石灰石粉轻骨料混凝土抗盐冻性能研究

为了研究石灰石粉轻骨料混凝土在盐溶液作用下的抗冻性能,通过室内试验,研究了冻融循环次数和石灰石粉掺量对轻骨料混凝土抗压强度、质量损失和相对动弹性模量等指标的影响。试验结果表明,冻融循环次数越多,轻骨料混凝土的强度和相对动弹性模量越小,而质量损失越大,其中当冻融循环次数由25次变为50次时质量损失大幅增大,由75次变为100次时相对动弹性模量急剧减小;总体来说,随着石灰石粉掺量的增大,强度和相对动弹性模量出现先增大后减小的趋势,而质量损失出现先减小后增大的趋势,当石灰石粉掺量为3%时,强度和相对动弹性模量达到最大值,而质量损失有最小值。     

干湿循环作用对泥质板岩冲击动力性质的影响

设计了考虑干湿循环作用影响的泥质板岩分离式霍普金森压杆试验,通过试验研究得到冲击荷载作用下泥质板岩的动强度、动弹性模量、动泊松比和峰值应力对应的应变等参数随干湿循环次数的变化规律.研究结果表明:随着干湿循环次数从0增大到15,动强度、动弹性模量以及峰值应力对应的应变均不断降低,降低幅度分别为20.7％、16.1％和16.7％,而动泊松比的变化规律不显著;干湿循环作用使得泥质板岩的动强度和动弹性模量显著降低,脆性显著增强.研究成果可为考虑干湿循环影响的泥质板岩爆破参数设计和爆破动力性质研究等提供参考.     

基于干湿循环试验的黄土路堑浅层边坡长期稳定性分析

为评估干湿循环作用对黄土边坡浅层土体强度的劣化效应，对甘肃定西Q₃原状黄土开展了不同干湿循环路径下的室内直剪试验，分析干湿循环次数、循环幅度与下限含水率对土体抗剪强度的影响，建立了考虑干湿循环三参数的强度劣化模型，并运用强度折减法对比了不同干湿循环路径下黄土路堑浅层边坡的长期稳定性。试验结果表明：随着干湿循环次数增加，原状黄土的黏聚力呈现先减小后趋于稳定的变化趋势，可采用双曲线函数进行拟合，内摩擦角呈线性下降趋势，10次干湿循环后，原状黄土黏聚力与内摩擦角的最大劣化度分别为27.64%与9.88%;在相同干湿循环次数下，循环幅度对原状黄土黏聚力和内摩擦角的劣化效应大于下限含水率；干湿循环过程中黄土路堑浅层边坡的长期稳定性系数遵循指数下降函数，不同干湿循环路径下边坡稳定性系数最大降幅为61.5%,且在6次循环后稳定性系数降幅约占总减小值的85%;干湿循环中循环幅度和下限含水率影响着黄土路堑浅层边坡稳定性，表现为随着下限含水率增大，浅层边坡稳定性系数先增大后趋于稳定，但随着循环幅度增大，稳定性系数线性减小；工程实际中边坡不同深度土体含水率变化范围不同，干湿循环路径存在...     

低温下复合胶凝材料抗硫酸盐腐蚀性及微观机理研究

为了研究复合胶凝材料在低温硫酸盐侵蚀下的抗蚀性能,采用不同配合比的水泥砂浆试件,在5℃的Na_2SO_4溶液中进行干湿循环侵蚀试验,并测定侵蚀过程中试件的抗折强度、抗蚀系数及相对动弹性模量.此外,采用SEM、EDS、XRD等微观分析手段对其腐蚀产物的成分进行测定,试验结果表明:三种力学性能指标随干湿循环的进行均呈现出先上升后下降的趋势,但变化的幅度及速率不同,且最终结果显示,在5℃低温干湿循环条件下,复掺矿粉-硅灰对水泥砂浆抗腐蚀性会产生不利影响.在该侵蚀条件下,不仅有物理结晶作用,亦会发生化学腐蚀,砂浆试件力学性能的发展规律及物理、化学侵蚀状况均与胶凝材料的种类有较大的关系,且其腐蚀产物为碳硫硅钙石和钙矾石的混合物.     

机场道面混凝土冻融破坏评价指标

为了研究中国北方寒冷地区机场道面混凝土冻融破坏的评价指标,制作了3种不同抗冻性能的混凝土试件,采用快速冻融试验机对混凝土试件进行了冻融破坏试验,并用动弹仪DT-10W测试了试件的动弹性模量,分析了不同冻融循环次数作用下试件相对动弹性模量、压折强度、质量损失及表面剥落的变化规律,给出了机场道面混凝土冻融破坏的临界值。试验结果表明:随着冻融循环次数的增加,试件的压折强度均有不同程度的下降,其中抗折强度的损失较大,且试件表面剥落面积及深度增大,质量损失对试件表面平整度的影响严重。根据试件在冻融过程中相对动弹性模量与抗折强度损失、表面剥落与质量损失的规律,建议以300次快速冻融循环后混凝土试件相对动弹性模量不小于75%(抗折强度损失率不大于46%)和质量损失率小于1.0%(中等剥落)作为机场道面混凝土冻融破坏的评价指标。     

复掺技术对混凝土抗硫酸盐干湿循环性能的影响

通过试验研究了多元矿物掺合料、引气剂及聚丙烯纤维复掺混凝土在静止溶液和流动循环溶液两种浸蚀条件下的抗硫酸盐干湿循环性能。结果表明:多元矿物掺合料、引气剂、聚丙烯纤维复掺有利于改善混凝土的抗硫酸盐干湿循环性能;混凝土聚丙烯纤维体积掺量小于0.2%、含气量小于6%时,随纤维和引气剂掺量增大,混凝土的抗硫酸盐干湿循环性能增强;降低混凝土的渗透性是改善其抗硫酸盐干湿循环性能的良好途径。     

高寒盐沼泽区干湿-冻融循环下桥梁桩基腐蚀损伤与承载特性

为探明青海地区桥梁桩基在干湿-冻融循环条件下的腐蚀损伤特性, 依托德香高速公路工程, 在现场埋设钢筋和混凝土试件进行干湿-冻融循环1年, 采用室内试验将混凝土试件进行干湿-冻融循环225次, 对比分析了不同位置和不同循环时间条件下混凝土质量、抗侵蚀系数、相对动弹性模量、抗压强度、微观机理以及钢筋锈蚀率的变化规律; 采用数值仿真分析了未防护桩基20年内承载力变化规律, 并提出了高寒盐沼泽区桥梁桩基防护措施。研究结果表明: 随着试件埋设深度的增加, 现场桩基混凝土试件的抗侵蚀系数相关度增大, 最大值为0.93;随着时间的增加, 桩基混凝土试件的抗压强度最大损失率为38.20%, 埋深0.25 m处钢筋的面积锈蚀率最大, 为91%;表面涂抹环氧树脂可以有效减少钢筋锈蚀率, 桩基混凝土试件与钢筋的质量变化不明显; 干湿-冻融循环225次时, 桩基混凝土试件的边角处出现脱落, 四周出现裂纹, 但质量变化较小, 相对动弹性模量降低了39.10%, 抗侵蚀系数降低到0.51, 混凝土的抗压强度损失率为65.88%, 其内部因出现Friedel盐等膨胀性物质而趋于破坏; 随着剥落厚度和腐蚀深度的增加, 前8年桩基的承载力基本不变, 8年后其承载力逐步降低, 若不进行维护, 第20年桩基承载力降低34.45%;建议在桩基服役8年后, 要进行重点防护。      

考虑温度和载荷影响的动车信息窗粘接结构寿命预测

针对动车信息窗粘接结构, 考虑环境和载荷对粘接结构寿命的影响, 提出了一种加速老化与自然老化相结合的寿命预测方法; 对粘接结构影响因素进行分析, 建立了加速老化的温度-动态载荷耦合循环谱, 制作了铝合金对接接头, 分别进行0、10、20、30循环周期的加速老化试验, 定期测试接头的剩余强度和失效形式, 获得粘接剂剩余强度随载荷循环次数的变化规律; 提取自然老化下不同行驶里程的实车胶条, 进行剩余强度测试, 获得了粘接剂剩余强度随行驶里程的变化规律; 采用多项式函数分别拟合载荷循环次数、行驶里程与粘接剂剩余强度衰减率的函数关系式, 建立了载荷循环次数与行驶里程之间的函数关系式。研究结果表明: 相比粘接接头初始强度, 温度循环10、20、30周期后粘接接头的剩余强度下降幅度依次为11.6%、15.9%、20.7%, 而温度-动态载荷耦合循环后强度分别下降了14.1%、18.9%、24.8%, 说明动态载荷加剧了接头强度的衰减, 并且均呈现先快后慢的下降趋势; 温度-动态载荷耦合试验作用后, 接头断面的失效形式和机理变化明显, 初始时接头胶层发生老化失效, 而后随着载荷循环次数的增加, 接头主要失效机理由老化失效转变为疲劳失效; 加速老化与自然老化下粘接剂失效强度的衰减率变化趋势基本一致, 建立的载荷循环次数与行驶里程的函数关系式能够较准确地预测粘接结构的寿命, 预测得到动车最大安全里程为8.34×106 km。      

寒区桥梁混凝土抗冻耐久性试验研究

通过冻融循环试验,对寒区桥梁混凝土抗冻耐久性进行试验研究。在不同水胶比、含气量、外加剂掺量、抗冻龄期、浆骨比等多种因素下,探索寒区桥梁混凝土抗冻性能的影响规律。试验结果表明,水胶比越大,相对动弹性模量下降速度越快;含气量最优取值为5%;不同浆骨比试件的质量损失均不断增大,相对动弹性模量损失率逐渐减少。     

基于灰色系统理论的高寒盐沼泽区混凝土耐久性评估

依托青海省德香高速工程, 通过混凝土室内损伤试验, 分析了冻融干湿循环和盐腐蚀耦合作用下混凝土动弹性模量的演化过程与特征; 基于灰色系统理论, 建立了不同工况下混凝土相对动弹性模量GM (1, 1) 预测模型, 预测了2种损伤条件下3种配合比混凝土耐久年限; 依据室内损伤试验与灰色系统理论GM (1, 1) 模型预测结果分析了混凝土的组分, 研究了不同掺合料对混凝土耐久性的影响。研究结果表明: 混凝土耐久性GM (1, 1) 预测模型的相对误差在6%以内, 且后验差比值小于0.35, 小概率误差大于0.95, 预测精度较高; 不同使用环境对混凝土耐久性影响差异较大, 复合盐腐蚀-养护冻融循环的影响程度较复合盐腐蚀-浸泡冻融循环提高了42.8%~46.2%;掺加了粉煤灰、硅灰与膨胀剂的配合比Ⅲ的混凝土耐久性最好, 耐久年限较基准配合比混凝土提高了50%以上, 因此, 为了保证混凝土耐久性, 在类似地区工程实践中, 可参考配合比Ⅲ进行现场混凝土配比设计; 粉煤灰与矿渣同时使用将会生成钙矾石, 相比基准配合比, 不同配合比下混凝土耐久年限降低率均在50%以上, 严重损伤混凝土耐久性。      

强度折减法分析干湿循环下红砂岩路堤边坡稳定性

通过红砂岩填料的室内干湿循环试验,得到红砂岩填料在不同干湿循环次数作用下的剪切强度,依据库仑定律反推出强度参数。红砂岩填料得到强度参数在干湿循环下有着较大幅度的强度衰减,对路堤边坡的稳定性影响巨大。基于强度折减法理论,结合室内试验得到红砂岩填料干湿循环下的强度参数,选用ABAQUS软件对选定的红砂岩路堤边坡稳定性进行分析,得到红砂岩填料边坡的稳定性随干湿循环次数的增多而减小,在干湿循环作用下边坡的稳定性系数由2.128降低到1.672,降幅约为21%。     

列车荷载对板式无砟轨道力学性能的影响分析

为研究无砟轨道混凝土在客、货车作用下的劣化规律,基于损伤力学概念,引入损伤变量对混凝土室内循环加载进行试验研究. 首先,建立钢轨-扣件-轨道板-CA砂浆层-底座板-地基有限元实体模型,获取试件试验等效应力水平,通过列车车速确定加载频率,然后确定合理的荷载组合模拟工况;其次,应用MTS加载系统对混凝土试件进行循环加载测试,利用无损检测系统测试了不同加载次数下混凝土的动弹性模量以及抗折强度;最后,将动弹性模量和抗折强度作为损伤变量,根据测试结果得到不同应力水平、加载频率作用对轨道板材料力学性能劣化规律的影响. 试验结果表明:在客货车荷载作用下,动弹性模量的损伤程度在加载200万次时约为抗折强度的损伤程度的2倍;应力水平一定时,加载频率越小,混凝土动弹性模量以及抗折强度的损伤程度越大,并且在10 Hz与15 Hz频率之间较明显;加载频率一定时,应力水平越大,混凝土动弹性模量以及抗折强度的损伤越严重,应力水平为0.7的混凝土在1 000次左右的加载循环加载下发生破坏;低速的客货车荷载会加快混凝土初期损伤,较高速度的客货车荷载会加速无砟轨道结构后期损伤的发展.      

干湿循环对CA砂浆质量与变形的影响

CA砂浆（cement and emulsified asphalt mortar）服役环境湿度因气候、天气因素的影响产生显著变化,会引起其质量和体积的变化,进而对轨道结构的几何尺寸产生影响. 为了解服役环境中湿度变化对CA砂浆质量、尺寸的影响,设计了6种干湿循环制度,测试了不同干湿循环制度下CA砂浆质量、长度变化;并采用低场核磁共振（NMR）及综合热分析（TG-DSC）对其孔结构和物相组成进行了分析,以揭示其变化机理. 研究结果表明:随着循环次数的增加,CA砂浆湿质量迅速增加并达到最大值,随后下降,并在140 d左右趋于稳定,干质量的变化很小;而其长度随循环次数的增加先减小后增加. 干湿循环中,CA砂浆质量与长度的变化均小于持续干燥、水浸泡条件下的变化. 在短周期干湿循环中,在约140 d前,CA砂浆湿质量与变形呈二次函数关系,而在约140 d后,质量与变形呈线性关系;在长周期中,二者相关性不强. NMR与DSC的分析结果表明,CA砂浆质量与长度变化是干湿循环过程中毛细孔水分的迁移、水泥水化、碳化以及孔结构变化等因素共同作用的结果.      

雄安新区粉质黏土的动力特性试验研究

为分析雄安新区粉质黏土的动力特性,采用GDS多功能动态循环三轴试验系统,对雄安新区粉质黏土进行14种工况(不同围压、固结比和加载频率)下的动三轴试验,深入分析了动骨干曲线、动弹性模量、动剪切模量、阻尼比等在不同工况下的变化规律及相关参数。试验结果表明：随动应力幅值的增大,动应变呈非线性增长,且存在某一临界动应力值;随动应变的增大,动模量逐渐减小,且减小速率先快后慢、最后趋于稳定;随动剪应变增长,阻尼比呈非线性增长,且阻尼比最大值不超过0.12;随围压与固结比增大,动强度和动模量均明显增大;围压与固结比对阻尼比影响较小,具有归一性特征;随频率增大,动应力幅值、动弹性模量增大,但增长幅度并不明显。综合分析三变量对雄安新区粉质黏土动力特性的影响程度得出：围压影响最大、固结比次之、加载频率最小。     

干湿循环效应对膨胀性土边坡稳定性影响分析

膨胀土在干湿循环作用下经历反复的胀缩变形,从而引起膨胀土边坡的强度损伤,导致其稳定性下降,影响边坡的稳定性。通过数值分析方法,对经历干湿循环的膨胀土边坡进行模拟分析,探讨干湿循环损伤效应对边坡稳定性的影响以及其作用机理。研究结果表明:干湿循环次数越少,边坡稳定性对影响率的变化越敏感;干湿循环损伤作用下滑动面的不同,是由不同情况下边坡各层土体强度以及潜在滑动面上受力状态共同作用所决定的。     

干湿循环作用下充填节理岩石压缩特性

为探明干湿循环作用对充填节理岩石压缩力学强度与变形破坏特征的影响，人工制备多种不同充填物的节理岩石试样，对其进行0(全程干燥)、1、5、10、15、20次干湿循环预处理，使试样产生一定的累积损伤；在此基础上，对充填节理岩石试样进行静态单轴压缩试验和动态冲击试验，并在动态冲击试验过程中借助高速摄像机观察充填节理岩石的冲击破坏特征。研究结果表明：随着干湿循环次数的增加，充填节理岩石的静态和动态抗压强度不断降低，且降低幅度逐渐变小，20次干湿循环作用后岩样的静态和动态抗压强度总劣化度均为20%～30%;通过拟合发现岩样的动态抗压强度降低规律符合指数函数分布；随着干湿循环次数的增加，静态破坏模式由劈裂破坏逐步发展为剪切破坏，动态冲击中充填节理岩石破碎程度和充填节理层粉碎飞溅程度加剧，验证了干湿循环作用会严重影响充填节理岩石的变形破坏特征和动态抗冲击能力；应力波透射系数随干湿循环次数的增加而不断降低，20次干湿循环作用后岩样的应力波透射系数降低了约10%,说明干湿循环作用对应力波传播能力造成了显著影响。     

红粘土裂隙发育及与低应力抗剪强度的关系研究

通过Matlab软件的图像处理功能对干湿循环作用后的红粘土表面裂隙参数进行定量分析,并进行低应力条件下的快剪强度试验,探讨了红粘土表面裂隙参数与抗剪强度的关系。结果表明;第1~2次干湿循环作用对表面裂隙最终形态的确定起主要作用。随干湿循环次数的增加,裂隙发育沿着原有裂隙扩展,以变宽、变长为主,新的裂隙较少,最终趋于一种稳定状态。裂隙的产生对土体抗剪强度有重要的影响,可通过裂隙率、分形维数与抗剪强度参数的良好的线性关系,来预测裂隙结构强度参数。     

浸水作用下二灰黄土的稳定性

对二灰黄土进行了不同干湿循环次数和不同浸水时间2种浸水作用下的强度试验和压汞试验, 分析了二灰黄土水稳定性。分析结果表明: 二灰黄土强度较高, 7 d龄期无侧限抗压强度可以达到1.33 MPa; 随着干湿循环次数的增加, 二灰黄土强度出现衰减, 经过2次干湿循环后二灰黄土强度就大幅度降低, 并趋于稳定, 经过10次干湿循环后二灰黄土无侧限抗压强度和抗剪强度降低幅度分别为42.8%、47.4%; 随着干湿循环次数的增加, 二灰黄土的总孔隙体积呈线性增加, 经过10次干湿循环后二灰黄土的总孔隙体积从0.200 1 mL·g-1增大到0.238 3 mL·g-1, 增加了19%; 在干湿循环过程中, 不同孔径孔隙体积变化规律不同, 大孔隙体积呈线性增加, 小孔隙体积和微孔隙体积基本上没有发生变化; 随着浸水时间的延长, 二灰黄土强度出现衰减, 经过2 d浸水后强度产生大幅度降低, 并随着浸水时间继续延长强度逐渐趋于稳定, 经过4 d浸水后二灰黄土无侧限抗压强度和抗剪强度降低幅度分别为33.6%、54.7%。可见: 在石灰与粉煤灰掺量较小的情况下, 水对二灰黄土的强度有明显的弱化作用, 浸水作用可导致二灰黄土强度降低, 干密度略微减小, 总孔隙体积增大, 但相对于未改性黄土, 二灰黄土仍然具有较高的强度和较好的水稳定性, 可以在黄土地区作为道路的底基层推广使用。      

干湿循环作用下炭质页岩声发射特征试验研究

为研究干湿循环对炭质页岩力学特性的影响,开展了在不同干湿循环作用下的炭质页岩单轴压缩试验,并采用声发射技术监测其受载过程中的声发射信号。研究结果表明：干湿循环会加速岩石的初始损伤,随着干湿循环次数的增加,岩样的峰值强度和弹性模量呈递减趋势,声发射峰值振铃计数和累计振铃计数逐渐减小;声发射振铃计数呈现平静期、发展期、爆发期和跌落期四个阶段,与应力-应变特征具有较好的一致性。因此,可以将声发射峰值振铃计数作为岩石破坏前兆的依据。     

石灰改良膨胀土填料试验研究

以改建铁路沪汉蓉通道襄樊至老河口段路基工程为依托,通过室内试验和现场检测试验,对石灰改良膨胀土的物理性质、胀缩性、强度特性、水稳定性和干湿循环下其强度变动规律进行了研究．研究结果表明：石灰改良土的塑性指数降低,胀缩性减弱;石灰改良土的抗剪强度与掺合比、养护龄期和压实系数均呈正相关性,石灰改良土最佳掺合比为5％～7％,60d龄期之后石灰改良土的抗剪强度基本趋于稳定;石灰改良土水稳定指标在0．70以上,具有很好的水稳定性;石灰改良土抗剪强度指标随干湿循环次数增加呈衰减趋势,但当干湿循环次数较大时,石灰改良土的粘聚力随循环次数的增加会出现一定程度的提高．现场压实质量检测结果表明,石灰改良土路基质量基本能满足规范要求．