关键词： 岩石力学   冻融循环   动态拉伸   应变率效应   宏细观破碎特征  

摘要： 我国西部地区受冻融循环作用的影响较大,岩石在经历冻融循环作用后其内部温度应力造成岩石结构性损伤,岩石物理力学性质产生显著的变化,进而会影响岩石工程的安全性和可靠性。为研究冻融循环对岩石动态拉伸力学性能的影响,选用新疆典型寒冻地区砂岩,利用分离式霍普金森压杆(SHPB)试验系统,对不同冻融循环次数(0、5、10、15、20和25次)后的试样进行动态巴西圆盘试验;并利用SEM电镜扫描和高速摄像机分析冻融循环对试样宏细观破碎特征的影响,在此基础上对冻融循环作用机制进行讨论。结果表明:冻融循环对砂岩动态抗拉强度有很大影响,冻融循环后试样结构损伤,力学性能劣化。随着冻融循环次数的增加,试样结构损伤和力学性能劣化加剧。动态抗拉强度随冻融循环次数的增加逐渐降低,循环25次之后,降低幅度约为50%。同一冻融循环次数下,动态抗拉强度具有明显的应变率增强效应。不同冻融循环次数后砂岩破碎特征差异明显,低应变率和高应变率下分别出现剥落式破坏和颗粒状粉碎破坏。从微观角度,冻融循环主要对岩石矿物颗粒、胶结物质、孔隙面积产生影响,削弱了岩石颗粒间的黏结力,同时在岩石内部产生不同形式的断裂裂纹;冻融循环作用产生的冻胀力与孔隙间水压力导致岩石内部出现损伤,使得宏观上表现出强度的下降。

关键词： 纤维混凝土   冻融循环   耦合作用   损伤性能   持续荷载   预测模型  

摘要： 为了研究纤维混凝土在持续荷载与冻融循环耦合作用下的损伤性能,开展了不同压应力水平(0、0.3、0.5)作用下的纤维混凝土冻融循环试验,研究了不同应力水平作用下试件质量损失、相对动弹性模量和抗压强度损失等参数随冻融循环次数的变化规律。结合损伤力学,以超声波波速为损伤变量,分析了冻融损伤与荷载耦合作用的变化关系,并基于Weibull分布建立了冻融损伤预测模型,推导出冻融损伤与抗压强度的演化方程。结果表明,随着冻融循环次数的增加,冻融损伤程度表现出加剧上升的现象,应力水平为0.3的耦合作用能减小纤维混凝土的冻融损伤,应力水平为0.5的耦合作用会进一步加剧纤维混凝土的冻融损伤。建立的损伤预测模型具备较高的可行性,能够较精准预测不同冻融循环次数后的损伤,推导的演化方程相关性较好,能灵活实现损伤与强度之间的转化。

关键词： 加筋土挡墙   冻融循环   模型试验   有限元   温度场   变形特性  

摘要： 为了研究季冻区冻融循环作用下土工格栅加筋黏性土挡墙内部温度场与变形特性,通过开展室内缩尺模型试验并结合ABAQUS有限元数值分析,研究了冻融循环作用以及循环次数对加筋土挡墙内部温度场、顶部与面板变形的影响规律。研究结果表明:加筋土挡墙在-15℃低温和35℃高温的冻融循环作用下,环境温度对挡墙内温度场影响显著,影响范围约为距面板后0.3m和顶部表面以下0.4m区域内;挡墙竖向截面温度呈周期性变化,其变化规律几乎不受冻融循环次数影响,但温度变化的滞后性随深度增加明显增强;在-15℃低温作用下,挡墙顶部与面板发生明显冻胀变形,而在35℃高温作用下,挡墙顶部发生融沉现象且面板变形减小;挡墙顶部与面板变形主要发生在初次冻融过程中,随后在第2~5次冻融循环作用下波动幅度减小,研究结果将为季冻区加筋土挡墙设计提供参考。

关键词： 融雪盐溶液   冻融循环   热拌沥青   温拌沥青   路用性能  

摘要： 为探究公路沥青混合料在融雪盐溶液冻融循环作用下的路用性能劣化规律,文章选择浓度为8%的CaCl融雪盐溶液对热拌沥青和温拌沥青分别进行了冻融循环试验。结果表明:热拌沥青的最佳油石比为4.8%,温拌沥青温拌剂的最佳掺量为0.2%,热拌沥青的拌和温度和压实温度分别为160℃和145℃,温拌沥青的最佳拌和温度和压实温度分别为138℃和128℃;随着冻融循环次数的增加,沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性以及水稳性均呈逐渐减小的趋势,融雪盐溶液冻融循环对于温拌沥青的影响程度要大于热拌沥青;由于温拌剂的掺入导致沥青混合料发生劣化,温拌沥青在季冻区的使用年限可能会短于热拌沥青。

关键词： 氟硅树脂涂料   冻融循环   混凝土   耐久性  

摘要： 为了研究氟硅树脂涂料冻融循环后的力学性能变化,通过冻融循环试验,研究刷涂氟硅树脂涂料和不刷涂氟硅树脂涂料(基准混凝土)进行对比试验,并对环氧涂料、硅烷涂料在冻融环境下质量损失率、抗压强度进行对比研究。采用扫描电镜(SEM)分析涂覆氟硅涂料混凝土表面和侧面。结果表明,在冻融循环作用下,涂覆涂料混凝土的质量、抗压强度损失率相对基准混凝土较低,其中氟硅涂料的混凝土损伤最小。通过涂覆氟硅涂料混凝土抗折强度、对接强度试样,氟硅涂料与混凝土之间具有较好的粘接性能。从扫描电镜分析结果表明,氟硅树脂涂料在混凝土表面硬化后与混凝土之间的粘接性能较高,形成一定厚度的保护膜,显著提高混凝土的抗冻性能及耐久性能。

关键词： 冻融循环   热老化   交替作用   橡胶隔震支座   橡胶材料   力学性能  

摘要： 考虑北方地区暴露在空气中的建筑橡胶隔震支座冬季时段和夏季时段分别受到冻融循环和热老化作用,极有可能影响支座隔震效果的正常发挥。为此,开展了天然橡胶材料的冻融循环和热老化及其交替作用试验,研究了天然橡胶材料力学性能随时间及劣化深度的变化规律。结果表明:热老化作用是影响橡胶材料硬度、定伸应力的主要因素;在冻融循环和热老化作用下,拉伸强度和拉断伸长率呈现出随时间降低的趋势,且二者交替作用的影响并不是简单的叠加。冻融循环作用下,橡胶块在深度方向上硬度影响不大,但定伸应力在最外层区域内影响较大。在热老化作用、冻融循环-热老化交替作用下,橡胶块最外层20 mm的硬度、定伸应力影响较大。橡胶块在劣化深度方向上的拉伸强度和拉断伸长率的影响在表层20 mm最为明显。以上研究成果可为橡胶隔震支座性能劣化规律研究以及隔震结构全寿命性能评估提供依据。

关键词： 岩石力学   冻融损伤   CT扫描   均化应力   区段划分  

摘要： 以砂砾岩为研究对象,进行开放条件下变温度区间冻融循环试验,利用统计学原理和avizo软件重建三维模型。研究结果表明:岩石冻融劣化的主要原因是未冻水迁移、积聚,水分结晶膨胀导致岩石孔隙扩展、联通;将冻胀均化应力与岩石屈服强度对比,可判断岩石是否发生不可逆变形,便于进行岩石冻融损伤评价;提出温度区间是影响冻融损伤的关键性因素,饱和度为重要影响因素,岩石结构特征为次要影响因素,研究结果可为寒区岩土工程以控制环境温度、湿度及监测岩体结构特征为手段进行建设维护提供理论依据。

关键词： 混凝土   冻融循环   核磁共振   T2谱   极化曲线  

摘要： 针对混凝土在冻融循环过程中的退化问题,对退化过程中的孔隙发展以及孔隙发展引起的钢筋锈蚀进行研究。提出采用核磁共振技术对混凝土在冻融循环退化过程中的孔隙发展进行表征,采用电化学工作站对钢筋混凝土在冻融循环退化过程中的钢筋锈蚀发展进行研究。结果表明:混凝土在冻融循环退化过程中,T_(2)(驰豫值)谱中有3个波峰,其中表示试件内部的微细小裂缝的主峰面积占总面积的80%左右。随着冻融循环的进行,T_(2)谱中第一波峰(主峰)的面积呈指数形式增长。腐蚀电流密度和冻融循环次数之间服从指数关系,腐蚀电流密度和孔隙率之间服从线性关系。在175个循环后A-2组钢筋均已达到中等锈蚀状态,而B-2组试件则仍处于低锈蚀状态,表明添加粉煤灰可以提高混凝土的抗盐冻性能.

关键词： 冻融循环   水泥土   木质纤维   抗剪强度   劣化  

摘要： 在季节性冻土地区,水泥土因反复冻融引起内部微观结构破坏,导致抗剪强度指标劣化,而木质纤维在水泥土中能形成拉结网状结构,有效减轻冻融对其的劣化。为此,对冻融循环作用下木质纤维水泥土开展质量劣化和剪切试验,研究了冻融循环对木质纤维水泥土抗塑强度指标的影响。结果表明,随着冻融循环次数的增加,不同纤维掺量水泥土质量损失率线性增加,粘聚力先快速减小后趋于收敛稳定,呈指数型分布,而内摩擦角呈线性降低的趋势,且冻融作用对粘聚力的劣化程度要远大于内摩擦角。基于三维曲面图和试验数据,给出了粘聚力、内摩擦角与纤维掺量、冻融次数的拟合公式,并指出木质纤维最佳掺量为1%。

关键词： 钢管混凝土短柱   冻融循环   轴压试验  

摘要： 为研究冻融循环作用后钢管混凝土柱的力学性能,根据冻融循环次数、混凝土强度等级以及加载方式的不同等参数变化,进行了4组共20个钢管混凝土短柱的轴压试验。结果表明,冻融循环次数对短柱的主要破坏模式没有影响,不同加载方式和套箍系数对短柱的破坏模式影响较大,其中套箍系数是影响短柱极限承载力的主因。当核心混凝土强度较低时,随着冻融循环次数的增加,延性系数降低;而冻融循环次数对高强度核心混凝土构件的延性系数无明显影响。上述研究成果可为寒冷地区遭受冻融劣化的钢管混凝土短柱的极限承载力设计以及加固维护提供试验数据支持。