关键词： 冻融循环   硫酸盐侵蚀   交替作用   碳化深度预测模型   粒子群优化算法  

摘要： 为研究冻融循环和硫酸盐侵蚀作用下混凝土的碳化性能,分别通过单一碳化试验、碳化冻融交替循环试验以及碳化、冻融和硫酸盐侵蚀试验,分析其对混凝土碳化性能的影响机理和演变规律,建立碳化、冻融循环和硫酸盐侵蚀共同作用下碳化深度预测模型,并采用粒子群优化算法实现参数优化。结果表明:混凝土碳化深度与水胶比、粉煤灰掺量、聚丙烯纤维掺量、硫酸盐溶液质量分数及交替循环次数有关,在冻融先发生的情况下对混凝土的碳化性能影响更为严重,可为考虑碳化、冻融循环和硫酸盐侵蚀共同作用下混凝土工程的设计提供参考。

关键词： BFRP筋   冻融循环   拉伸性能   压缩性能  

摘要： 本文针对冻融循环损伤后玄武岩纤维增强聚合物(Basalt Fiber Reinforced Polymer,BFRP)筋的力学性能进行研究,重点关注其在拉伸和压缩试验中的性能表现。首先对BFRP筋试件进行不同次数的冻融循环处理(0次、100次、200次和300次),然后通过拉伸试验和压缩试验对冻融损伤后BFRP筋的力学性能展开研究。试验结果表明,BFRP筋的强度(拉伸强度及压缩强度)和极限应变(极限拉伸应变及极限压缩应变)均随冻融循环次数的增加而普遍下降。而BFRP筋的弹性模量(拉伸模量和压缩模量)随冻融循环次数的增加呈现明显的先增加后减小的趋势。根据BFRP筋各类指标的劣化情况,表明BFRP筋在冻融循环下表现出较好的耐久性能,可有效替代严寒地区混凝土结构中的传统钢筋,是解决钢筋腐蚀的有效方法。

关键词： 高性能混凝土   冻融循环   玄武岩纤维   聚丙烯纤维   抗冻性能   力学性能  

摘要： 通过聚丙烯纤维(PF)、玄武岩纤维(BF)和玄武岩-聚丙烯纤维增强高性能混凝土快速冻融循环试验,从试件质量损失、相对动弹性模量、抗压强度、劈拉强度、抗折强度等角度,研究了不同体积分数的BF和PF对冻融循环作用前后高性能混凝土(HPC)力学性能的影响。结果表明:在HPC中掺入PF或BF可以明显提高HPC的抗剥蚀能力、有效缓解HPC动弹性模量的损失;PF降低了冻融前HPC的抗压强度,但延缓了冻融循环作用下HPC抗压强度下降的速度;单掺0.15%的BF时,冻融前后HPC具有最优的抗压性能;PF和BF均能提高冻融前后HPC的劈拉性能和抗折性能,混掺0.15%的PF和0.15%的BF时,提高效应最大;同等掺量的情况下,单掺BF对冻融前后HPC力学性能的增强效果大于单掺PF。

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： 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： 冻融循环   寒区   铁路   路基   力学响应  

摘要： 随着寒区铁路网线的迅速发展，铁路路基病害问题频发。为探讨寒区路基土的冻融特性及力学特性，通过实验手段，系统研究不同含水率、冻结温度和冻融循环次数对路基土冻融特性以及力学特性的影响。实验结果表明：随着含水率的增加、冻结温度的降低以及冻融循环次数增加，土样的冻胀率及融沉系数均一直增加。初始含水率越大及冻结温度越高，水分迁移越明显。随着冻融循环次数增加土样上部水分逐渐减少，下部水分逐渐增加。初始含水率为8%、10%、12%、14%时其结冰温度分别为-1.96、-1.89、-2.17、-2.06℃,初始含水率为12%时其结冰温度最低。随着含水率增加，其强度变化范围为3.63～6.15 MPa;随着冻结温度降低，其强度变化范围为3.26～6.05 MPa;随着冻融循环次数的增加，其强度变化范围为4.49～3.68 MPa。研究成果对于保障道路工程的稳定性和安全性具有重要意义。

关键词： 沥青混合料   棉秸秆纤维   干湿-盐冻融循环   空隙率   冻融劈裂强度比  

摘要： 新疆南疆是我国主要优质棉花生产区，棉花秸秆储量巨大。为拓展棉花秸秆利用途径及范围，本研究以普通沥青混合料为空白组，路用短切玄武岩纤维沥青混合料为对照组，自主设计室内加速干湿-盐冻融循环试验模拟南疆盐渍土自然环境作用下棉花秸秆纤维对AC-13型沥青混合料水稳定性能的影响；结合扫描电镜和红外光谱技术从微观角度探究棉花秸秆纤维对沥青混合料水稳定性能的改善机理。试验结果表明在同一试验环境中，随着干湿-盐冻融循环次数的增加，沥青混合料的空隙率和冻融劈裂强度比均呈现下降趋势；在相同干湿-盐冻融循环作用次数下，路用短切玄武岩纤维对沥青混合水稳定性能提升最大，棉花秸秆纤维次之，但棉花秸秆纤维的掺入明显改善了复合盐试验环境中沥青混合料抗水损伤的能力；微观分析显示混合料内部空隙的盐溶液在干湿-盐冻融循环作用下产生的相变(液态—固态)作用将刺破集料表面沥青薄膜层的同时增大混合料内部空隙，这是造成沥青混合料水稳定性能下降的主要原因，而纤维的搭接和增韧作用提高了混合料的抗水损伤能力。研究结果揭示南疆盐渍土自然环境中棉花秸秆纤维对沥青路面水稳定性能的改善作用，为推广棉花秸秆纤维在南疆地区沥青路面中的应用提供参考。

关键词： 冻融循环   冲击荷载   碳纤维   混凝土   动态峰值应力   韧性   能量耗散   复合材料  

摘要： 基于试验探究碳纤维应用方式及冲击荷载作用对冻融损伤混凝土力学性能影响规律，利用霍普金森压杆(SHPB)对不同冻融循环次数(0,25,50,75,100次)作用后四种混凝土(素混凝土、碳纤维混凝土、碳纤维布混凝土、碳纤维与纤维布混凝土)试件开展不同加载率下的冲击压缩试验，分析冻融循环次数、碳纤维应用方式及加载率对混凝土动态应力-应变曲线、峰值应力、韧性及耗能效果影响规律。结果表明：(1)冻融循环0次、0.3 MPa冲击气压下，碳纤维混凝土、碳纤维布混凝土及碳纤维与纤维布混凝土峰值应力是素混凝土峰值应力的1.30,1.63,1.95倍，碳纤维及碳纤维布均能够有效提升混凝土动态抗压强度，碳纤维布提升效果更显著；(2)相较于未冻融试件，冻融循环25,50,75,100次时，素混凝土试件峰值应力降幅3.93%、19.01%、28.52%、41.95%,四种混凝土试件峰值应力均与冻融循环次数间呈线性负相关；(3)0.3 MPa冲击气压、冻融循环100次时，碳纤维及纤维布混凝土、碳纤维布混凝土、碳纤维混凝土试件韧性分别为素混凝土韧性的3.78,2.44,1.81倍，碳纤维及碳纤维布不仅能够增强试件韧性，同时能够增强试件的抗冻性能；(4)冻融循环25,50,75,100次时，碳纤维及纤维布混凝土试件单位体积耗散能降幅分别为1.70%、3.64%、6.07%、12.14%,素混凝土试件单位体积耗散能降幅分别为21.43%、35.71%、53.57%、73.21%,碳纤维对混凝土抗冻融损伤存在一定的提升作用。

关键词： 裂隙灰岩   裂隙倾角   冻融循环   单轴压缩   峰值应力  

摘要： 寒区岩体由于反复冻融导致的变形破坏是当前亟待研究和解决的前沿课题。为研究冻融循环作用下裂隙岩体的力学特性及裂纹扩展特征，针对冻融循环作用下不同裂隙倾角的裂隙灰岩开展单轴压缩试验，得到相应的应力-应变曲线及宏观破坏特征，并采用电镜分析破坏面的微观特征。试验结果表明：冻融后裂隙灰岩的破坏特征呈明显的脆性破坏，其峰值应力、弹性模量随裂隙倾角的增大而增大，随冻融循环次数的增加而减小；峰值应变随裂隙倾角、冻融循环次数呈正相关。宏观破坏模式主要以裂纹模式为主，片落模式为辅，破坏面与预制裂隙有关，多为张拉裂纹，与冻融循环无明显相关性。微观试验揭露了冻融循环对裂隙灰岩的损伤，微裂纹的平均长度、累计长度和平均宽度随冻融循环次数增加而增大，预制裂隙对破坏面的微观特征无明显影响。对于不同裂隙倾角的裂隙灰岩，预制裂隙影响了宏观破坏裂纹发育，而冻融加剧了内部微裂纹的扩展；裂隙倾角的增大抑制了冻融循环带来的损伤，提高了岩体耐久性。研究成果可为寒区矿山工程开采提供重要参考价值。