指标,二者在单调压缩和增幅循环压缩荷载条件下均具有预警混凝土失稳破坏的能力。 (3)利用四点弯曲和纤维拉拔试验,研究了超低温冻融对混凝土抗折强度和纤维-基体界面粘结特性的影响趋势。结果表明:HPCR-SF的抗折强度和纤维-基体界面粘结强度的变化趋势具有一致性。10次冻融循环后,HPCR-SF抗折强度和纤维-基体粘结强度下降幅度分别最高可达24.92%和28.94%。构建了考虑超低温冻融损伤效应的纤维拔出力学性能计算模型,该模型准确反映了超低温冻融造成的纤维-基体粘结强度降低,荷载-位移曲线弹性段斜率下降的特征。基于复合力学理论,建立了纤维-基体粘结强度与混凝土抗折强度的关联模型,模型计算值与试验值之比的平均值处于1.03～1.18之间,变异系数处于0.03～0.07之间,具有较高的精度。 (4)利用扫描电镜(SEM)、压汞(MIP)和氮吸附(NAD)测试手段全面分析了超低温冻融对混凝土内部跨尺度孔隙特征的影响趋势,借助低温量热技术(LTC)探究了超低温环境下孔隙水的相变行为。结果表明:由于浆体-骨料之间的非协调热变形,砂浆孔隙结构的损伤程度高于净浆。净浆和砂浆内部孔隙结构破坏特征存在差别,净浆孔隙结构主要受含水率影响,饱水状态下凝胶孔的破坏尤为突出,而砂浆内部则以毛细孔的破坏为主。超低温拓宽了孔隙水的相变维度,-170℃条件下凝胶孔中孔隙水存在结冰行为。饱和度影响了孔隙水相变的连续性,最终结冰量随饱和度下降而降低,但二者之间并不呈线性关系。 (5)通过纳米压痕和纳米划痕试验探究了硬化净浆中C-(A)-S-H凝胶纳米力学性能的变化趋势,基于热重(TG)、傅里叶红外光谱(FTIR)和29Si魔角旋转固体核磁(29SiMASNMR)技术揭示了超低温冻融对水化物相成分、官能团振动峰、C-(A)-S-H凝胶分子结构的影响。结果表明:超低温冻融后C-(A)-S-H凝胶弹性模量、硬度和断裂韧度均有所降低。凝胶弹性模量和硬度的下降与凝胶颗粒堆积密度的降低有关;凝胶层间水增加和层间Ca2+溢出削弱了层间键合力,造成凝胶粘聚力丧失,是凝胶相断裂韧度下降的重要原因。 本文涵盖了材料设计、性能评估以及机

关键词： 道路工程   赤泥   泡沫混凝土   冻融循环   损伤模型  

摘要： 利用铝工业副产品赤泥制备了新型赤泥基泡沫混凝土（RMFC）并结合室内冻融循环试验研究其抗冻性能，分析赤泥掺量、冻融循环次数对RMFC表面破坏形态、质量损失及抗压强度衰减的影响规律。试验结果表明：冻融循环作用下RMFC试块表面主要发生脱落、蜂窝状孔洞等破坏；随着冻融循环次数的增加，RMFC质量损失率先增加后减小，抗压强度逐渐降低。相同冻融循环次数时，RMFC质量损失率和抗压强度损失率均随赤泥掺量的增大呈先增大后减小趋势，二者在赤泥掺量为45%时达到最小值；同时满足质量损失率和抗压强度损失率抗冻性指标要求的赤泥掺量临界值为55%。以抗压强度损失率作为冻融损伤变量，发现冻融过程中不同赤泥掺量RMFC损伤演化规律均符合S型增长曲线；基于Weibull分布建立了描述RMFC冻融劣化过程的损伤模型，将模型计算值与试验结果进行了对比分析，二者吻合度较高，该模型能较为准确的描述RMFC在冻融环境下的力学性能劣化过程。