关键词： 重金属   迁移   冻融循环   模拟  

摘要： 我国幅员辽阔,冻土分布较广。但是近年来,随着冻土区矿产资源的开采以及输油管道、公路、铁路建设等活动的进行,使得冻土区土体内的重金属含量存在不同程度的超标。土壤中的重金属元素不仅会进入水圈和大气圈影响到脆弱的冻土生态环境,而且还可能会通过食物链对人体健康造成威胁。因此,研究重金属污染物在冻土中的迁移特性显得尤为重要,同时对保护冻土区的土壤环境具有重要意义。本文以人工配制的重金属污染土为研究对象,进行室内土柱冻融循环试验,探究分别在地下水（E1）、降雨（E2）、深层污染（E3）和石英砂土（E4）四种环境条件下,Cu、Zn、Cd、Cr、Ni、Pb六种重金属离子经过7次冻融循环后的迁移规律。并使用HYDRUS-1D软件建立模型对六种重金属在不同冻融循环次数和降雨强度下的运移进行模拟和预测,初步研究表明:（1）在冻融循环过程中,土柱内的温度和未冻体积含水量随时间的变化趋势大致相同。土柱内的温度和未冻体积含水量随时间的变化都是经历先快速变化,然后缓慢变化,最后趋于稳定的过程。越靠近土柱顶端处的温度和未冻体积含水量,其变化趋势越明显。（2）7次冻融循环后,通过分层取样测定发现,土壤中重金属离子的含量对土壤的p H值有一定影响,即土壤的p H值随着重金属浓度的增加而减小。（3）7次冻融循环后,四种环境条件下的重金属含量都发生了变化。总的来看,六种重金属离子含量在土柱0-150mm之间变化较大,而在土柱150-450mm范围内变化则比较平稳。由于土柱在冻结的过程中,水分由温度高的一侧向低的一侧迁移,重金属离子也随着水分一同迁移,而土柱融化时,又有部分重金属离子向下迁移,所以总体来看,重金属离子主要还是集中在土柱的上部分,且随着土柱深度的增加,迁移量逐渐减少。在地下水作用下,Cu和Zn迁移到土柱底部的含量分别约为30mg/kg和40mg/kg,Cr和Pb两种重金属向下迁移的量较明显,在土柱底部浓度分别达到了80mg/kg和70mg/kg,而Cd在土柱150-450mm内含量几乎为0,表明Cd在地下水作用下迁移能力较差。Ni虽然有迁移,但是不是很明显。降雨对重金属的迁移具有一定的促进作用,该条件下的重金属迁移量比地下水作用下更明显。在该条件作用下,Cu和Zn在底部的含量要高于地下水作用下的含量,含量分别为33mg/kg和58mg/kg,在土柱150-450mm范围内测定到的Cd含量在0.5mg/kg左右,表明Cd在降雨条件下向下发生了迁移。Cr、Pb、Ni的含量则分别达到了69mg/kg、112mg/kg、33mg/kg。在深层污染土中,重金属离子在0-300mm范围的含量普遍较高,所以六种重金属离子在深层污染条件下,土柱下部分的含量较高。Cu和Zn在底部的含量分别为40mg/kg和90mg/kg,Cd在底部的含量达到了0.73mg/kg,Cr、Pb、Ni三种重金属的含量则分别在413mg/kg、171mg/kg和91mg/kg。在石英砂土中,Cu和Zn的含量分别为31mg/kg和81mg/kg,而Cd在石英砂土中向下迁移的量要小于降雨条件下的量,而Cr的迁移量比降雨条件下更明显。Pb和Ni的含量分别为79mg/kg、11mg/kg。由此可表明不同的重金属离子在石英砂土和降雨作用下的迁移效果各不相同。经比较发现本文试验的四种环境条件下对重金属离子在冻融循环中的迁移影响大小依次为:E3（深层污染）＞E2（降雨）＞E4（石英砂土）＞E1（地下水作用）。（4）在试验的基础上,通过用HYDRUS-1D模型模拟了不同冻融次数和降雨强度对重金属迁移的影响,模拟结果表明冻融30次后的重金属迁移量要高于冻融20次后的迁移量,冻融次数的增加促进了重金属离子的迁移,同时在不同的降雨强度下,重金属的迁移量也不相同,日降雨量为40mm的迁移量要高于日降雨量为20mm的迁移量,表明降雨强度的增加把土壤上部分的重金属离子带到了土柱下部分,使得土柱深处的重金属浓度升高。

关键词： 蒸压轻质混凝土   含水率   干湿循环   冻融循环   SHPB  

摘要： 在国家双碳政策的框架下,大力发展装配式建筑,能够有效的节约能源,减少碳排放,提高施工效率,并实现建筑产业化升级。在装配式结构建筑中,蒸压轻质混凝土可以作为内墙内嵌在建筑中,也可以作为外墙外挂成为围护结构,在建筑的节能保温等方面具有显著作用。论文通过蒸压轻质混凝土在不同含水率、不同干湿循环次数以及不同含水率—冻融循环次数耦合下,进行单轴压缩试验、SHPB(split Hopkinson pressure bar)冲击压缩试验和微观试验,研究蒸压轻质混凝土在不同环境作用下力学性能的影响。(1)在不同含水率和干湿循环次数的单轴压缩试验中,得到蒸压轻质混凝土抗压强度和弹性模量,探讨了抗压强度、弹性模量与含水率、干湿循环次数之间的变化规律。结果表明,抗压强度和弹性模量在含水率从0%增加到20%时,从3.01MPa下降到2.10MPa,而含水率20%增加到50%时,强度只下降0.15MPa,降低速率由快到慢并趋于稳定。干湿循环在10次时,抗压强度从3.35MPa增加到4.73MPa,因为水化反应在不断进行,水化产物不断增多,并填补试件中的微小裂缝使强度增加;干湿循环次数从10次到30次时,强度从4.73MPa下降到4.13MPa,因为干燥收缩作用在干湿循环次数增加下,不断加强,使试件中产生微裂缝导致抗压强度有所下降。(2)在SHPB试验中,得到了不同含水率、干湿循环次数以及含水率—冻融循环次数耦合下,蒸压轻质混凝土峰值应力和吸收能,探讨了峰值应力与含水率、干湿循环次数以及含水率—冻融循环次数之间的变化规律。结果表明,随着含水率的增加,峰值应力先从6.15MPa增加到6.31MPa,再从6.31MPa下降到4.96MPa,呈现先上升后下降的规律;吸收能先快速下降,再缓慢下降规律。随着干湿循环次数增加,峰值应力与吸收能都呈现先上升后下降的规律。在含水率—冻融循环次数耦合条件的变化条件下,在含水率一定的条件下,冻融循环30次都会使试件的强度下降20%左右;在冻融循环次数一定的条件下,含水率从干燥到10%时,峰值应力会有一个快速下降,而含水率大于10%时,峰值应力下降缓慢。(3)在微观试验中,托贝莫来石的衍射峰逐渐增强,反映了在试验过程中水化反应一直在进行,形成大量托贝莫来石,作为填充材料,使得强度得到加强。从电镜中也能明显看到在裂缝处大量托贝莫来石的形成。有力地证明了水热反应一直在进行。图46 表7 参93

关键词： OGFC   冻融循环   劈裂性能   弯拉性能   高温性能  

摘要： 海绵城市的兴起大力推动了我国大空隙沥青路面的发展,OGFC沥青路面则是目前应用最广泛的大空隙沥青路面。频繁的冻融循环势必影响OGFC沥青路面的使用性能,而现有的研究对OGFC沥青路面的抗冻能力涉及又较少,因此,本文研究了OGFC沥青混合料在冻融循环作用下的性能衰变规律,为OGFC沥青路面于冰冻地区的使用提供一定的参考。本文进行的主要研究及结论如下:1.为制得低温性能优良的胶结料,通过测力延度试验,对比了SBS+HVA复合改性沥青及SBS+橡胶粉复合改性沥青的低温性能,对SBS+HVA复合改性沥青的复掺配比进行了研究。试验结果表明:SBS+HVA复合改性沥青韧性比远大于SBS+橡胶粉复合改性沥青,SBS+HVA复合改性沥青在低温下具有更好的柔韧性,低温性能更优;对SBS+HVA复合改性沥青的配比研究表明,SBS掺量为4%、HVA掺量为10%,复合改性沥青低温性能最优。2.为研究冻融循环作用下OGFC沥青混合料劈裂性能变化规律,通过马歇尔冻融劈裂试验,对不同油石比、不同设计空隙率的混合料在不同冻融循环次数作用下的劈裂性能进行了研究。试验结果表明:前4次的冻融循环作用下,OGFC沥青混合料劈裂强度衰减明显,而后随着冻融循环次数的增多,劈裂强度下降趋势减缓并逐渐趋于稳定。最佳油石比（4.5%）的混合料各个冻融循环次数下的劈裂强度最高,残留强度比也最大。混合料设计空隙率越大,冻融循环作用对混合料劈裂性能的影响越显著,混合料抵抗冻融破坏性能越差。3.为研究冻融循环作用下OGFC沥青混合料弯拉性能变化规律,通过小梁弯曲试验,对不同油石比、不同设计空隙率的混合料在不同冻融循环次数作用下的弯拉性能进行了研究。试验结果表明:前期的冻融循环作用下,混合料弯拉强度、弯拉应变及弯曲劲度模量下降速率较快,而后随着冻融循环次数的增多,弯拉强度、弯拉应变及弯曲劲度模量下降趋势减缓并逐渐趋于稳定。油石比的研究表明,适当的增大油石比可以提高混合料的抗冻性能。混合料设计空隙率越大,其抵抗冻融破坏的能力越弱,设计空隙率过大,混合料抗冻性能及弯拉性能将显著丧失。4.为研究冻融循环对OGFC沥青混合料高温性能的影响,通过高温车辙试验,对不同油石比、设计空隙率的混合料在不同冻融循环次数作用下的高温性能进行了研究。试验结果表明:最佳油石比的混合料高温性能最优,增大和减小油石比都会使得混合料动稳定度降低;随着油石比的增大,混合料的动稳定度损失率减小。设计空隙率增大,混合料的动稳定度呈现先增后减的趋势,动稳定度损失率增大。综合分析得出,适当的增大油石比可以提高混合料的抗冻性能;OGFC沥青混合料设计空隙率不宜过大,本次研究中21%设计空隙率的混合料劈裂、弯拉及高温性能均较为良好,相较而言亦展现出较好的抗冻能力;过大的设计空隙率将严重降低混合料的抗冻性能,在实际工程应用中应予避免。

关键词： 全灌浆套筒   灌浆料   冻融循环   破坏形态   极限荷载位移   应变分布  

摘要： 近年来,海岸和海口附近修建的建筑和桥梁数量不断增加,大多采用预制拼装的施工方式。由于近海环境的建筑结构,受冻融循环作用的影响导致力学性能衰减引起结构耐久性降低。所以,研究冻融损伤就显得尤为重要。其中,保证结构安全稳定的关键在于预制拼装构件之间连接节点的性能,正因如此,套筒灌浆连接技术作为钢筋连接方式之一已经成为学术界的重点研究方向。论文对全灌浆套筒连接构件在冻融循环作用下的连接性能进行了试验研究,探究预制结构中全灌浆套筒连接构件的抗冻耐久性。主要研究内容和成果有以下几个方面:（1）按照规范要求制作40 mm×40 mm×160 mm棱柱体灌浆料试块和标准全灌浆套筒接头试件,对灌浆料进行流动度试验、质量检测、抗折强度试验、抗压强度试验以及灌浆套筒连接试件的单向拉伸试验;（2）观察试件破坏形态,经冻融循环作用后,位于端口处的灌浆料由锥形破坏转变为灌浆料破碎。套筒连接件可能出现钢筋拉断、钢筋刮犁式拔出和套筒滑丝三种破坏形态。本次试验中全灌浆套筒接头试件在经过75次冻融循环以内全部为钢筋拉断破坏,当达到100次冻融循环时部分试件出现钢筋刮犁式拔出破坏。（3）冻融循环作用会对全灌浆套筒接头试件的破坏位移、极限承载力和极限粘结强度均造成一定程度的影响。与常温养护下套筒接头试件相比,经冻融循环作用的试件平均破坏位移增加了约6%～35%;冻融循环次数越多,极限承载力下降幅度越大;在经过75次的冻融循环过后,试件的极限粘结强度平均下降了3.7%至10.3%。（4）本文选用ABAQUS有限元软件对套筒试件进行了模拟分析。通过建立冻融循环作用下全灌浆套筒的有限元模型,分析套筒接头试件在经过冻融循环作用后的极限承载力、破坏形态、灌浆料损伤深度等变化规律,从而验证试验结果。该论文有图72幅,表13个,参考文献87篇。

关键词： 加铺路面   三点弯曲疲劳试验   斜剪破坏试验   数字散斑技术   冻融循环试验  

摘要： 目前越来越多的沥青路面接近设计使用期,各种病害问题逐渐显现出来,如沉陷、车辙、拥包和推移等。当这些病害对沥青路面产生功能性损伤,不能满足正常的行车需求时,常采用的养护方法可在旧沥青路面上加铺一层新的沥青混凝土,从而延长路面服务年限,该方法具有对交通影响小、施工周期短以及修复后的路面服务性能好等优点。然而,这种加铺层沥青混凝土会受到旧沥青路面病害的残留影响,同时遭受环境因素的侵蚀,加铺后含层间界面的沥青混合料的抗疲劳性能及抗剪切性能都会受到影响。为了研究经历不同病害以及严寒气候条件的旧沥青路面加铺层材料的性能,本文针对由水浸泡、盐侵蚀而引起的AC-16旧沥青路面病害问题,考虑加铺SMA-13新沥青路面后,再经历水冻融、盐冻融环境条件下,采用宏、细观试验手段相结合,进行含层间界面的加铺路面材料三点弯曲疲劳试验及剪切强度试验。主要研究结果及结论如下:相较于旧面层未受环境影响,下层经过水浸泡的旧路面的双层小梁疲劳寿命减少,下层经过盐侵蚀的旧路面双层小梁疲劳寿命减少的更加明显,盐侵蚀对小梁疲劳寿命影响最大。相较于未经过冻融循环的双层小梁,经历水冻融的双层小梁疲劳寿命减少,经历盐冻融的双层小梁疲劳寿命减少更多,盐冻融对小梁疲劳寿命最大。冻融循环次数的增加,双层小梁疲劳寿命不断减少。冻融12次对双层小梁的疲劳寿命影响最大。粘层油能够明显提高斜剪试件的剪切强度。相较于旧面层未受环境影响,下层经过水浸泡的旧路面的斜剪试件层间抗剪能力下降,下层经过盐侵蚀的旧路面的层间抗剪能力下降更为严重。盐侵蚀对抗剪切性能影响最大。相较于未经过冻融循环的斜剪试件,经历水冻融的斜剪试件层间剪切强度下降,经历盐冻融的斜剪试件层间剪切强度下降更严重。盐冻融对抗剪切性能影响最大。随着冻融循环次数的增加,斜剪试件的层间剪切强度都呈现出下降趋势。冻融12次对斜剪试件的抗剪切性能影响是最大的。利用数字散斑技术,对不同条件下双层小梁三点弯曲疲劳试验和斜剪破坏试验进行细观观测,双层小梁试件在破坏阶段路径1、2水平平均应变突增;层间界面的存在,使得下层处于拉伸状态,路径2表现出更大的水平应变,更易发生疲劳破坏。斜剪试件在加载到150s前后在层间开始出现裂纹,并迅速的发展,下层经过盐侵蚀开始出现层间裂纹的时间要早于经过水浸泡及不作处理的试件,且冻融循环次数增加会使得层间裂纹变得更长。

关键词： 二灰固化土   碳酸盐渍土   方差分析   神经网络   热力耦合  

摘要： 碳酸盐渍土广泛分布于东北深季节冻土区。土体在受盐渍化作用以及受冻融循环作用影响下,其工程性能严重影响了地方区域建设与经济发展。因此开展盐渍土的工程性能改良研究成为了当前冻土盐渍土区工程建设的前沿热点问题。本文依托于冻土工程重点实验室项目《东北地区碳酸盐渍土冻融特性研究》（SKLFSE201919）,对大庆杜尔伯特地区碳酸盐渍土开展力学性能试验研究,探究固化盐渍土受各类因素影响下力学性能变化规律,分析宏观力学变化规律下的机理过程;利用方差分析的方法对石灰掺量、粉煤灰掺量、冻融循环次数、围压及含盐量5个影响因素对固化盐渍土的抗剪强度影响进行定量分析,确定不同影响因素的权重;通过人工神经网络的方法对固化盐渍土的抗剪强度进行模型构建,分析不同隐含层节点数对模型精确度的影响,并开展模型误差分析,确定最优隐含层节点数;建立固化土的路基热力耦合有限元模型,分析固化土路基温度场与变形场随时间发展的变化规律,探究二灰固化土在路基工程中的适用性。

关键词： 冻融循环   力学特性   损伤变量   分形维数   数值模拟  

摘要： 本文以川西高原阿坝州泥岩为研究对象,对加工好的标准岩样进行不同冻融循环次数下的单轴压缩试验,得到了冻融循环下泥岩的应力-应变曲线,分析冻融循环条件下各种力学参数的劣化规律,并基于波阻抗建立损伤变量,建立岩石的冻融损伤方程;并对冻融后的试样进行SEM扫描电镜试验,分析了微观状态下岩石的孔隙特征随冻融循环的变化规律,利用Image-Pro Plus图像处理软件对SEM图像进行微观孔隙参数提取,并结合分形理论对冻融循环下岩石的微观损伤机理进行分析;最后,利用COMSOL Multiphysics仿真软件对岩石冻融循环试验过程进行模拟,得到不同次数冻融循环下岩石的热应力与热应变的变化。主要成果如下:（1）泥岩试样的原生裂隙受到反复冻胀荷载的作用下引起疲劳演化,试样脆性减小、延性增大,反复冻融产生的次生裂隙的增加也使岩石的单轴抗压强度、弹性模量和纵波波速均下降。用劣化度来表征了冻融循环下泥岩的单轴抗压强度、弹性模量、纵波波速的劣化规律,发现各力学参数均随着冻融循环次数的增加而有不同幅度的减小,但减小的速率逐渐变慢;并对各力学参数随冻融循环次数进行拟合,得到了呈指数型衰减的劣化模型。最后,基于波阻抗为损伤变量,建立泥岩的冻融损伤方程,结果表明泥岩的损伤随着冻融循环次数的不断增加而增大,但增大速率逐渐降低。（2）通过对不同冻融循环次数下的SEM图像进行观察可得,岩石在经过冻融循环后,高岭石颗粒胶结程度变差,裂隙发育,孔隙由于冻胀作用逐渐扩张,直至连通。由Image-Pro Plus图像处理软件统计出来的平面孔隙度可得,冻融循环导致岩石的孔隙度增大。再利用MATLAB对不同冻融循环次数下的SEM图像进行计算,得到孔隙的分形维数可知,在0～4次冻融循环期间,分形维数增大,是由于岩石内部致密的孔隙裂隙逐渐扩展,孔隙分布变得更加复杂;而在4～16次冻融循环期间,分形维数下降,原因是岩石孔隙中的水分在不断的冻结融化过程中产生的冻胀力将岩石中的小孔隙扩展至贯通成大孔隙,并且水冰相交的过程中将岩石孔隙中的内壁消磨的更平整、光滑,加剧了岩石的劣化。（3）随着冻融循环次数的增加,岩样的最大热应变由试样中上部中心区域缓慢向上发展,直至试样顶部,最大热应变值逐渐增大;随着冻融循环次数的增加,岩样的热应力则由集中在试样底部的中心区域缓慢向上、向试样周围表面发展,到底16次冻融循环时,热应力集中在整个试样外围的中间区域,并且试样顶部和底部中心也出现了应力集中现象,最大热应力值也随着冻融循环次数的增加而增大。由模拟得到冻融循环下岩石的应力应变曲线与试验结果吻合度较高,岩石在冻融循环条件下单轴抗压强度与弹性模量均减小。

关键词： 混杂纤维混凝土   盐冻循环   氮吸附   损伤度   盐冻损伤模型  

摘要： 严寒盐渍土地区的混凝土长期遭受盐冻侵害,造成其安全性和耐久性能严重下降,因此混凝土的盐冻损伤问题一直是国内外土木工程领域研究的重点。已有研究表明:在混凝土中掺入钢纤维或聚丙烯纤维能有效地提高混凝土阻裂和增韧能力,改善混凝土盐冻破坏。目前,国内外学者对单一纤维混凝土在氯盐或硫酸盐中冻融循环作用下抗盐冻性能的研究比较集中,而对混合盐溶液和冻融环境下混杂纤维混凝土的损伤规律以及模型研究较少。因此,本文以盐冻次数、纤维种类及掺量作为试验变量,对混合盐(3.5%Na Cl+3.5%NaSO)和冻融循环耦合作用下C40的混杂纤维混凝土进行基本力学性能试验和氮吸附试验,其主要研究内容如下:(1)混杂纤维混凝土的抗盐冻耐久性能研究。每隔25次盐冻循环至200次结束,对5组不同纤维配比(钢纤维SF:0.8%和1.2%;聚丙烯PPF:0.11%)的混杂纤维混凝土立方体试件和小梁抗盐冻耐久性进行了试验研究,从表观形态、质量损失率、相对动弹性模量3个抗盐冻评价指标进行了分析,探讨盐冻次数和纤维种类及掺量对混杂纤维混凝土的抗盐冻耐久性影响。(2)盐冻循环作用下混杂纤维混凝土的基本力学性能研究。每隔50次盐冻循环,对5组混杂纤维混凝土进行了基本力学性能试验,分析了试件的破坏形态及强度损失规律,探讨了盐冻次数和纤维种类及掺量对混凝土抗压、劈拉及抗折强度的影响机理。同时,在Qiana模型基础上进行改进,考虑到冻融循环次数n=0这一个边界条件,建立了盐冻循环作用下纤维混凝土的强度衰减模型。(3)盐冻循环作用下混杂纤维混凝土的微观孔结构研究。对混杂纤维混凝土进行了氮吸附试验,分析了盐冻循环作用前后的孔径分布、BET表面积、累计孔体积、最可几孔径的变化情况,探讨盐冻循环作用和纤维的掺入对混杂纤维混凝土的微观孔结构的影响。并且,对盐溶液与冻融作用两者复合损伤机理进行分析研究。(4)盐冻循环作用下混杂纤维混凝土损伤分析。引入损伤度D(n)来描述盐冻造成混凝土试件内部的损伤程度,提出基于Weibull分布的混杂纤维混凝土盐冻损伤演化模型,并结合力学衰减模型,得出混杂纤维混凝土盐冻损伤度由相对强度表达的演化方程。

关键词： 冻融循环作用   霍普金森压杆   应变率   动态增强因子   动态粘弹性损伤本构模型  

摘要： 冻融循环作用对混凝土结构的承载力和耐久性有严重影响,目前关于混凝土冻融后的力学性能研究主要集中在静力学领域,有关冻融后混凝土动态力学性能的研究较少。针对此现状,本文利用直径100mm的霍普金森压杆对冻融后混凝土动态力学性能进行研究,所做主要工作如下:（1）对C40混凝土进行0、25、50、75、100、125次快速冻融循环试验,对C60混凝土进行0、75、125、175、225次快速冻融循环试验,研究冻融循环作用对两种强度等级的混凝土试件外观、质量、相对动弹性模量的影响;（2）对冻融后的C40、C60混凝土立方体（100mm×100mm×100mm）、圆柱体试件（φ86mm×45mm）进行静力受压试验,得到了两种混凝土在不同冻融次数下的立方体、圆柱体试件静力受压强度;（3）使用霍普金森压杆对冻融后C40混凝土圆柱体试件进行了子弹速度为4、6、8、9、10m/s的冲击试验,对冻融后C60混凝土圆柱体试件进行了子弹速度为6、8、9、10、11m/s的冲击试验,并利用“三波法”获得了两种混凝土在各个冲击速度下的动态应力-应变曲线;（4）根据霍普金森压杆冲击试验结果计算得到冻融后混凝土强度动态增强因子DIF,建立了混凝土强度动态增强因子与冻融循环次数、应变率间的数学关系式;采用冻融损伤劣化因子ξ描述冻融后C40混凝土动态抗压强度随冻融循环次数的变化情况,并基于Weibull分布与元件组合理论建立了冻融后C40混凝土动态粘弹性损伤本构模型。通过上述试验研究,本文得出的主要结论为:（1）霍普金森压杆冲击试验中,子弹速度与混凝土应变率近似呈线性正相关关系,且子弹速度相同时,C40混凝土应变率高于C60混凝土应变率;（2）随着应变率的增加,冻融后C40、C60混凝土动态峰值应力不断增大,动态峰值应变呈先增长后下降趋势;（3）随着冻融循环次数的增加,C40混凝土动态峰值应力逐渐减小,动态峰值应变逐渐增大。C60混凝土由于抗冻性较好,随着冻融循环次数的增加,其动态峰值应力呈先升后降的趋势,且经历225次冻融循环后仍高于未冻融混凝土动态峰值应力。C60混凝土动态峰值应变随冻融循环次数增加变化较小;（4）拟合了冻融后混凝土强度动态增强因子DIF与应变率对数log ε、冻融次数n间的数学表达式,拟合效果较好;（5）建立了冻融后C40混凝土动态粘弹性损伤本构模型,该本构模型与试验所得应力-应变曲线具有较高的一致性。

关键词： 道路工程   沥青路面   冻融循环   冷再生混合料   数值模拟   超声波检测  

摘要： 沥青混合料再生技术为路面废旧料的利用与管理提供了有效的解决方案,具有良好的经济、社会和环境效益,在我国已广泛应用于路面面层与基层,积累了大量工程经验。我国西北、华北与东北等地区的沥青路面受冻害影响较大,处于此类地区内的沥青路面在服役过程中不但需要承受不同程度的车辆荷载,还需抵抗较为复杂的环境作用。冻融循环作用使得乳化沥青冷再生路面过早出现破坏,影响路面使用寿命与使用性能的同时,也增加了建设与养护成本。以此为背景,本研究开展了冻融循环条件下的乳化沥青冷再生混合料的路用性能及数值模拟研究,主要研究内容与成果如下:1.埋设温度传感器于冷再生混合料试件内部,确定冻融循环试验条件;选取单轴贯入强度试验、低温劈裂强度试验及冻融劈裂试验研究冻融循环作用下冷再生混合料的路用性能。结果表明,冻融循环作用对乳化沥青冷再生混合料的高温稳定性、低温抗裂性与水稳定性均产生明显的负面作用。冻融循环经历20次后,冷再生混合料的贯入强度损失率累计达到59.42%,低温劈裂强度损失率累计达56.37%,冻融劈裂强度损失率累计达29.38%,TSR达到73.7%,低于规范值75%的要求。2.对冻融循环后的冷再生混合料试件进行超声波速检测,通过修正时间公式对检测结果进行修正,建立超声波速与高温稳定性、低温抗裂性及水稳定性之间的相关关系,从而实现利用超声波速预测冷再生混合料路用性能的目的。结果表明,冻融循环作用使得试件超声波速明显降低,平均每5次冻融循环超声波速降低3%～6%。利用修正时间公式修正后的超声波速与冷再生混合料路用性能的相关性较好,预测误差基本保持在6%以下。因此超声波法预测冷再生混合料的路用性能具有一定的可行性。3.根据路用性能试验结果,首先进行冻融循环作用下冷再生混合料温度场模拟,初步验证利用ABAQUS模拟冻融循环试验的可行性及准确性,然后进行单轴贯入强度试验数值模拟及低温劈裂试验数值模拟。结果表明,经历冻融循环作用时,混合料试件内部温度变化是一个从外向内逐层递变的过程,在同一时刻试件内外位置存在一定温差,温度场模拟结果与实测温度变化规律趋于一致;单轴贯入强度试验与低温劈裂试验数值模拟中混合料试件内部应力状态符合实际试验情况,模拟误差分别在1.53%～2.99%、7.83%～13.90%范围内,因此模拟结果具有一定的准确性与可靠性。