粉煤灰掺量对水泥砾质土力学效应影响

为研究粉煤灰掺量对水泥土力学效应的影响,在水泥砾质土中分别掺入质量分数为0%、4%、8%、12%、16%和20%的粉煤灰,在7、28、90 d养护龄期下分别进行无侧限抗压强度试验、渗透试验和冻融循环试验。试验结果表明,7 d龄期时,随粉煤灰掺量增大,试样无侧限抗压强度和渗透系数基本保持不变。而冻融循环后,粉煤灰掺量增大,试样无侧限抗压强度降低,渗透系数增大。28 d和90 d龄期时,随粉煤灰掺量增多,试样无侧限抗压强度值先增大而后逐渐趋于平缓,而渗透系数先减小而后逐渐趋于平缓且有增大趋势。冻融后,试样无侧限抗压强度随粉煤灰掺量增大先增大后减少。而试样渗透系数和强度损失率随粉煤灰掺量增大先减小后增大,转折点粉煤灰掺量为12%。     

掺沥青路面回收料再生水泥混凝土抗冻性能研究

为研究掺沥青路面回收料(RAP)再生水泥混凝土的抗冻性能,采用慢冻法研究了冻融循环下RAP掺量(20%、30%、40%、50%)和水灰比(0.4、0.5、0.6、0.7)对再生水泥混凝土外观形貌和抗压强度损失率的影响。结果表明：在冻融循环下,掺沥青路面回收料再生水泥混凝土外观形貌表现出表面裂缝出现-裂缝延伸扩展-裂缝遍布表面-表面浆体胀落-试件彻底解体等发展历程。冻融早期再生水泥混凝土的抗压强度损失较为缓慢,随着冻融次数的不断增加,再生水泥混凝土的强度损失速度也随之加快。随着RAP掺量和水灰比增大,再生水泥混凝土抗压强度损失率随之增大,冻胀解体时承受的循环次数随之减小,抗冻性能随之减弱。     

高寒高海拔地区沥青砂浆的力学性能分析

为了探究高寒高海拔地区沥青砂浆的力学性能,设计了反复冻融循环试验与压缩试验,以抗压试验数据为基础,分析冻融循环作用对砂浆的力学性能影响及损伤演化规律。结果表明:随着冻融循环次数的增加,沥青砂浆的弹性模量和峰值应力呈现下降趋势;在12次冻融循环作用后,沥青砂浆的损伤度增加了60%以上,说明基质沥青砂浆在反复冻融作用下,很难保证抗冻融能力和工程使用寿命。     

考虑冻融循环的聚酯纤维沥青混合料性能研究

为研究聚酯纤维掺量对沥青混合料路用性能和冻融损伤劣化规律的影响,通过高温车辙试验、低温劈裂试验、水稳定性试验和冻融循环条件下小梁弯曲试验,对比分析聚酯纤维掺量为0.0、0.1%、0.2%、0.3%和0.4%时沥青混合料动稳定度、极限弯拉强度、弯拉应变、残留稳定度、冻融劈裂强度比和冻融弯曲应变的变化。结果表明,随着聚酯纤维掺量的增加,沥青混合料路用性能指标和冻融损伤性能呈现先增大后减小的趋势,聚酯纤维掺量为0.2%左右时,沥青混合料动稳定度出现峰值(3 512次/mm),抗弯拉强度提高12.4%,极限弯曲应变增加7.6%,弯曲劲度模量超过2 670 MPa,马歇尔残留稳定度和冻融劈裂强度比分别提高2.2%、3.2%;聚酯纤维掺量为0.2%左右、冻融循环次数为12次时,弯曲破坏应变出现峰值,抗冻融性能最佳;聚酯纤维沥青混合料的弯曲破坏应变与冻融循环周期呈负相关关系,冻融循环次数超过12次时,弯曲应变下降速率减小并逐渐趋于稳定。     

不同粉煤灰掺量的再生混凝土性能试验研究

为掌握不同粉煤灰掺量再生粗骨料混凝土的性能,本文通过室内试验分别研究了不同掺量粉煤灰再生混凝土的力学性能及抗冻性能。结果表明:(1)粉煤灰掺入能提升再生混凝土养护后期的抗压强度;(2)随着粉煤灰掺量增加,不同养护龄期混凝土的抗折强度均呈先增后减变化趋势;(3)再生混凝土的抗压强度随着冻融循环次数的增加逐渐减小,且粉煤灰掺量越大,抗压强度减幅越明显;(4)随着冻融次数增加,再生混凝土的质量损失率逐渐增大,但掺量低于30%的混凝土质量损失不显著。     

冻融循环下橡胶-砂胶结材料力学特性试验

在季节性冻土区，冻融作用将改变桩周土体的强度，并诱发桩基发生病害，研制桩周土体置换材料，探明温度及冻融循环对其力学特性的影响机理，对于季节性冻土区桩基冻融与冻胀病害的防治非常必要。利用橡胶颗粒、砂和聚氨酯胶黏剂制作试样；开展不固结不排水三轴压缩试验，获得不同条件下橡胶-砂胶结材料试样的应力-应变曲线；并通过非线性拟合和回归分析，建立试样切线模量和切线泊松比与轴向、径向应变之间的拟合关系式；据此分析了橡胶-砂胶结材料试样在不同的冻融循环次数、温度及围压等条件下的力学特性。结果表明：橡胶-砂胶结材料试样的应力-应变曲线没有峰值点，为典型的应变硬化型材料；橡胶-砂胶结材料的切线模量介于2.0～9.0 MPa之间，温度对试样破坏强度和切线模量的影响较大，而冻融循环次数和低围压对试样破坏强度和切线模量的影响相对较小；橡胶-砂胶结材料试样的切线泊松比介于0.50～0.75之间，径向应变越大，切线泊松比也越大。相对而言，切线泊松比受冻融循环次数、温度及低围压的影响并不明显，可忽略不计。橡胶-砂胶结材料有望为季节性冻土区桩基冻融与冻胀病害防治提供支撑。     

硫酸盐-冻融共同作用下隧道衬砌支护喷射混凝土劣化性能研究

为研究地铁隧道衬砌支护结构在恶劣环境下的劣化问题,以西部地区地铁隧道服役过程中典型的气候条件和腐蚀环境为背景,研究冻融和盐溶液侵蚀情况下隧道衬砌支护结构的耐久性能。依据兰州秋冬环境温度和地下水中硫酸盐的离子质量浓度设计室内硫酸盐-冻融侵蚀试验,研究不同掺量的粉煤灰和玄武岩纤维对衬砌支护喷射混凝土在不同冻融循环次数作用下的质量损失率、相对动弹性模量和抗压强度耐蚀系数的影响,并根据试验结果建立考虑粉煤灰掺量和玄武岩纤维掺量的抗压强度衰减模型。结果表明： 1）粉煤灰和玄武岩纤维对衬砌支护喷射混凝土性能提升的最优掺量分别为20%和0.1%。2）混凝土的质量损失率随冻融循环先增大后降低,到后期又持续增大;随着粉煤灰和玄武岩纤维掺量的增大,衬砌支护喷射混凝土的质量损失率降低,当粉煤灰和玄武岩掺量分别达到30%和0.15%时,对质量损失率的降低出现负效应。3）喷射混凝土的相对动弹性模量和抗压强度耐蚀系数随着冻融循环次数的增大在初期损失较小,之后迅速增大。     

冻融循环作用下石灰改良粘土无侧限抗压强度试验研究

为探究石灰改良路基粘土强度受冻融循环作用的衰减规律,进行了冻融循环作用下土体的无侧限抗压强度试验.试验结果表明:石灰改良粘土的无侧限抗压强度随冻融循环次数逐渐增加而减小,随掺灰剂量逐渐增大而增大,单次循环强度衰减值随着冻融循环次数的增多而逐渐降低,至6次冻融循环后,强度值逐渐趋于稳定;冻融作用后强度衰减率随着掺灰剂量的增大而减小;经过冻融作用后,高压实度土体强度衰减率高于低压实度土体,不同压实度的石灰改良粘土强度差值逐渐减小;掺灰剂量的增加对于含水率高的土体可起到明显的减水作用,石灰的掺加有效增强了土体的抗冻融能力.     

冻融条件TG固化剂石灰土无侧限抗压强度影响因素试验研究

为了研究TG固化剂石灰土在冻融条件下的强度特性,采用不同试验方法,对TG固化剂石灰土进行不同冻融循环次数和压实度条件下的无侧限抗压强度试验,得到不同试验条件和试验方法对TG固化剂石灰土应力应变特性、强度以及破坏形态的影响规律。试件的破坏形态和试验结果与试验方法关系密切,试验过程中加载板尺寸与试件尺寸越接近,试验结果越准确。为提高试验结果的准确性,提出试验结果修正系数α。无侧限抗压强度随着压实度的增加呈线性增长,随冻融循环次数的增多而逐渐减小,且经历1次冻融循环后强度损失最大,应力应变曲线可分为3个阶段,冻融循环次数以及压实度的改变对应力应变曲线有不同程度的影响。     

深季冻区高速公路路基边坡固化砂冻融循环试验研究

在深季冻区,使用化学方法固化砂质边坡表层后,由于冻融循环的影响,固结层易发生破坏。为了研究新型固砂剂TD-1固化砂体后的抗冻融特性,从微观方面对其强度形成机理进行分析;使用湿冻法、干冻法对固化砂进行试验,模拟其在有、无雨雪条件下的冻融循环;冻融循环后,通过无侧限抗压强度试验,研究固化砂无侧限抗压强度随冻融循环次数的变化,以及应力随应变的变化。结果表明:(1)使用湿冻法进行冻融循环试验,随着冻融循环次数的增加,试样抗压强度逐渐降低,降低速率由快变慢,之后趋于稳定,试样破坏形式从脆性破坏逐渐向塑性破坏过渡;(2)使用干冻法进行冻融循环试验,随着冻融循环次数的增加,试样抗压强度逐渐增大,增大速率由快变慢,之后趋于稳定,试样破坏形式为脆性破坏。     

冻融循环与疲劳荷载作用下水泥土力学特性试验研究

为了研究水泥土在实际应用中经冻融循环和疲劳荷载作用后的力学特性,该文通过室内无侧限抗压试验,分析了水泥土抗压强度随冻融次数、疲劳次数及幅值荷载的变化规律。试验结果表明:水泥土抗压强度随冻融次数、疲劳次数、幅值荷载的增加均逐步降低;冻融次数及幅值荷载对水泥土抗压强度影响最为显著;构建了水泥土抗压强度随冻融次数、疲劳次数、幅值荷载变化的回归方程及抗压强度随其中两因素变化的三维曲面图。     

环氧树脂混凝土冻融性能试验研究

为考察环氧树脂混凝土在冻融循环条件下性能的变化规律,采用"快冻法",以外观形态、质量损失、抗压性能、抗折性能为考核指标,对环氧树脂混凝土进行了冻融循环试验,并与普通混凝土和引气混凝土进行了对比。试验结果表明:经过300次冻融循环后,环氧树脂混凝土外观形态基本无变化,质量损失低于0.18%;抗压强度降低24.73%,抗压极限应变增加30.38%,抗压弹性模量降低37.91%;抗折强度降低26.27%,抗折极限应变增加77.72%,抗折弹性模量降低8.84%;上述各项指标变化幅度均明显小于普通混凝土和引气混凝土,表明环氧树脂混凝土具有更加优异的耐冻融性能。     

海水环境下粉煤灰混凝土的抗冻融性研究

为研究不同类型混凝土在海水中的抗冻性能,笔者利用混凝土快速冻融试验机,对相同水胶比的大掺量粉煤灰混凝土和普通引气混凝土分别在海水中进行了0、100、200、300、400次快速冻融循环试验。测得了冻融循环后粉煤灰混凝土和普通引气混凝土的质量损失、动弹性模量以及单轴抗压强度。根据试验结果,系统地分析了冻融循环次数对两种不同类型混凝土单轴抗压强度的影响。结果表明:随冻融循环次数的增加,两种类型混凝土的单轴强度均逐渐降低,但大掺量粉煤灰混凝土强度降低的程度比普通引气混凝土小,具有更高的抗冻融循环能力。     

复掺矿物掺合料对轻骨料混凝土性能的影响

为了研究复掺矿物掺合料对轻骨料混凝土物理力学性能的影响,该文先用不同比例的粉煤灰替代轻骨料混凝土中的部分水泥,通过试验分析了粉煤灰掺量对轻骨料混凝土抗压强度、抗折强度、水化热等物理力学指标的影响;然后用不同比例的石灰石粉替代轻骨料混凝土中的部分细集料,分析了石灰石粉掺量对轻骨料混凝土坍落度、抗压强度和抗折强度等物理力学性能的影响。试验结果表明:加入适量的粉煤灰能够增大轻骨料混凝土不同龄期的抗压强度和冻融后的抗压强度,降低水化热,但粉煤灰的加入会使抗折强度降低,综合考虑当粉煤灰掺量为25%时各指标都达到最佳值;坍落度、抗压强度和抗折强度都随石灰石粉掺量的增大呈先增大后减小的趋势,石灰石粉的加入使轻骨料混凝土冻融后的抗压强度明显提升,当石灰石粉替代量为24%时轻骨料混凝土的物理力学性能最好。     

冻融作用下聚丙烯纤维土力学性能试验研究

为研究冻融作用对聚丙烯纤维土力学性能的影响规律,通过正交试验以及极差方差显著性分析,得到了纤维掺量、纤维长度、冻融循环次数3个因素对于聚丙烯纤维土抗剪强度和无侧限抗压强度的影响规律,确定冻融作用下聚丙烯纤维土最佳组合方案为:纤维长度为9 mm、纤维掺量为3‰。最佳组合方案下的纤维土粘聚力较素土有一定的提升,且提升效果随冻融次数的增加更为显著;内摩擦角随冻融次数的增加出现了先增大后减小的现象,在冻融3次以后,掺入最优组合方案的纤维土内摩擦角较素土要小;无侧限抗压强度的提升最为显著,增强效果随着冻融次数的增加变弱。     

C20喷射混凝土冻融力学试验

采用喷大板法制做C20喷射混凝土试件,使用压力试验机对经历不同冻融循环次数的试件进行了抗压和抗拉强度测试,分析冻融循环作用下其变化规律,采用共振法和超声波法对经历不同冻融循环次数的喷射混凝土进行动弹性模量测试,分析其抗冻耐久性,并对经历不同冻融循环次数下的试件外观进行了描述。研究结果表明：冻融对喷射混凝土的抗拉和抗压强度影响较大,随着冻融循环次数的增加,抗拉和抗压强度衰减程度增大,相对动弹性模量也逐渐衰减,呈线性降低趋势;C20喷射混凝土的相对耐久性指数非常低,经历50次冻融循环后的耐久性指数为10.1%,与C20普通混凝土相比,其相对耐久性指数更低,抗冻耐久性更差;C20喷射混凝土经历75次冻融循环后出现严重的酥碎剥落情况,不能满足工程抗冻性要求。     

纳米SiO2和PVA纤维协同增强混凝土力学性能

为研究纳米SiO₂和PVA纤维对混凝土力学性能的影响,通过工作性试验和抗压试验,测得了混凝土拌和物的坍落度以及硬化混凝土的抗压强度和弹性模量。结果表明:在一定掺量范围内,纳米SiO₂和PVA纤维的掺入对混凝土的流动性和力学性能均有较大影响;随着纳米SiO₂掺量的增加,混凝土拌和物的坍落度逐渐降低,抗压强度和弹性模量均先增大后减小,在纳米SiO₂掺量为5%时达到最大值;随着PVA纤维体积掺量的增加,掺纳米SiO₂混凝土的坍落度逐渐降低,抗压强度和弹性模量也呈现先增大后减小的趋势,在PVA纤维体积掺量分别为1.5%和1.0%时达到最大值。纳米SiO₂提高了混凝土的抗压强度和弹性模量,PVA纤维提高了纳米混凝土的抗压强度,但降低了纳米混凝土的弹性模量。     

废旧橡胶颗粒界面处理及对水泥混凝土路用性能的影响

橡胶颗粒的加入改善了水泥混凝土变形能力差、韧性小等传统缺陷.使其在道路工程中有了更广泛的应用I采用水洗、偶联剂和不同浓度的Na0H溶液对橡胶的表面进行处理,针对平均粒径4 mm和0.3 mm的两种橡胶提出了最佳处理方法;同时研究了不同掺量的橡胶颗粒作为细集料取代部分河砂对水泥混凝土抗压、抗折强度的力学性能的影响和对其破坏时应变大小的影响;试验表明,随着橡胶掺量的增加,混凝土的抗压、抗折强度都呈现下降趋势,其中橡胶颗粒等体积替代70%河砂时.7 d抗压强度和抗折强度都下降约50%.但是混凝土破坏时最大应变提高65%,表现了其优秀的变形能力和韧性.     

冻融循环作用下炭质页岩蠕变模型研究

冻融循环作用下炭质页岩蠕变是高速公路高陡边坡稳定性研究的热点问题之一。为揭示冻融循环作用下炭质页岩的蠕变特性,将炭质页岩试样分别进行0次、5次、15次、25次冻融循环,在围压为4 MPa条件下,采用分级增量加载方式对试样进行三轴压缩蠕变试验,试验发现冻融作用下炭质页岩蠕变具有明显的非线性特征,轴向应变随冻融循环次数、应力水平和时间增加而增大;根据蠕变曲线特征,将蠕变曲线分为2个阶段,即稳定蠕变阶段和不稳定蠕变阶段;利用损伤定义及Lemaitre应变等效方程,建立稳定蠕变阶段的冻融损伤演化方程;基于损伤力学和概率统计理论,采用Von-misses屈服准则,建立不稳定蠕变阶段的冻融和蠕变耦合损伤方程;通过引入冻融和蠕变损伤变量对Burgers模型参数进行修正,建立冻融作用下的蠕变损伤模型。研究表明：岩石损伤随冻融循环次数增加而增大,但损伤增加速率减小,最终趋于稳定;冻融和蠕变耦合作用下,冻融作用使得岩石损伤累积,会加快岩石的蠕变破坏;分段建立的损伤方程能较好地揭示岩石损伤随冻融循环次数、应力水平和时间增加的变化规律;改进的蠕变模型与试验曲线拟合度较好,且参数物理意义明确。研究成果能为炭质页岩高陡边坡稳定性分析提供理论参考。     

季冻区路基土的能量损伤演化模型研究

依托辽宁阜新某公路路基土样,进行冻融循环试验及三轴压缩试验,分析不同含水率、围压、冻融次数下的弹性能变化规律;基于能量衰减定律,建立能量损伤演化模型,探索季冻区路基土的损伤规律。结果表明：含水率较高时试件应变与弹性能正相关,弹性能随冻融次数和含水率的增加而平顺,含水率较小时弹性能迅速升高出现峰值,然后逐渐减小最后趋于平稳;在围压加持下,随着应变的增加弹性能整体呈现先增大至峰值点后减小并趋于稳定的变化趋势,曲线相同应变位置的弹性能值随围压的增大而增大;能量损伤演化模型曲线与试验曲线吻合度较高,为季冻区冻土路基灾害防治提供了理论依据。