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关键词： 玻璃纤维   再生混凝土   力学性能   耐久性能  

摘要： 为改善再生混凝土的力学性能和耐久性能，文中通过抗压强度、抗拉强度、氯盐-干湿循环试验和抗氯离子渗透性能试验，研究了玻璃纤维掺量和长度对再生混凝土性能的影响。结果表明，掺量为0.2%、长度为9 mm的试件表现最佳。与基准试件相比，龄期为90 d时，GF29抗压强度上升6.83%,抗拉强度上升8.72%;125次干湿循环后，GF29抗压强度相较基准试件增加22.05%,电通量与基准试件相比降低11.52%。此外，若仅考虑力学性能，采用6 mm、0.2%掺量的玻璃纤维最佳；若考虑抗氯离子渗透性能，采用9 mm、0.4%掺量的玻璃纤维最佳。

关键词： 发泡流态固化土   力学特性   复合路基   模型试验   数值模拟  

摘要： 随着我国高速公路网络的快速扩张,软土地基、高填方路段及新旧路基差异沉降等问题对传统填筑材料提出了严峻挑战。泡沫轻质土作为一种新型轻质工程材料,凭借其密度低、强度可调、施工便捷等优势,逐渐成为路基工程中极具潜力的解决方案。然而,其高成本、复杂受力特性制约了大规模应用。本文以黄河中下游广泛分布的粉土作为掺合料以等质量替代水泥,系统研究水泥基粉土泡沫轻质土（以下简称发泡流态固化土）的物理力学特性,并探索其在路基结构中的应用性能,旨在通过材料优化与结构创新,为高速公路路基建设提供理论与技术支撑。基于研究成果,提出如下主要结论: （1）为确定发泡流态固化土在路基填筑中的适用配比及强度特性,测试分析了湿密度、流动度、无侧限抗压强度、抗折强度、静弹性模量等物理力学指标,表明强度指标与粉土掺量呈负相关关系,湿密度宜不低于600kg/m3,粉土掺入比为20%～40%为宜。 （2）发泡流态固化土静动三轴试验表明,在同等围压条件下,随着粉土掺量的提高,其抗剪峰值强度逐渐降低,试件破坏形态由剪切破坏逐步变为压溃破坏,动弹性模量和动剪切模量减小,阻尼比及累积塑性应变速率逐渐增大,因此,建议可将其应用于路堤部分。 （3）为了验证发泡流态固化土路基结构受力特性及破坏模式,开展了静态与动态加载条件下的复合路基结构室内缩尺模拟试验,通过分析路基结构典型部位在不同荷载作用下的应力-位移特征,揭示了其破坏模式受控于路堤结构厚度及荷载等级,呈现“局部剪切裂纹萌生→剪切扩展→整体失稳”三阶段特征。 （4）采用ABAQUS有限元软件对足尺复合路基结构受力特性开展了计算分析,探讨了不同车道、不同荷载等级下发泡流态固化土的应力、位移响应规律,验证了其适用性。进一步通过单一和多参数灵敏度分析,探讨了粉土掺量、土质路基高度等因素对路基性能的影响,提出了优化设计方案,并结合经济性分析,建议合理调整材料配比与结构设计,以确保路基的安全性与经济性。

关键词： 土力学   土工格室   粉质黏土   三轴试验   UMAT子程序   强度比  

摘要： 基于Duncan-Chang模型和土工格室加筋等效附加应力效应，建立针对土工格室加筋剪缩类土体的等效强度和等效刚度模型，利用ABAQUS软件的UMAT子程序模块对该模型进行二次开发，并采取三轴试验和地基承载力模型试验对该模型的有效性以及UMAT子程序的正确性进行应用验证。结果表明，在轴向应变较小时，加筋土与未加筋土的强度比Sσ受黏土天然密度影响较小，但随着轴向应变的增加，天然密度较高的黏土则会表现出更大的Sσ。所开发的UMAT子程序在轴向应变0.15之前与试验结果吻合良好，之后虽略有差异但整体相对误差均较小，验证加筋黏土模型的有效性以及二次开发Umat编写的正确性。在达峰值强度前，模型与筋土分离式模型均能很好的吻合试验结果，而在达峰值强度之后，该模型数值模拟结果则更接近于试验结果，同时，该模型还有具有建模简便和计算效率高的优势。在沉降量S≤4 mm时，未加筋和加筋砂土模型的荷载–位移曲线均与试验数据吻合度较高；当S>4 mm时，其模型计算的承载力略高于试验数据。该研究成果可为土工格室加筋剪缩类土提供模型参考及其工程应用中的有限元分析提供新方法。

关键词： 高性能混凝土   聚乙烯纤维   力学性能   抗油性  

摘要： 为研究PE纤维对高性能混凝土性能的影响，文中制备7组不同聚乙烯纤维掺量的高性能混凝土进行力学和抗油性能测试，系统研究不同水胶比及纤维掺量下的混凝土力学和抗油渗性能。试验结果表明，随着PE纤维掺量增加，混凝土抗压强度先增大后减小，纤维掺量为0.3%时强度最高；水胶比为0.21时，抗压强度优于其他水胶比；在相同掺量下，水胶比为0.20时劈裂抗拉强度最高；纤维掺量增加时，混凝土劈裂抗拉强度先增大后减小；吸油率随PE纤维掺量的增加先降低后升高再降低，存在最佳纤维掺量；30 d时，纤维掺量为0.5%,水胶比为0.20条件下，吸油率最低，为0.32%;180 d时，纤维掺量为1.2%,水胶比为0.20条件下，吸油率最低，为0.71%。

关键词： 再生混凝土   石墨烯   力学性能   耐久性能  

摘要： 为研究再生混凝土力学及耐久性能，文中通过力学试验和抗冻融试验，系统分析了氧化石墨烯掺量对再生混凝土抗压强度、抗折强度及抗冻融性能的影响，并揭示石墨烯改性机理。结果表明，随着氧化石墨烯掺量增加，再生混凝土抗压强度及抗折强度均不断上升，质量损失率先增加后降低，抗冻性先降低后提升。氧化石墨烯掺量为0.02%时，再生混凝土相对动弹性模量最低；掺入氧化石墨烯后，再生混凝土内部水化产物结晶体增加，填充微观结构，进而提升其力学及耐久性能。因此，适量掺加氧化石墨烯可有效改善再生混凝土性能。

关键词： 土力学   膨胀土   蒙脱石   胶质芽孢杆菌   相变   胀缩特性  

摘要： 为了研究微生物改良膨胀土胀缩特性的效果，采用元素微量分析、X射线衍射、傅里叶红外光谱和土的胀缩性试验，探讨微生物作用下膨胀土矿物成分、含量和结构的变化规律，研究微生物促进矿物相变作用对膨胀土胀缩特性的影响。试验结果表明，菌–土反应液中阳离子Si4+,Al3+,K+和Mg2+随时间的推移不断溶出，其中，K+浓度呈现先增加后减少的趋势，在14 d时达到峰值，蒙脱石晶体中的Si-O键、Al-O键和-OH键均受到了影响，表明微生物作用下，K+进入蒙脱石晶体层间，晶体结构受到了破坏。经过14 d的微生物作用，膨胀土试样在2θ=9.882°处出现了伊–蒙混层峰，28 d后在2θ=48.07°处出现了伊利石峰值。K值法计算结果表明，蒙脱石含量减少，而伊利石含量增加。膨胀土的自由膨胀率和有荷膨胀率的降幅率分别为69.01%和24.04%；线缩率和体缩率的降幅率分别为32.9%和30.98%。研究表明，胶质芽孢杆菌能够有效促进蒙脱石向伊利石的转化，降低膨胀土的胀缩性，为膨胀土的微生物改良提供新的技术途径。

关键词： 土力学   泡沫轻质土   物理性能   力学性能   微观结构  

摘要： 盐渍土广泛分布于新疆地区，将盐渍土用作泡沫轻质土应用于路基回填中，不仅能有效利用开挖废土，而且其良好的保温隔热性能提高了新疆寒旱地区路基的耐久性。基于此，开展关于密度、土掺量及水料比对盐渍土基泡沫轻质土工程特性影响的试验研究。首先，对不同配比进行导热系数、流动度、吸水率等物理指标测试；其次，开展冻融循环、干湿循环等复杂情况下试样的无侧限抗压强度试验，研究其力学性能指标E50及能量吸收率；最后，通过扫描电镜并辅以图像处理软件，分析泡沫土孔隙微观结构。结果表明，泡沫轻质土的流动度受水分和泡沫含量影响较大；随着密度的增加，吸水率逐渐降低；该轻质土具有良好的保温性能，其导热系数为普通压实土的1/6～1/10，密度与导热系数具有良好的线性关系。在冻融循环、干湿循环及浸水工况下，试样无侧限抗压强度衰减40%～50%。微观结构上，随着密度的增加，孔隙数量、圆度有不同程度的提升，内部的孔隙结构可以作为“桥梁”，为微观结构和宏观力学性质建立联系。工程中建议泡沫轻质土配比范围为密度800～1200 kg/m3、盐渍土掺量不超过40%、水料比为0.45～0.55，该配比下泡沫轻质土的无侧限抗压强度为0.6～1.0 MPa，能够在满足路基强度的同时，拥有良好的保温隔热性能及耐久性。

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，《中国知网》《中文科技数据库》《万方数据》全文收录。被中国科学引文数据库（CSCD）、中国科技论文统计源期刊(CSTPCD)、中国学术期刊综合评价网数据库（CAJCED）等国内数据库，以及EI、ESCI、SCOPUS、CA、JST、DOAJ等国际重要数据库检索收录。

关键词： 土力学   干湿效应   花岗岩残积土   土工织物   单调剪切   循环剪切  

摘要： 土工织物广泛应用于残积土边坡加固与防护，而不同干湿条件下土工织物–残积土界面静动力剪切特性尚不明晰。开展考虑干湿效应的土工织物–花岗岩残积土界面单调剪切试验和界面循环剪切试验，描述织土界面剪切应力–位移关系、界面抗剪强度指标、界面剪切刚度等指标随干湿次数、干湿幅度的发展过程与演化机制。结果表明：在单调剪切下，织土界面粗糙度随干湿效应增强而逐渐增大；相较于干湿幅度，干湿次数对织土界面强度指标影响更为显著。在循环剪切下，经历干湿作用后织土界面滞回曲线形态随剪切次数增长而逐渐外扩，界面剪切刚度逐渐增长，界面阻尼比逐渐下降，循环剪切次数对织土界面强度指标的影响较小，而干湿次数是影响织土界面循环剪切模量的主要因素；相较于界面内摩擦角，界面黏聚力受循环剪切历史的影响更为明显。同时，反复干湿历程会造成花岗岩残积土自身结构性削弱以及织土界面咬合作用增强，而循环剪切过程会造成织土界面粗糙度下降，这也较好地解释了不同干湿历程下土工织物–花岗岩残积土界面剪切特性先增强后衰减的现象。

关键词： 废橡胶颗粒改性   橡胶混凝土   力学增强机理   高温搅拌   溶胶凝胶法  

摘要： 使用废橡胶颗粒替代细骨料制备橡胶混凝土不但可以有效解决“黑色污染”问题,还显著减少了天然砂资源的消耗。同时,大量研究表明引入废橡胶颗粒可显著提升混凝土耐久性、韧性、延展性、减振降噪能力,为混凝土材料应用拓展了新维度,实现了环境、资源与性能的三重优化。橡胶颗粒掺入导致橡胶混凝土强度损失是限制该材料大规模应用的关键因素。虽然研究者尝试通过改性废橡胶颗粒减少橡胶混凝土强度损失,但传统改性方法普遍存在效率低、效果不稳定、不适用于大规模生产等弊端。本文采用层层递进的改性方法对废橡胶颗粒进行改性研究,通过剖析造成橡胶混凝土力学性能损失的四大主因,设计了全新的废橡胶颗粒改性策略,并采用微观-宏观相结合的方式对改性机理展开研究,大幅度提升了橡胶混凝土力学性能,为橡胶混凝土产业化应用提供了新思路。本文主要研究内容及结论如下: （1）基于文献研究与试验分析,确定了废橡胶颗粒导致橡胶混凝土强度损失的四大主因,即废橡胶颗粒表面杂质造成界面过渡区松散、废橡胶颗粒弹性模量低造成的应力集中、废橡胶颗粒比重低造成的“上浮”问题和“有机-无机”两相界面结合弱造成的界面结合差问题。创新性提出高温搅拌改性工艺,研究了该改性方法对废橡胶颗粒成分、化学键、表面元素及微观结构的影响,结果表明,高温搅拌改性通过热机械耦合作用实现颗粒表面自清洁,并原位生成硬质氧化膜,优化了橡胶-水泥基体界面结合,降低了橡胶混凝土应力集中。以20%废橡胶颗粒替代细骨料制备的橡胶混凝土,验证了高温搅拌改性在增强其力学性能、改性效率、环保性及规模化生产方面的技术优势。 （2）对高温搅拌改性工艺进行优化研究,在100℃～300℃温度和15min～45min搅拌时间范围内对高温搅拌改性工艺进行优化,通过微观表征和宏观力学性能验证的方式,提出了不同温度和搅拌时间对废橡胶颗粒改性作用机理,即摩擦挤压作用、部分氧化作用、完全氧化作用、氧化膜分解作用四个阶段。优选了250℃搅拌30min为最优改性工艺条件,在此条件下改性废橡胶颗粒体积替代20%细骨料制备的橡胶混凝土28d立方体抗压强度(fcu28d)恢复率达到49.16%,达到混凝土设计强度。 （3）提出基于高温搅拌工艺的超临界CO2辅助剪切嵌入SiO2二阶段改性工艺,利用超临界CO2的“溶胀”作用和“剪切场诱导”作用,制备出弹性模量高的废橡胶颗粒,相比于未改性废橡胶颗粒,弹性模量提升34%,有效降低了废橡胶颗粒在混凝土中的应力集中。使用该材料制备橡胶混凝土fcu28d恢复率达到54.2%。 （4）设计了全新且全面的基于溶胶凝胶法三阶段重构废橡胶颗粒改性法。通过微结构表征、水化模拟试验、分子动力学模拟、宏观力学性能验证等方式,证实了表面SiO2包覆的废橡胶颗粒可进一步提升颗粒弹性模量和比重,提升其亲水性,同时可与水泥水化产物Ca（OH）2反应,形成C-S-H凝胶,类似于“膨胀螺栓”的效应,使得橡胶与水泥基界面结合由“无机-有机”两相弱结合切换为“无机-无机”强结合。结果表明,相较于未改性废橡胶颗粒,经三阶段改性废橡胶颗粒表观密度最高提升9.38%、弹性模量最高提升55.78%,水接触角最高降低25.38%。制备的橡胶混凝土力学性能和界面结合性能显著提升,其中使用8%正硅酸乙酯原位生成SiO2三阶段改性的8%S-OSW制备的橡胶混凝土fcu28d恢复率为82.75%。 （5）在综合考虑力学性能、耐久性能、吸声性能、经济性基础上,设计了橡胶混凝土工程应用简化参考模型,对未添加废橡胶颗粒、未改性废橡胶颗粒、250℃搅拌30min改性废橡胶颗粒、超临界CO2辅助剪切嵌入SiO2协同高温搅拌二阶段改性、8%正硅酸乙酯重构废橡胶颗粒表面三阶段改性废橡胶颗粒制备的橡胶混凝土进行综合性能对比评估,在四项指标权重均衡条件下,三阶段改性废橡胶颗粒制备的橡胶混凝土综合性能最优。