关键词： 冻融循环   改良粉砂土   石灰   微观机制  

摘要： 通过击实试验、无侧限抗压强度试验,研究了不同石灰含量、冻融循环次数对石灰改良粉砂土的击实特性、无侧限抗压强度的影响规律,探讨了石灰改良粉砂土的作用机制。结果表明,石灰含量对粉砂土的击实特性存在显著的影响;石灰含量、冻融循环次数对改良粉砂土的无侧限抗压强度影响较大;无侧限抗压强度随石灰含量的增加而增加,而随冻融循环次数的增加而减小;石灰主要是通过离子交换、结晶、火山灰及碳化等作用改善土体的内部结构,进而增强其力学性质。

关键词： 黄土   冻融循环   SH固化剂:抗压强度   抗剪强度   黏聚力   内摩擦角  

摘要： 西北和华北地区广泛分布的黄土受到季节性冻融循环的破坏,导致黄土构筑物强度逐渐降低,引发各种不良问题。采用新型高分子固化剂(SH)对黄土进行固化,开展室内冻融循环对固化黄土抗压、抗剪强度影响的试验研究。结果表明:加入固化剂SH可以显著提高黄土的抗压强度,SH掺量越高,黄土抗压强度提升越大,经冻融循环后强度损失率越小,质量损失率越低,试样完整性越好;固化黄土的抗剪强度随冻融循环次数增加而减少,冻融循环对黏聚力影响明显;固化黄土经历3~4次冻融循环后黏聚力与内摩擦角下降最大,5次后下降幅度减小并渐趋于稳定。试验结果为固化剂SH在黄土冻融区的推广及应用提供参考,并为黄土冻融区治理提供一些理论依据。

关键词： 水泥细度   砂浆   抗冻性   冻融循环试验   损伤模型  

摘要： 为研究水泥细度对水泥砂浆抗冻性能的影响,对3种不同水泥细度的水泥砂浆试件进行了抗冻性试验,对比分析水泥细度对水泥砂浆抗压强度、电阻率演化特性的影响规律,建立了相应的冻融损伤模型。结果表明:适当增加水泥细度可以提高砂浆的抗冻耐久性,过度提高水泥细度对抗冻性的提高没有帮助,不同水泥细度的砂浆抗压强度大致呈指数衰减。砂浆的冻融破坏是由表及里逐渐加大的一个过程,不同深度的电阻率与冻融次数间的也是呈指数衰减。

关键词： 冻融循环   砂岩   巴西劈裂   声发射   损伤演化方程   数值模拟  

摘要： 冻融岩石抗拉强度是寒区岩土工程结构稳定性评价的关键力学指标。本文以砂岩为研究对象,开展冻融循环作用下砂岩抗拉性能劣化机理研究,对于寒区岩土工程稳定性评判具有理论意义和实践意义。完成了两种粒径砂岩不同冻融循环次数巴西劈裂声发射实时试验。随着冻融循环次数的增加,两种粒径砂岩抗拉强度均减小;细粒砂岩破坏模式为中央劈裂,粗粒砂岩为非中央劈裂;冻融循环作用下砂岩巴西劈裂损伤具有连续演进的特征,关键时刻损伤发育速度有突变。冻融循环为5次时损伤速度增大,声发射能量与事件频率出现突增。随冻融循环次数增加,砂岩破坏呈现由脆性破坏向延性破坏转变的趋势。高能声发射事件多发于损伤快速扩展期,可作为损伤传导和加剧的重要参照。振铃计数和累计能量同步大幅度激增至更高数量级是冻融砂岩破坏失稳时间域的前兆信息。随冻融循环次数增加,b值先降低后增大,可反映出砂岩破坏模式,由内部大裂隙破坏转变为持续小裂隙破坏。完成了两种粒径砂岩在不同冻融循环次数下的细观损伤观测试验,实现了冻融岩石CT图像的伪彩色增强技术,伪彩色增强技术提高了 CT图像的视觉分辨率。伪彩色增强图像中的细观结构和损伤信息,表明冻融循环作用下砂岩损伤扩展始于初始损伤。在裂缝形成和扩展阶段之后,冻融损伤逐渐增大,岩石的有效承载面积不断减小。完成了两种粒径砂岩在不同冻融循环次数和不同加载速率下及三种粒径砂岩在0次冻融循环下的巴西劈裂破坏过程数值模拟。随着冻融循环次数的增加,抗拉强度呈现下降趋势;随着粒径的增加,抗拉强度呈现下降趋势;随着加载速率的增加,抗拉强度呈现增大趋势。细粒砂岩经历20次冻融循环后,加载速率效应不再明显,随加载速率增加抗拉强度变化很小。声发射事件初始位置与岩石裂纹扩展的初始位置相同,岩石声发射事件开始出现时,并没有明显的裂隙产生,裂纹扩展方向与声发射扩展方向相同,并且基本在同一路径上。

关键词： 混杂纤维混凝土   盐冻循环   氮吸附   损伤度   盐冻损伤模型  

摘要： 严寒盐渍土地区的混凝土长期遭受盐冻侵害,造成其安全性和耐久性能严重下降,因此混凝土的盐冻损伤问题一直是国内外土木工程领域研究的重点。已有研究表明:在混凝土中掺入钢纤维或聚丙烯纤维能有效地提高混凝土阻裂和增韧能力,改善混凝土盐冻破坏。目前,国内外学者对单一纤维混凝土在氯盐或硫酸盐中冻融循环作用下抗盐冻性能的研究比较集中,而对混合盐溶液和冻融环境下混杂纤维混凝土的损伤规律以及模型研究较少。因此,本文以盐冻次数、纤维种类及掺量作为试验变量,对混合盐（3.5%Na Cl+3.5%Na2SO4）和冻融循环耦合作用下C40的混杂纤维混凝土进行基本力学性能试验和氮吸附试验,其主要研究内容如下:（1）混杂纤维混凝土的抗盐冻耐久性能研究。每隔25次盐冻循环至200次结束,对5组不同纤维配比（钢纤维SF:0.8%和1.2%;聚丙烯PPF:0.11%）的混杂纤维混凝土立方体试件和小梁抗盐冻耐久性进行了试验研究,从表观形态、质量损失率、相对动弹性模量3个抗盐冻评价指标进行了分析,探讨盐冻次数和纤维种类及掺量对混杂纤维混凝土的抗盐冻耐久性影响。（2）盐冻循环作用下混杂纤维混凝土的基本力学性能研究。每隔50次盐冻循环,对5组混杂纤维混凝土进行了基本力学性能试验,分析了试件的破坏形态及强度损失规律,探讨了盐冻次数和纤维种类及掺量对混凝土抗压、劈拉及抗折强度的影响机理。同时,在Qiana模型基础上进行改进,考虑到冻融循环次数n=0这一个边界条件,建立了盐冻循环作用下纤维混凝土的强度衰减模型。（3）盐冻循环作用下混杂纤维混凝土的微观孔结构研究。对混杂纤维混凝土进行了氮吸附试验,分析了盐冻循环作用前后的孔径分布、BET表面积、累计孔体积、最可几孔径的变化情况,探讨盐冻循环作用和纤维的掺入对混杂纤维混凝土的微观孔结构的影响。并且,对盐溶液与冻融作用两者复合损伤机理进行分析研究。（4）盐冻循环作用下混杂纤维混凝土损伤分析。引入损伤度D（n）来描述盐冻造成混凝土试件内部的损伤程度,提出基于Weibull分布的混杂纤维混凝土盐冻损伤演化模型,并结合力学衰减模型,得出混杂纤维混凝土盐冻损伤度由相对强度表达的演化方程。

关键词： 碾压混凝土   细观分析   动态力学性能   CT扫描   冻融循环  

摘要： 碾压混凝土大坝由于工程造价低、水泥用量少、施工速度快等优点,已被多个国家广泛使用。近些年来,碾压混凝土亦在我国东北及西北等寒区得到运用,其长期的服役性极大受限于寒区复杂的冻融环境。鉴于寒区碾压混凝土在动态荷载作用下力学特征的重要性,本文采用宏观和细观相结合的方法,开展了快速冻融循环试验、动态力学加载试验,研究了冻融循环、应变速率和围压对碾压混凝土力学性能的影响,并辅之于CT扫描技术,深入揭示了其破坏损伤的细观机理,为提升碾压混凝土大坝在寒区冻融及动态荷载耦合条件下提供借鉴,进而为寒区碾压混凝土筑坝技术应用提供参考。主要研究内容如下:(1)碾压混凝土质量损失随冻融循环次数的增加而上升。经过冻融25次后,质量损失率为0.26%,随着冻融增加到75次,累计质量损失达到了2.57%,远远小于国家标准的百分之五。(2)碾压混凝土应力-应变曲线在弹性阶段和局部变形阶段的斜率增长相近,均具有明显的峰值点。(3)同一围压作用下,峰值应变与冻融循环次数呈正相关,与应变速率的加快也呈正相关;冻融循环相同时,高应变速率的围压效应对峰值应变的增长更显著。(4)对于碾压混凝土抗压强度而言,应变速率影响程度最大,围压影响次之,冻融影响程度最小。(5)碾压混凝土经历冻融循环试验后的孔隙率呈线性增长,冻融25次和50次的孔隙增长率分别为27%和63.3%。冻融后不同孔径的孔隙占比均增长,孔隙体积小于0.01mm的数量占总孔隙数量的比例最大,孔隙体积大于10mm的占比最小,孔隙大多在1mm以下的范围。

关键词： 蒸压轻质混凝土   含水率   干湿循环   冻融循环   SHPB  

摘要： 在国家双碳政策的框架下,大力发展装配式建筑,能够有效的节约能源,减少碳排放,提高施工效率,并实现建筑产业化升级。在装配式结构建筑中,蒸压轻质混凝土可以作为内墙内嵌在建筑中,也可以作为外墙外挂成为围护结构,在建筑的节能保温等方面具有显著作用。论文通过蒸压轻质混凝土在不同含水率、不同干湿循环次数以及不同含水率—冻融循环次数耦合下,进行单轴压缩试验、SHPB(split Hopkinson pressure bar)冲击压缩试验和微观试验,研究蒸压轻质混凝土在不同环境作用下力学性能的影响。(1)在不同含水率和干湿循环次数的单轴压缩试验中,得到蒸压轻质混凝土抗压强度和弹性模量,探讨了抗压强度、弹性模量与含水率、干湿循环次数之间的变化规律。结果表明,抗压强度和弹性模量在含水率从0%增加到20%时,从3.01MPa下降到2.10MPa,而含水率20%增加到50%时,强度只下降0.15MPa,降低速率由快到慢并趋于稳定。干湿循环在10次时,抗压强度从3.35MPa增加到4.73MPa,因为水化反应在不断进行,水化产物不断增多,并填补试件中的微小裂缝使强度增加;干湿循环次数从10次到30次时,强度从4.73MPa下降到4.13MPa,因为干燥收缩作用在干湿循环次数增加下,不断加强,使试件中产生微裂缝导致抗压强度有所下降。(2)在SHPB试验中,得到了不同含水率、干湿循环次数以及含水率—冻融循环次数耦合下,蒸压轻质混凝土峰值应力和吸收能,探讨了峰值应力与含水率、干湿循环次数以及含水率—冻融循环次数之间的变化规律。结果表明,随着含水率的增加,峰值应力先从6.15MPa增加到6.31MPa,再从6.31MPa下降到4.96MPa,呈现先上升后下降的规律;吸收能先快速下降,再缓慢下降规律。随着干湿循环次数增加,峰值应力与吸收能都呈现先上升后下降的规律。在含水率—冻融循环次数耦合条件的变化条件下,在含水率一定的条件下,冻融循环30次都会使试件的强度下降20%左右;在冻融循环次数一定的条件下,含水率从干燥到10%时,峰值应力会有一个快速下降,而含水率大于10%时,峰值应力下降缓慢。(3)在微观试验中,托贝莫来石的衍射峰逐渐增强,反映了在试验过程中水化反应一直在进行,形成大量托贝莫来石,作为填充材料,使得强度得到加强。从电镜中也能明显看到在裂缝处大量托贝莫来石的形成。有力地证明了水热反应一直在进行。图46 表7 参93

关键词： OGFC   冻融循环   劈裂性能   弯拉性能   高温性能  

摘要： 海绵城市的兴起大力推动了我国大空隙沥青路面的发展,OGFC沥青路面则是目前应用最广泛的大空隙沥青路面。频繁的冻融循环势必影响OGFC沥青路面的使用性能,而现有的研究对OGFC沥青路面的抗冻能力涉及又较少,因此,本文研究了OGFC沥青混合料在冻融循环作用下的性能衰变规律,为OGFC沥青路面于冰冻地区的使用提供一定的参考。本文进行的主要研究及结论如下:1.为制得低温性能优良的胶结料,通过测力延度试验,对比了SBS+HVA复合改性沥青及SBS+橡胶粉复合改性沥青的低温性能,对SBS+HVA复合改性沥青的复掺配比进行了研究。试验结果表明:SBS+HVA复合改性沥青韧性比远大于SBS+橡胶粉复合改性沥青,SBS+HVA复合改性沥青在低温下具有更好的柔韧性,低温性能更优;对SBS+HVA复合改性沥青的配比研究表明,SBS掺量为4%、HVA掺量为10%,复合改性沥青低温性能最优。2.为研究冻融循环作用下OGFC沥青混合料劈裂性能变化规律,通过马歇尔冻融劈裂试验,对不同油石比、不同设计空隙率的混合料在不同冻融循环次数作用下的劈裂性能进行了研究。试验结果表明:前4次的冻融循环作用下,OGFC沥青混合料劈裂强度衰减明显,而后随着冻融循环次数的增多,劈裂强度下降趋势减缓并逐渐趋于稳定。最佳油石比(4.5%)的混合料各个冻融循环次数下的劈裂强度最高,残留强度比也最大。混合料设计空隙率越大,冻融循环作用对混合料劈裂性能的影响越显著,混合料抵抗冻融破坏性能越差。3.为研究冻融循环作用下OGFC沥青混合料弯拉性能变化规律,通过小梁弯曲试验,对不同油石比、不同设计空隙率的混合料在不同冻融循环次数作用下的弯拉性能进行了研究。试验结果表明:前期的冻融循环作用下,混合料弯拉强度、弯拉应变及弯曲劲度模量下降速率较快,而后随着冻融循环次数的增多,弯拉强度、弯拉应变及弯曲劲度模量下降趋势减缓并逐渐趋于稳定。油石比的研究表明,适当的增大油石比可以提高混合料的抗冻性能。混合料设计空隙率越大,其抵抗冻融破坏的能力越弱,设计空隙率过大,混合料抗冻性能及弯拉性能将显著丧失。4.为研究冻融循环对OGFC沥青混合料高温性能的影响,通过高温车辙试验,对不同油石比、设计空隙率的混合料在不同冻融循环次数作用下的高温性能进行了研究。试验结果表明:最佳油石比的混合料高温性能最优,增大和减小油石比都会使得混合料动稳定度降低;随着油石比的增大,混合料的动稳定度损失率减小。设计空隙率增大,混合料的动稳定度呈现先增后减的趋势,动稳定度损失率增大。综合分析得出,适当的增大油石比可以提高混合料的抗冻性能;OGFC沥青混合料设计空隙率不宜过大,本次研究中21%设计空隙率的混合料劈裂、弯拉及高温性能均较为良好,相较而言亦展现出较好的抗冻能力;过大的设计空隙率将严重降低混合料的抗冻性能,在实际工程应用中应予避免。

关键词： 复合保温一体板   冻融循环   抗拉强度   衰减曲线   影响因素  

摘要： 随着经济发展,保温节能要求越来越高,复合保温一体板作为一种新型的复合保温板逐渐被大家认知并使用。此种保温板具有保温防火于一体的优良特点,由于是新型的复合保温材料,它的耐冻融性能没有相关研究。因此本文针对复合保温板的耐冻融性能进行研究。通过对华北地区市面上现有的复合保温一体板原材料及生产工艺等进行调研分析、归类,确定了冻融循环试验方案,主要包括保温板冻融循环次数的确定、试件组数的确定、保温板的冻融循环时间的确定等;在实验室对冻融循环后的试块进行拉拔试验,通过数据分析得到LS-1、LS-2型及沟槽复合保温板耐冻循环后的拉伸粘结强度衰减曲线都分为三个阶段,并根据试验数据分析并讨论了保温板吸水量、生产工艺、保护层材料、冻融循环时间等对耐冻融循环性能的影响。经过试验数据分析可得LS-1保温板耐冻融性能最好。通过研究复合保温板的冻融性能,为保温一体板在实际工程中的耐冻性、安全性提供理论依据。

关键词： 全灌浆套筒   灌浆料   冻融循环   破坏形态   极限荷载位移   应变分布  

摘要： 近年来,海岸和海口附近修建的建筑和桥梁数量不断增加,大多采用预制拼装的施工方式。由于近海环境的建筑结构,受冻融循环作用的影响导致力学性能衰减引起结构耐久性降低。所以,研究冻融损伤就显得尤为重要。其中,保证结构安全稳定的关键在于预制拼装构件之间连接节点的性能,正因如此,套筒灌浆连接技术作为钢筋连接方式之一已经成为学术界的重点研究方向。论文对全灌浆套筒连接构件在冻融循环作用下的连接性能进行了试验研究,探究预制结构中全灌浆套筒连接构件的抗冻耐久性。主要研究内容和成果有以下几个方面:(1)按照规范要求制作40 mm×40 mm×160 mm棱柱体灌浆料试块和标准全灌浆套筒接头试件,对灌浆料进行流动度试验、质量检测、抗折强度试验、抗压强度试验以及灌浆套筒连接试件的单向拉伸试验;(2)观察试件破坏形态,经冻融循环作用后,位于端口处的灌浆料由锥形破坏转变为灌浆料破碎。套筒连接件可能出现钢筋拉断、钢筋刮犁式拔出和套筒滑丝三种破坏形态。本次试验中全灌浆套筒接头试件在经过75次冻融循环以内全部为钢筋拉断破坏,当达到100次冻融循环时部分试件出现钢筋刮犁式拔出破坏。(3)冻融循环作用会对全灌浆套筒接头试件的破坏位移、极限承载力和极限粘结强度均造成一定程度的影响。与常温养护下套筒接头试件相比,经冻融循环作用的试件平均破坏位移增加了约6%～35%;冻融循环次数越多,极限承载力下降幅度越大;在经过75次的冻融循环过后,试件的极限粘结强度平均下降了3.7%至10.3%。(4)本文选用ABAQUS有限元软件对套筒试件进行了模拟分析。通过建立冻融循环作用下全灌浆套筒的有限元模型,分析套筒接头试件在经过冻融循环作用后的极限承载力、破坏形态、灌浆料损伤深度等变化规律,从而验证试验结果。该论文有图72幅,表13个,参考文献87篇。