关键词： 改性糯米灰浆   氯盐侵蚀   冻融循环   水化硅酸钙(C-S-H)   微观结构  

摘要： 为改善传统糯米灰浆应用在砖石古建筑修复与加固中的酥碱冻害,掺加质量分数为12.5%、25%和50%的偏高岭土与1%的麻纤维,获得了一种改性糯米灰浆复合材料。以力学强度、质量损失及相对动弹性模量为依据,详细研究了改性灰浆的应用性能。利用红外光衍射、X-ray粉末衍射和扫描电镜等微观分析方法,系统探究了改性灰浆在标准养护、冻融老化及氯盐侵蚀-冻融循环耦合作用下的性能演变机理。结果表明,混掺纤维和偏高岭土能显著改善灰浆的强度、抗冻性与耐盐性。偏高岭土生成的水化凝胶C-S-H与C-A-H可固化氯离子生成弗里德尔盐以抵抗孔隙破坏,增强了灰浆在氯盐环境下的抗冻性。氯盐侵蚀-冻融循环耦合作用下耐久性指标随麻纤维的掺加而小幅增大,随偏高岭土掺加而先提升后降低。其中以在糯米灰浆中混掺1%麻纤维与25%偏高岭土的增强方法最优。

关键词： 水汽迁移   气态水迁移   荧光素示踪   图像处理   冻融循环  

摘要： 寒区高铁路基中粗颗粒填料水汽迁移可能是路基冻胀变形的来源,直观追踪冻融循环作用下土体水汽迁移过程,有助于研究水分迁移规律,为冻胀机理提供理论依据。基于此,提出采用荧光素示踪和图像处理技术方法,直观观测土体中水汽迁移的规律。首先开展荧光素示踪、蒸发试验及图像处理技术的研究,证明示踪剂可实现冻结锋面及外界液态水迁移的追踪;而后通过改进试样筒,加入液态水隔离装置等实现可视化装置系统的研发;最后通过开放和封闭条件下水汽混合迁移和气态水迁移试验,实现了水汽迁移过程的可视化追踪。验证性试验结果表明:在开放条件下,该试验装置能够有效追踪外界水迁移的时程变化;在封闭条件下,该装置能够实时监测冻结锋面的变化过程。在粗粒土中,气态水迁移是存在的,且水分重分布主要由气态水迁移引起。

关键词： 冻融循环   改良粉砂土   石灰   微观机制  

摘要： 通过击实试验、无侧限抗压强度试验,研究了不同石灰含量、冻融循环次数对石灰改良粉砂土的击实特性、无侧限抗压强度的影响规律,探讨了石灰改良粉砂土的作用机制。结果表明,石灰含量对粉砂土的击实特性存在显著的影响;石灰含量、冻融循环次数对改良粉砂土的无侧限抗压强度影响较大;无侧限抗压强度随石灰含量的增加而增加,而随冻融循环次数的增加而减小;石灰主要是通过离子交换、结晶、火山灰及碳化等作用改善土体的内部结构,进而增强其力学性质。

关键词： 冻融循环   陶粒混凝土砌块   力学性能   加载方式  

摘要： 经冻融循环试验后,控制不同的加载方式,分别进行普通单轴加载试验和慢速单轴加载试验。结果表明,经冻融循环后慢速单轴加载方式使得污泥陶粒混凝土砌块抗压强度降幅更大;慢速加载的破坏主要是剪切破坏,常规加载则为劈裂破坏起主导作用。

关键词： 模袋混凝土   抗压强度   冻融循环   干湿循环   耐久性试验  

摘要： 考虑到淮安市黄河故道干河下段(二河至涟水石湖段)治理工程四标段工程区在11月~次年2月进入季冻期,模袋混凝土衬砌防渗施工必然受到干湿循环及季节性冻融循环的不利影响。为提升模袋混凝土抗干湿循环和冻融循环的耐久性能,进行掺粉煤灰、硅粉以及粉煤灰、大理石粉对模袋混凝土材料性能的抗压强度试验、冻融循环试验及干湿循环试验分析。结果表明,通过硅粉和大理石粉掺量的合理设置能有效提升模袋混凝土材料的耐久性能。

关键词： 水泥细度   砂浆   抗冻性   冻融循环试验   损伤模型  

摘要： 为研究水泥细度对水泥砂浆抗冻性能的影响,对3种不同水泥细度的水泥砂浆试件进行了抗冻性试验,对比分析水泥细度对水泥砂浆抗压强度、电阻率演化特性的影响规律,建立了相应的冻融损伤模型。结果表明:适当增加水泥细度可以提高砂浆的抗冻耐久性,过度提高水泥细度对抗冻性的提高没有帮助,不同水泥细度的砂浆抗压强度大致呈指数衰减。砂浆的冻融破坏是由表及里逐渐加大的一个过程,不同深度的电阻率与冻融次数间的也是呈指数衰减。

关键词： 黄土   冻融循环   SH固化剂:抗压强度   抗剪强度   黏聚力   内摩擦角  

摘要： 西北和华北地区广泛分布的黄土受到季节性冻融循环的破坏,导致黄土构筑物强度逐渐降低,引发各种不良问题。采用新型高分子固化剂(SH)对黄土进行固化,开展室内冻融循环对固化黄土抗压、抗剪强度影响的试验研究。结果表明:加入固化剂SH可以显著提高黄土的抗压强度,SH掺量越高,黄土抗压强度提升越大,经冻融循环后强度损失率越小,质量损失率越低,试样完整性越好;固化黄土的抗剪强度随冻融循环次数增加而减少,冻融循环对黏聚力影响明显;固化黄土经历3~4次冻融循环后黏聚力与内摩擦角下降最大,5次后下降幅度减小并渐趋于稳定。试验结果为固化剂SH在黄土冻融区的推广及应用提供参考,并为黄土冻融区治理提供一些理论依据。

关键词： 冻融循环   核磁共振   声发射   砂岩   劣化  

摘要： 在常年冻土区域或季节性冻土区域,冻融循环作用使岩体物理力学性质劣化,会导致滑坡、岩体剥蚀等许多地质灾害的发生。研究不同冻融循环次数下岩石在物理、力学性质和声发射信息的变化规律,可对地质灾害的发生进行有效的评价和预测,防止造成重大损失,这对我国冻土区域的诸多工程建设与生产有重要的工程意义和实用价值。本文通过对青砂岩、黄砂岩两种砂岩岩样进行冻融循环试验并辅以核磁共振检测技术,研究了不同冻融循环次数下岩石的质量、孔隙率、束缚流体饱和度、T谱图的变化;然后进行单轴压缩声发射(Acoustic Emission,AE)试验,研究了应力-应变曲线、冻融系数等力学性质的变化,并对其声发射信号中的时域参数(AE事件率、累积事件数、AE能率、累计能量)和频域参数(AE主频、主频占比、幅值)进行对比分析,探究了岩石在冻融作用下的劣化规律。主要研究结果如下:(1)除质量变化与束缚流体饱和度变化比黄砂岩小以外,青砂岩其余各项物理指标的劣化程度高于黄砂岩;从冻融对岩石物理性质的影响变化来看,黄砂岩的抗冻性强于青砂岩。(2)青砂岩的应力-应变曲线的离散性随冻融循环次数增加而逐渐变大,应力明显降低,应变大幅度增加,冻融系数下降极为明显;黄砂岩的冻融劣化体现在应变的小幅度增长与冻融系数的缓慢下降。(3)青砂岩AE事件率的变化主要在弹性变形阶段、裂纹稳定扩展阶段,黄砂岩则集中于裂纹闭合阶段。加载过程中,两种砂岩的能量释放变化趋势较为相似。青砂岩的30次冻融循环是发生脆-塑性转变的分界线,体现为全程高AE事件率、阶段划分不再明显、低AE事件率缺失现象近乎消失,“平稳期”能量释放增多,累计能量上升趋势最明显。(4)冻融作用下,砂岩破坏时声发射频域特征参数如裂纹的发育模式及剧烈程度发生较大改变。微裂纹由集中发育向全过程均匀发育转变,根据裂纹体积应变法所定义的阶段划分不再明显,裂纹的发育向复杂化与多样化转变,剧烈程度明显下降。

关键词： 沥青混合料   冻融损伤   低温性能   蠕变   粘弹性能  

摘要： 沥青路面在使用过程中因受环境和荷载作用,沥青混合料路用路用性能逐渐劣化衰减,出现一系列路面病害现象,缩短了沥青路面的使用寿命,尤其在我国西北季节性冰冻区,冻融循环现象频繁交替,且作用周期长,使沥青路面早期出现裂缝等病害的概率显著提升,这将直接影响道路的通行能力,同时增加道路的维修养护成本。因此,深入研究冻融循环作用下沥青混合料的低温性能及力学性能的变化规律,明确其冻融损伤发展过程,以期为季节性冰冻区沥青路面结构的设计与施工提供指导。本文开展的主要内容如下:1.对试验原材进行了基本技术指标测定,通过马歇尔设计法对六种沥青混合料进行了配合比设计,确定了矿料级配和最佳油石比,并对其高温稳定性、低温性能、水稳定性和渗水性能进行验证,以保证满足规范要求。2.首先对六种沥青混合料开展冻融循环试验,测试经冻融循环作用后沥青混合料的空隙率,得出六种沥青混合料的空隙率均随冻融次数的增加而逐渐上升。然后通过小梁弯曲试验和间接拉伸试验评价了沥青混合料的低温性能以及随冻融次数的劣化规律,结果表明:三种沥青混合料的低温性能为:橡胶改性沥青混合料＞SBS改性沥青混合料＞基质沥青混合料,且AC-13型优于AC-16型;六种沥青混合料的低温性能均随冻融次数的增加逐渐减小,且减小速率逐渐变小。最后对沥青混合料低温性能的评价指标进行了分析,得出沥青种类对混合料的低温性能的影响最显著,冻融次数次之,集料粒径最小;间接拉伸试验与小梁弯曲试验评价指标之间呈一次线性关系,具有良好的相关性,采用间接拉伸试验评价沥青混合料的低温性能更为方便。3.建立了考虑冻融损伤沥青混合料的单轴压缩试验本构模型,并通过单轴压缩试验结果进行验证,结果表明:所建模型能够较好地表述连续密级配沥青混合料应力—应变关系,总损伤变量与应变之间呈“S”型递增关系。4.通过单轴压缩蠕变试验分析了沥青混合料的蠕变过程,发现沥青混合料的蠕变过程分为迁移期,稳定期,破坏期三个阶段;借助粘弹性力学基本模型对沥青混合料的粘弹特性进行了表征分析,发现耦合损伤的蠕变本构模型能够表征沥青混合料完整的蠕变三阶段变形过程;对经历冻融作用后的沥青混合料进行单轴压缩蠕变试验,发现沥青混合料的蠕变变形随冻融次数的增加逐渐变大,粘弹性参数减小。