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关键词： 混合型再生粗骨料   混凝土再生骨料   砖再生骨料   力学性能   耐久性能  

摘要： 近年来我国经济发展迅猛,土木建筑行业作为影响国计民生的重要方面,同样得到了迅速的发展。我国村镇建筑材料中,废混凝土与废砖是建筑垃圾主要组成成分之一,这些建筑垃圾的回收利用是我国实现绿色建筑与可持续发展社会的必然要求。但是村镇拆除建筑时,废混凝土与废砖难以分离,研究混合型再生粗骨料混凝土的配比,对于提升资源化程度及节能减排意义重大。目前关于单一再生粗骨料的研究较多,对于混合型再生粗骨料研究较少,因此研究混合型再生粗骨料混凝土具有重要意义。本课题通过试验,将砖再生骨料(RBA)和混凝土再生骨料(RCA)两种再生粗骨料按8种比例混合,以此作为混合型再生粗骨料(MRCA)替代30%天然骨料(NCA)。浇筑混凝土试件进行试验研究,探究混合型再生粗骨料混凝土在基本力学性能、抗盐冻性能、抗氯离子渗透性能、导热性能方面的变化规律。本试验测量了MRCA混凝土基本力学性能,包括立方体抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度。试验结果表明随着MRCA中RBA含量增加,混凝土试件破坏形式由脆性破坏向延性破坏发展,试件破坏面贯穿RBA内部。当RBA含量不超过30%时,对立方体抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度影响均不大。本试验测量了MRCA混凝土耐久性能,包括抗盐冻性能、抗氯离子渗透性能。结果表明随着盐冻循环次数的增加,MRCA混凝土试件表面剥蚀现象加剧,质量损失率先减小后增大,相对动弹性模量逐渐减小。因此,可以认为RBA降低了MRCA混凝土抗盐冻能力,RBA含量越高,试件抵抗盐冻的能力越差。随着RBA含量的增加,氯离子在试件中的渗透深度增大,即MRCA混凝土试件抵抗氯离子侵蚀的能力下降。本试验测量了MRCA混凝土导热性能,试验结果表明,当水灰比相同时,MRCA中RBA含量越高,试件的导热系数越低;当RBA含量相同时,水灰比越高,试件的导热系数越低。

关键词： 再生混凝土   盐冻循环   力学性能   应力应变本构   微观结构  

摘要： 再生混凝土作为一种绿色、可持续资源,它的推广与应用不仅可以带来经济效益,还可以解决建筑垃圾污染问题,而再生混凝土在盐侵蚀与冻融复杂环境下的试验研究,将为其在北方地区的应用与推广提供依据。本文针对内蒙地区的严寒与盐侵蚀环境,研究在该环境下再生混凝土的力学性能与微观结构。(1)在3.7%Na Cl溶液下,再生混凝土抗盐冻性劣于普通混凝土,盐冻后再生混凝土破坏形态与普通混凝土相似;再生混凝土强度等级越高,抗盐冻性能越好,完成90次盐冻循环后,RC30组质量、动弹性模量、立方体抗压强度分别下降了4.41%、62.33%、38.8%,RC50组仅0.83%、20.93%、4.6%;3.7%浓度的硫酸盐组在冻融循环前期抗冻性较好,后期损伤累积,抗冻性迅速下降;分别建立了氯盐与硫酸盐冻融循环下的损伤模型。(2)盐冻循环后混凝土单轴受压破坏形态为剪切破坏和劈裂破坏。各组混凝土应力-应变全曲线形态相似。RC40组峰值应变、极限应变大于NC40组,峰值应力小于NC40组;再生混凝土棱柱体与立方体的抗压强度比值范围在0.74-1。盐冻循环后NC40组弹性变形优于RC40组。再生混凝土强度等级越高,抵抗塑性变形能力越好。冻融循环后,SC40组的峰值应力与极限应变表现为先增大后减小;0-60次循环过程中,SC40组峰值应力、峰值应变和弹性模量与RC40组差值显著,弹性变形性能优于RC40组,90次后两者应力应变曲线各特征值几乎接近;泊松比随冻融循环次数增加而呈现减小趋势,普通混凝土比再生混凝土更容易发生破坏;硫酸盐组抵抗破坏性能优于氯盐组;盐冻循环后再生混凝土本构方程可以采用过镇海模型;随冻融循环次数增加,拟合参数值a减小,b值增大。(3)采用电镜扫描(SEM)和XRD射线衍射,对盐侵蚀与冻融循环耦合作用下再生混凝土的内部结构形貌,物相成分进行分析。冻融循环前后,普通混凝土内部结构密实度和过渡区黏结性能均优于再生混凝土;再生混凝土强度等级越低,冻融后内部结构越松散,裂缝宽度越大;氯盐进入混凝土内部产生了Na Cl晶体,硫酸盐进入混凝土内部,前期冻融循环产生的钙钒石对裂缝和孔隙有填充作用,后期生成的钙钒石量增多,对再生混凝土产生了严重损伤。阐述了再生混凝土在盐冻融循环作用下的破坏机理。

关键词： 水泥膨胀土   无侧限抗压强度   抗剪强度   三轴剪切试验   微观结构   纳米MgO   纤维  

摘要： 膨胀土由于吸水膨胀失水收缩周期反复导致在其表面产生纵横相错的裂纹,对工程产生严重的危害。水泥作为常见改性膨胀土的化学固化剂,但水泥改性膨胀土越来越无法满足工程上承载力与抗裂性的需求。纳米MgO、聚丙烯纤维(简称纤维)作为新型材料对水泥膨胀土的改良具有广泛的价值,本文分别对以上两种材料展开研究以得出其对水泥膨胀土的改良效果。本文选取河南南阳地区的膨胀土,通过对不同纳米MgO(0.5%、1%、1.5%、2%)、不同纤维(0.2%、0.4%、0.6%、0.8%)掺入比改性水泥膨胀土在龄期为7d和28d时分别进行无侧限抗压强度试验、直接剪切、常规三轴剪切等室内试验,研究了不同因素下对水泥膨胀土力学、强度特性及破坏变形规律。研究的主要工作与成果如下:(1)在无侧限抗压强度试验中,当龄期7d、28d时,不同纳米MgO、纤维掺入比改性水泥膨胀土应力应变曲线均为软化型曲线,曲线存在明显的峰值;水泥膨胀土的抗压强度随着纳米MgO、纤维掺入比增大呈先增大后减少趋势。当纳米MgO掺入比1%时无侧限抗压强度最大,较水泥膨胀土无侧限抗压强度在7d、28d龄期时分别提高17%和33%;当纤维掺入比0.6%时无侧限抗压强度最大,较水泥膨胀土无侧限抗压强度在7d、28d龄期时分别提高13%和17%。纳米MgO、纤维改性水泥膨胀土无侧限抗压强度随着龄期的增长而变大。(2)通过直接剪切试验,在各龄期下,不同纳米MgO、纤维掺入比改性水泥膨胀土的抗剪强度均随荷载的增大呈线性增长;粘聚力随着纳米MgO、纤维掺入比的增大呈先增大后减少趋势,内摩擦角影响不大。在纳米MgO掺入比为1.5%时,较水泥膨胀土粘聚力分别提高93%和65%;在纤维掺入比为0.6%时,较水泥膨胀土粘聚力分别提高34%和58%。总体上在各龄期下,纳米MgO改性水泥膨胀土效果优于纤维改性水泥膨胀土。(3)结合三轴剪切试验,在经历7d和28d养护龄期后,改性水泥膨胀土的偏应力随着围压增大而增大,应力应变曲线均为软化型曲线;纳米MgO掺入比为1.5%时加固效果最佳,较水泥膨胀土粘聚力分别提高94%和72%;纤维掺入比为0.6%时粘聚力最大,较水泥膨胀土粘聚力分别提高58%和47%。在纳米MgO、纤维掺入比一定时均表现出随着围压的升高,改性水泥膨胀土脆性指数降低、延性增加。(4)通过对养护龄期7d时,纳米MgO、纤维改性水泥膨胀土进行SEM与EDS微观测试,分析其微观机理。微观测试结果表明,适量的纳米MgO、纤维能使膨胀土整体结构变得更加密实从而到达加固水泥膨胀土效果;以微观机理解释宏观力学特性。

关键词： 矿物成分   颗粒粒径   能量尺度理论   片状颗粒模型   微重比公式  

摘要： 黏粒含量对土体的液塑限、强度、渗流、稳定性等宏观物理力学性质有重要影响。目前国内外相关土工规范对土体颗粒粒组划分是根据颗粒几何尺寸大小来划分,比如我国规范常把粒径小于5μm的颗粒划分为黏粒组。然而,按纯几何尺寸来划分粒组,难以根据粒组的成分(比例)评价土体工程性质。例如,微小石英颗粒不显粘聚力,而摩擦效应明显;相对较大的蒙脱石颗粒则具有显著粘聚力和极小的内摩擦角。为综合考虑颗粒矿物成分和几何尺寸影响,本人所在研究团队提出了颗粒粒径的能量尺度划分准则,即通过颗粒之间的微观作用力(库伦力和范德华力)与颗粒重力之比(微重比)的大小来划分颗粒类别,确定颗粒间产生粘聚效应和摩擦效应的颗粒界限尺寸,由颗粒类别便可以判断出其对土体的工程特性的影响。目前,本团队成员已基于球状颗粒假设对不同矿物的微重比随矿物成分和颗粒粒径的大小变化特征进行了研究;但所计算的微重比不能很好地反映矿物成分和颗粒粒径对黏性土力学特性的影响;另外,所采用的微重比公式只考虑库仑力的作用,没考虑到范德华力的作用,而在粒径非常小的时候(在纳米级别时),范德华力的作用影响很大且不可忽略。本文将在前人的基础上,进一步研究颗粒矿物成分和几何尺寸对土力学特性的影响,然后采用新的计算方法(原有的计算方法采用双电层计算,可称为双电层法),将按片状颗粒模型计算微重比和重新按球状颗粒模型计算微重比,并考虑了范德华力和库仑力作用。比较两种模型计算的微重比,得到不论采用片状颗粒模型还是球状颗粒模型,能量尺度的规律性不变的特征的结果。也比较球状颗粒和片状颗粒的公式推导方式,发现片状颗粒模型计算的微重比会比按球状颗粒计算的微重比更加简便、精度更高。本文的主要研究工作和取得的研究结论如下:(1)通过试验研究发现,相近几何粒径的三种矿物成分为蒙脱石、伊利石和高岭石的土体具有不同的塑限特性、渗透特性和强度特性。矿物成分是影响土体工程性质的主要因素,矿物颗粒粒径对土体性质也有很大的影响,表现为随着颗粒粒径的减小,土体的液塑限值随之增大和渗透系数随之减小,并且在同一竖向荷载作用下,随着颗粒粒径的减小,土体的抗剪强度有所增大。(2)相对于原有微重比的计算,重新按球状颗粒模型计算的微重比,更能说明矿物成分和颗粒粒径对黏性土力学特性的影响情况。(3)采用新的计算方法,不论是片状颗粒模型还是球状颗粒模型,计算的微重比结果都显示,除非粒径非常小(纳米级别)或非常大(粒径大于200?m时),否则库仑力的微重比要远大于范德华力的微重比,即库仑力微重比起控制作用。(4)采用新的计算方法,不论是片状颗粒模型还是球状颗粒模型,能量尺度的规律性均一致,即不同矿物微重比随颗粒粒径关系曲线变化一致,不同矿物的黏性土具有很好的区分度,都能比较合理地反映颗粒粒径和颗粒矿物成分对微观作用力的影响。而片状颗粒模型公式推导比球状颗粒模型简便,而且黏土颗粒一般为片状,所以采用片状颗粒模型计算结果精度更高。

关键词： 预拌混凝土   塌落度   力学行为   裂缝宽度   同强度  

摘要： 目前,预拌混凝土因优异的工作性能,高效的机械化生产特点在建筑工程中得到了广泛应用。相比传统普通混凝土,预拌混凝土通过调整配合比,掺入“第5组份”、“第6组份”改善工作性能、提高强度和耐久性;然而,预拌混凝土配合比和组分调整是否会对其力学性能产生不利影响,特别是在立方体抗压强度近似相同(所谓同强度)条件下传统普通混凝土与预拌混凝土力学性能究竟有多大差异,混凝土工程结构力学、工作性能有多大影响,尚无明确结论。本文试图在保持混凝土立方体抗压强度近似相等或不变条件下,考虑工作性能(塌落度)的改变及相应的组分调整,开展预拌混凝土力学性能的对比试验研究,特别考虑与4组分普通混凝土的对比,以期获得工作性能(塌落度)的变化对预拌混凝土力学性能的影响规律,以及现代预拌混凝土与普通混凝土力学性能的差异性或一致性,为现代预拌混凝土在结构工程设计计算是否考虑力学行为的差异提供必要的佐证。本文设计了多组不同的配合比,研究组成成分调整对预拌混凝土工作性能和强度的影响,并与4组分普通混凝土进行对比;在此基础上,选取立方体抗压强度近似相等(同强度)且组分存在差异的10组配合比进行混凝土试件基本力学性能试验;完成了5根工作性能不同,立方体抗压强度相近的预拌混凝土及普通混凝土梁受弯力学性能对比试验;研究表明:(1)在预拌混凝土中,掺入粉煤灰、矿粉、聚羧酸高性能减水剂对工作性能有改善作用,坍落度和扩展度均随减水剂增多而明显提高,掺入粉煤灰也能提高其工作性能,矿粉掺量改变对工作性能提高不明显;另外这3种组分调整对立方体抗压强度有较大影响,聚羧酸高性能减水剂用量增多能提高其28d抗压强度,掺量1.5%后提高效果减缓,同时60d龄期强度提高幅度比28d降低;粉煤灰和矿粉的取代率提高不利于混凝土28d强度的增长,但对60d龄期抗压强度提高明显;在对工作性能和强度影响中,这3种组分是共同协调起作用的。(2)相比4组分普通混凝土,预拌混凝土拉压强度比、拉弹比有降低趋势,部分组的抗折强度略有提高;轴心抗压强度与立方体抗压强度比值稳定在0.79～0.81范围内,略大于普通混凝土的0.76;预拌混凝土梁中组分改变对荷载-挠度曲线、开裂荷载、实测极限压应变、屈服荷载、极限荷载略有影响,同时与4组分普通混凝土对比,试验梁荷载裂缝出现的离散型,随机性突出,裂缝发展情况变得复杂;从预拌混凝土梁裂缝开展情况看,相比低用量(0.5%、1.2%),减水剂1.6%掺量的配合比对应的混凝土试验梁,裂缝宽度开展限制能力较弱,但对裂缝最大宽度值上升限制能力强;40%粉煤灰取代率对应的配合比,对荷载裂缝宽度发展的限制能力大于25%。

关键词： 土力学   动力打桩   超孔隙水压力   不排水强度   饱和黏土   有限元分析  

摘要： 用有限元法首次模拟了将桩锤击打入饱和黏土地基的全过程,得到地基在打桩过程中的反应规律。根据计算结果,确定打桩对地基的影响范围,并阐明地基中一点的超孔隙水压力随打桩过程的变化特性。对一定的深度,打桩引起的超孔隙水压力在径向关于桩径有很好的无量纲化特性,用桩径无量纲化后,不同桩径下计算的最大超孔隙水压力径向分布基本重合在一起。在半对数坐标中,最大超孔隙水压力与离桩心的距离近似为直线关系。有限元计算的超孔隙水压力也分别和圆柱孔扩张理论计算结果与现场实际测量结果进行了对比,有限元计算结果和实际测量结果一致,而圆柱孔扩张理论得出的超孔隙水压力分布与实际测量结果有较大差别,其主要原因是有限元分析完整地模拟了打桩过程中桩对土的动态横向挤压和竖向剪切作用,而圆柱孔扩张理论则忽略了打桩过程中桩周土所受的较大竖向剪力。

摘要： 《岩土力学》是中国科学院武汉岩土力学研究所主办的综合性岩土力学与工程学术期刊。为全国中文核心期刊,中国科学引文数据库、中国学术期刊综合评价数据库、中国科技论文统计源期刊,《中国期刊网》、《中国学术期刊（光盘版）》全文收录,也是国际三大检索系统之一的美国《工程索引》（EI compendex）文摘收录期刊（光盘版）。1.办刊宗旨及内容（1）本刊旨在开展学术与经验交流,促进岩土力学学科的发展,繁荣我国岩土力学和岩土工程事业,为国民经济建设服务。

关键词： 磁化水   偏高岭土   抗压强度   劈裂抗拉强度   动态压缩强度   破坏形态   抗裂性能   微观结构  

摘要： 偏高岭土混凝土的力学性能、耐久性能和的微观结构分析目前已经有广泛的研究与应用,磁化水代替普通水用于搅拌掺有适量偏高岭土取代水泥后制备得到的磁化水偏高岭土混凝土的力学性能和微观结构及其强度形成过程的研究现阶段还有限,其宏观力学性能与微观结构与之间的关系更是鲜有报道。论文以“磁化水偏高岭土混凝土力学性能及微观结构试验研究”为题,采用不同磁化水的磁化参数、不同偏高岭土掺量为基本变量来研究磁化水的磁化作用和偏高岭土的火山灰反应对混凝土的影响,进行了磁化水偏高岭土混凝土的抗压强度试验、劈裂抗拉强度试验、动态压缩强度试验、抗裂性能试验和扫描电镜微观结构试验并结合理论进行分析。主要研究内容如下:（1）采用磁化水取代普通自来水搅拌适宜偏高岭土掺量的偏高岭土混凝土进行磁化水对偏高岭土混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度影响试验,通过研究不同磁化水的磁化参数如何提升偏高岭土的火山灰活性和提升偏高岭土混凝土的7d标准养护龄期时抗压强度和劈裂抗拉强度,选取合适的制备磁化水时相应的磁化器磁场强度和流经磁化器的水流量等磁化参数,确定了在磁化水偏高岭土混凝土这一新型混凝土材料中磁化水的最合适磁化参数:磁化水的合适磁场强度和流经磁化器的合适水流量分别为285～330mT和13～16L/min。（2）在磁化水的磁化参数选择试验的基础上,采用经过磁化水磁化参数选择试验后得出的适宜磁化参数的磁化水搅拌不同偏高岭土掺量（6%、9%、12%、15%和18%）等量代替普通硅酸盐水泥后制备得到的混凝土试样。磁化水偏高岭土混凝土在进行不同标准养护龄期（3d、7d、28d）后进行抗压强度试验和劈裂抗拉强度试验,研究磁化水和掺加偏高岭土替代水泥在不同标准养护龄期时对磁化水偏高岭土混凝土抗压强度和劈裂抗拉强度的影响。试验结果表明磁化水偏高岭土混凝土的最佳偏高岭土等量替代水泥掺量为15%,在3d、7d、28d标准养护龄期的抗压强度和劈裂抗拉强度相较于普通混凝土分别提高21.22%、27.09%、8.53%。（3）在磁化水参数选择试验的基础上,采用经过磁化水磁化参数选择试验后得出的磁化水（磁化器磁场强度为330MT,流经磁化器的水流量为13L/min）搅拌不同偏高岭土掺量（6%、9%、12%、15%和18%）等量代替普通硅酸盐水泥后制备得到的混凝土试样。磁化水偏高岭土混凝土在进行不同标准养护龄期（3d、7d、28d）后进行分离式霍普金森压杆动态压缩强度（SHPB）试验,同时动态压缩试验后收集磁化水偏高岭土混凝土试样碎块进行破碎碎块筛分试验并分析磁化水偏高岭土混凝土的动态压缩强度、破碎形态和破碎分型等性能和特征。（4）采用经过磁化水磁化参数选择试验后得出的磁化水磁化参数同时结合磁化水偏高岭土混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度和动态压缩性能等试验确定最适合的磁化水偏高岭土混凝土代表试样组,将代表磁化水偏高岭土混凝土的试样组与普通混凝土、磁化水混凝土、偏高岭土混凝土和磁化水偏高岭土混凝土三组试样组进行抗裂性能试验并分析其抗裂性能的基本特征,对比分析磁化水偏高岭土混凝土的抗裂性能优势。（5）采用经过磁化水磁化参数选择试验后得出的磁化水磁化参数同时结合磁化水偏高岭土混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度和动态压缩强度等试验确定最适合的磁化水偏高岭土混凝土试样组代表磁化水偏高岭土混凝土与普通混凝土的两组试样组对比进行扫描电镜微观结构试验,同时分析在不同标准养护龄期时磁化水偏高岭土混凝土的微观结构的基本特征变化。图32表15参74

关键词： 滨海软土   软土加固   袋装砂井   力学特性   软土固化剂  

摘要： 我国软土分布广泛,主要分布于滨海平原、河口三角洲等地区。近年来,随着经济的快速发展,我国软土区内的交通基础设施建设项目日益增多。然而,由于软土具有天然含水率高,孔隙比大、渗透性小、压缩性高等特点,相关学者及工程技术人员视其为“问题土”。因此,对软土地基进行加固处理具有十分重要的理论及现实意义。鉴于此,本文密切围绕我国软土地区重大基础工程建设与运营的迫切需求,采用理论分析构建数学模型、室内试验探究基本特性相结合的手段,深入研究袋装砂井加固效果、固化剂改良滨海地区软土常规三轴强度特性、三轴蠕变特性、不同应力路径下强度特性、汽车循环荷载下动力特性等内容,进而评价地基处理及固化剂加固效果。本文研究取得的主要成果如下:（1）袋装砂井室内模型试验结果表明,袋装砂井法是一种非常适合用于软土加固处理的方法,加固效果十分明显,软土的初始含水率以及排水方式对其加固效果有一定的影响,袋装砂井的数量是一个非常重要的影响因素,其中5个袋装砂井的沉降量较数量为1时沉降量要来的更大,表明砂井数量越多,其沉降量也越大,加固效果越好。（2）基于室内三轴试验,研究不同影响因素下加固土常规三轴强度特性、三轴蠕变特性、不同应力路径下强度特性,试验结果表明,固化剂掺量、围压、龄期、水玻璃掺量都对改良土力学性能影响较大。其中当龄期由14d增加到28d时,固化剂改良土初始弹性模量由60.9k Pa增加至191.2k Pa,增长幅度约为214%。（3）固化剂加固滨海地区含砂软土常规三轴剪切试验表明,改良土破坏应力随着干砂、固化剂掺量的增加而大幅上升,其残余应力在干砂掺量为30%时达到444k Pa。当固化剂掺量由3%增长至9%时,其破坏应力由236k Pa增加至555k Pa,增长幅度约为135%。试样在不同偏应力作用下,经历的蠕变阶段也各不相同,其分别经历了稳定蠕变阶段,衰减蠕变阶段和加速蠕变阶段。（4）基于室内长期循环三轴试验,研究不同影响因素（固化剂掺量、围压、龄期、水玻璃掺量、荷载幅值）对加固土刚度及阻尼比随荷载振动次数的演化规律。试验结果表明,固化剂掺量、水玻璃掺量存在最优掺入量,其中固化剂掺量为15%时,滨海软土的加固效果达到最佳,当水玻璃的掺入量在3%时,其最终的刚度值要略高于掺入量为5%时的刚度值。

关键词： 土力学   互联网+智慧课堂   混合式教学  

摘要： 本文介绍了基于超星云平台构建的《土力学》智慧课堂实践,利用"云+端"技术在课前、课中、课后各阶段实现智慧教学,对学生整个学习过程进行智能评价。通过以学生为中心的"混合式教学"课堂设计,结合新技术在课堂中的应用,调动学生学习积极性,培养学生自主学习、团队合作、实际工程应用等多方面能力,提升学生辩证思维的科学创新水平,提高人才培养质量。