教学课程资源库 更多>>

关键词： 水工沥青混凝土   沥青标号   力学特性   应力应变   抗剪强度  

摘要： 为探明不同标号沥青对沥青混凝土力学性能的影响,研究选用70#、90#、110#沥青配制的沥青混凝土作为研究对象,开展了压缩、拉伸、弯曲及三轴剪切试验。试验结果表明:随着沥青标号的增大,沥青混凝土变形性能得到加强,但其抵抗应力的能力逐渐减弱,沥青标号越低对温度的敏感性越强;不同标号沥青对沥青混凝土应力-应变特性影响显著,对体积变形特性影响相对较小,围压相同时,随着沥青标号的增大,沥青混凝土的剪胀性减弱,因此提高沥青标号可以降低剪胀的发生;沥青混凝土抗剪强度随沥青标号的增大而减小,且沥青标号对黏聚力的影响明显大于内摩擦角。研究成果可为水工沥青混凝土中沥青标号的选择提供参考。

关键词： 自密实混凝土   温度循环   力学性能   孔结构   微观机理  

摘要： 温度循环会导致混凝土集料与浆体的不均匀变形并影响混凝土内水分形态和微观结构，进而影响混凝土的力学性能。本文选用C45、C60、C90三种不同强度等级的混凝土在40℃～90℃及40℃～200℃正温温度循环条件下，研究了温度循环对混凝土抗压强度、劈裂抗拉强度、吸水率及孔隙结构的影响，揭示了温度循环对混凝土力学及微观结构的影响机理。结果表明：40℃～90℃温度循环加速混凝土水化进程，混凝土力学性能明显增强，90次循环时抗压强度提升可达41.5%。40℃～200℃温度循环下混凝土部分水化产物数量减少，强度随循环次数的增加先提高后降低。由于较低的水化程度以及疏松的内部结构，温度循环对强度等级低的混凝土影响更明显。随着温度循环次数的增加，混凝土结构变得疏松，内部孔隙数量增多，有害孔和多害孔在孔隙中的占比增大。

关键词： 土力学   片状剥离   电渗注浆   回压   主成分分析   加固机制  

摘要： 进行片状剥离注浆体回压是电渗注浆法加固土遗址片状剥离的重要环节。研究通过预设两种不同回压方式的片状剥离加固现场试验，得到了不同回压方式下注浆体的法向压缩量、注浆回压体的加固效果表征指标、回压功与能效比的变化规律，运用微结构分析以及主成分分析法从定性和定量两方面联合揭示了电渗注浆法加固片状剥离的加固机制。研究结果表明：不同回压方式下注浆体的法向压缩量、注浆回压体的加固效果表征指标、回压功随回压级别的增大而非线性增益，能效比随回压级别的增大而非线性衰减，其中以恒力回压25 kPa的表现综合最佳；SH固化提升颗粒黏结性，回压减小颗粒间隙，二者协同强化土颗粒界面连接性与结构密实性，显著提升了片状剥离加固效果。

关键词： 土力学   珊瑚砂   真三轴试验   中主应力系数   变形   强度准则  

摘要： 掌握土体在三维应力状态下的强度特性对评估地基在复杂应力条件下的稳定性至关重要。针对岛礁珊瑚砂开展了不同中主应力系数条件下的真三轴排水剪切试验，探究了中主应力对珊瑚砂应力–应变关系、峰值大主应变、峰值摩擦角以及剪胀关系的影响规律，分析了不同强度准则对描述珊瑚砂真三轴强度变化规律的适用性。研究结果表明：真三轴应力状态下，珊瑚砂的应力–应变关系曲线均表现为应变软化型，峰值强度伴随中主应力系数的增加而显著提高，试样破坏时对应的峰值大主应变表现出先逐渐减小后增大的变化趋势。同时，随着中主应力系数的增加，中主应力方向的变形从膨胀过渡到压缩状态。另外，提升中主应力系数会显著增强珊瑚砂的峰值剪胀率。对比发现，Lade-Duncan和Matsuoka-Nakai强度准则对描述珊瑚砂三维强度特性有较好的适用性。

关键词： 冻融循环   冰碛土   力学特性   损伤统计本构模型  

摘要： 为研究云南典型冰碛土力学特性及损伤机制，利用TSZ-2型全自动应变控制三轴仪对云南典型冰碛土进行不同影响因素下的三轴剪切试验，讨论了不同温度、围压、含水率下冰碛土的力学特性，并引入考虑冻融与荷载耦合损伤变量D统计损伤本构模型对冰碛土的偏应力-应变关系进行分析。研究结果表明：低围压条件下，初始含水率差异导致偏应力-应变曲线与破坏强度差异显著，随着围压增加，这种差异逐渐减小；在高围压条件下，冻融循环对最优含水率为wopt= 19%的土体影响小，土体表现出高黏聚力和低破坏强度损伤，土体强度降低但整体偏应力强度保持不变。围压能减弱劣化效应，且首次冻融损伤最大，破坏强度总衰减率随温度升高而增加，其中最优含水率试样的破坏强度总衰减率最小。冻融次数增加会导致偏应力强度降低，且首次降幅最大，其变化与含水率相关。此外，内摩擦角和黏聚力随冻融次数增加而明显衰减，其中最优含水率试样受劣化作用影响较小。基于三轴试验推导的引入耦合损伤变量D的统计损伤本构模型，能够有效表征偏应力-应变关系。研究表明，冻融次数对损伤的影响大于冻结温度。

关键词： 铁铝酸盐水泥混凝土   粉煤灰   海水干湿循环   力学性能   微观性能  

摘要： 本研究旨在探讨海水干湿循环作用下，粉煤灰掺量对铁铝酸盐水泥混凝土耐久性能的影响。通过测试不同粉煤灰掺量混凝土在海水侵蚀条件下的质量损失率、相对动弹性模量和抗压强度，并结合XRD、SEM和压汞法对其微观结构进行分析。研究结果表明，在海水干湿循环作用下，混凝土的质量损失率和相对动弹性模量均随着粉煤灰掺量的增加而逐渐增大。在掺量为20%（质量分数）时混凝土性能最优，干湿循环56次后质量损失率、相对动弹性模量及抗压强度均趋于稳定，且干湿循环140次后无明显下降；在30%掺量下，混凝土仍具稳定性，但相对动弹性模量略有下降；而40%掺量的混凝土劣化显著。抗压强度方面，粉煤灰掺量的增加使混凝土抗压强度逐步下降。在干湿循环56次后，20%和30%掺量混凝土的抗压强度保持稳定。微观结构分析表明，粉煤灰的掺入未改变水化产物的主要成分，但促进了钙矾石的生成。此外，粉煤灰的掺入会增加中等毛细孔和有害孔的数量，对孔隙结构不利，但其适量掺入可提高混凝土的抗氯离子侵蚀性能，从而增强水泥混凝土的耐久性。

关键词： 膨润土   土力学   膨胀力   结构性材料   理论模型  

摘要： 压实膨润土是高放废物深地质处置最理想的缓冲/回填材料，其水化膨胀力对处置库结构稳定至关重要。压实膨润土具有多尺度结构特征，集合体展现絮状结构特点，水化产生的膨胀力是由蒙脱石矿物膨胀过程伴随着絮状结构调整所形成。本文致力于膨润土集合体絮状结构水化膨胀力的跨尺度传递理论建模，首先为集合体絮状结构划分絮凝单元，计算等效物理力学属性；其次，依据最小能量原理与最大熵原理，求解各絮凝单元在集合体结构中的概率分布；而后，分析蒙脱石层叠体片层与絮凝单元之间、絮凝单元与集合体絮状结构之间的力学联系，实现层叠体片层与集合体絮状结构物理力学特性的跨尺度关联；最后，建立集合体絮状结构水化膨胀力的理论预测模型。同时，以高庙子膨润土为研究对象，开展细观物理力学试验以测算其集合体絮状结构的水化膨胀力，对比分析实测膨胀力与理论预测值之间的差异，检验理论模型的适用性与准确性。结果表明，模型适用性较好。本理论模型的建立为膨润土跨尺度结构性研究提供了新思路，可用于缓冲/回填材料水化膨胀性能的预测与评估，以期为处置库工程屏障系统的设计和建造提供理论支撑。

关键词： 油页岩灰   三七灰土   改良机理   统计损伤本构  

摘要： 本文基于煅烧后的油页岩废渣（后文称油页岩灰），研究了经其改良的三七灰土的力学特性。以油页岩灰、消石灰和黄土为材料，基于无侧限压缩试验和扫描电镜（SEM），初步明确了油页岩灰改良传统三七灰土的最佳配比和改良机理。基于无侧限压缩试验应力-应变曲线特征，采用微观和宏观结合的分析方法，构建了考虑初始压密阶段非线性变形的统计损伤本构模型。结果表明：油页岩灰的掺入导致改良三七灰土细观结构更加致密、脆性增强、峰值强度和弹性模量提高，但残余强度增加不明显。所构建的本构模型可较好的反映改良三七灰土的峰前特征。胶结水平越高，损伤发展速度越慢，损伤值越小。随着轴向变形的持续增加，累计损伤最终会趋于稳定。研究结果可为油页岩灰在黄土性能改良方面提供数据支持。

关键词： 再生混凝土   硅灰与熟石灰复合   抗压强度   劈裂抗拉强度   微观分析  

摘要： 为了提升废弃混凝土资源化利用效率，系统探究了硅灰与熟石灰单掺及复合改性对再生混凝土力学性能的影响。采用三重搅拌技术（triple mixing,TM），通过抗压试验和劈裂抗拉试验，研究再生混凝土的基本力学性能，并借助扫描电子显微镜（scanning electron microscope,SEM）解析其微观结构特征。结果表明：单掺硅灰或熟石灰对再生混凝土的抗压强度与劈裂抗拉强度提升有限，复合硅灰与熟石灰对其提升效果显著。微观分析显示，复合体系中的微观结构致密程度显著提高，骨料与浆体的粘接强度增强。研究成果可为再生粗骨料的应用提供参考。

关键词： 表面功能化   氧化石墨烯   地聚物混凝土   力学性能   抗盐蚀性能  

摘要： 将乙二胺与氧化石墨烯(GO)通过脱水缩合反应制备了表面功能化的GO-NH2,表面功能化改善了GO的亲水性,减弱了GO片层间的相互作用。随后将GO-NH2掺入地聚物混凝土中,研究了表面功能化和GO-NH2掺杂量对地聚物混凝土力学性能、微观形貌、孔径分布和抗盐蚀性能的影响。结果表明,表面功能化后的GO-NH2水接触角从90.1°降低至64.9°,降低了GO片层之间发生团聚的概率。GO表面功能化和增大GO-NH2的掺杂量均能够提升地聚物混凝土的水化程度,增大小尺寸孔隙的占比。随着GO-NH2掺杂量的增多,地聚物混凝土的抗压强度和抗折强度均表现出先增大后降低的趋势。0.09%GO-NH2在28d时的抗压强度和抗折强度均达到了最大值,分别为47.7和7.2 MPa;其最大载荷和最大应力分别达到了214.3N和3.9 mm。在Na2SO4溶液中进行干湿循环,地聚物混凝土中的腐蚀产物主要是钙矾石AFt和石膏,干湿循环50次时,0.09%GO-NH2的质量损失率最低仅2.61%,相对动弹性模量最大为77.22%,具有最优的力学性能和抗盐蚀性能。