早期受冻环境对混凝土服役期性能的影响

为准确评估混凝土早期受冻对其服役期性能的影响,模拟早期突然受冻环境,测试了不同早期受冻环境下混凝土服役期的抗压强度、劈拉强度、动弹性模量等宏观性能参数和孔隙结构、吸水特征等微观指标;分析了受冻温度、受冻时长、起冻时刻等环境参数对混凝土服役期性能的影响规律和影响机理.结果表明：受冻温度越低、受冻时长越长,混凝土服役期宏观性能劣化越明显,浆气比减小,含气量、吸水率、吸水孔率增大,各孔径的气孔数量均有所增加;受冻温度从-1℃降到-5℃、受冻时长从2h延长至4h时,混凝土服役期性能劣化明显,而受冻温度从-5℃降到-9℃、受冻时长从4h延长至8h时,混凝土服役期性能劣化程度较小;初凝后、终凝前受冻的混凝土服役期性能劣化最显著,初凝前受冻的混凝土服役期性能劣化次之,终凝后受冻的混凝土服役期性能劣化程度较小且损失程度随受冻时混凝土龄期的增长而减小;随着起冻时刻的延后,混凝土的浆气比增大,而含气量、吸水率、吸水孔率减小,终凝前起冻的混凝土各孔径梯度的气孔数量明显大于终凝后起冻的混凝土.     

早期受冻掺合料混凝土服役性能试验研究

为评定早期冻融损伤对混凝土结构服役期承载性能及耐久性能的影响规律,通过不同掺合料种类及掺量、不同起冻时刻的混凝土早期受冻试验,对比了不同受冻时刻混凝土服役期的表面损伤形态,研究了起冻时刻、掺合料掺量对早期受冻混凝土服役期抗压强度、劈拉强度、动弹性模量、渗透性的影响规律,探讨了早期受冻对混凝土服役性能的损伤机理。结果表明:起冻时刻对混凝土抗压强度、劈拉强度、动弹模的影响程度均表现为2h0.5h≈8h1d3d,劈拉强度损失最明显,动弹模损失次之,抗压强度损失最不显著;掺入20%粉煤灰或15%矿粉或20%煤矸石的混凝土早期受冻后的强度和动弹模损失最小,略小于普通混凝土;随着掺合料掺量的增加,同时刻受冻混凝土试件的抗渗水性和抗渗气性变差;未冻混凝土试件的抗渗性最好,3d受冻试件次之,1d受冻试件再次,而0.5、2、8h受冻试件最差甚至超出AutoClam设备的测试范围。     

早期受冻混凝土服役期黏结性能研究

为准确评估混凝土早期受冻对其与钢筋间服役期黏结性能的影响,考虑受冻环境(起冻时刻、受冻温度、受冻时长)、混凝土强度、钢筋直径等因素,采用中心拉拔试验方法研究早期受冻混凝土试件的服役期黏结性能,给出了试件的典型破坏形态及钢筋与混凝土间黏结强度、黏结应力-滑移关系曲线。研究结果表明：早期受冻拉拔试件服役期黏结破坏形态为钢筋拔出破坏或混凝土劈裂破坏;起冻时刻造成的黏结强度损失程度从大到小依次为2h、0.5h、8h、1d、3d;受冻温度为-5℃和-9℃的试件黏结强度损失接近,受冻温度为-1℃的试件黏结强度损失较小;受冻时长越长,早期受冻造成的黏结强度损失越大,自由端出现滑移时的黏结应力越小;混凝土强度等级越高,早期受冻造成的黏结强度损失程度越小,自由端出现滑移时的黏结应力越大,不同起冻时刻的曲线越靠近;钢筋直径越小,早期受冻造成的黏结强度损失程度越大,黏结应力-滑移曲线降低越明显。     

早期受冻混凝土服役期黏结性能研究

为准确评估混凝土早期受冻对其与钢筋间服役期黏结性能的影响,考虑受冻环境(起冻时刻、受冻温度、受冻时长)、混凝土强度、钢筋直径等因素,采用中心拉拔试验方法研究早期受冻混凝土试件的服役期黏结性能,给出了试件的典型破坏形态及钢筋与混凝土间黏结强度、黏结应力-滑移关系曲线。研究结果表明:早期受冻拉拔试件服役期黏结破坏形态为钢筋拔出破坏或混凝土劈裂破坏;起冻时刻造成的黏结强度损失程度从大到小依次为2 h、0.5 h、8 h、1 d、3 d;受冻温度为-5℃和-9℃的试件黏结强度损失接近,受冻温度为-1℃的试件黏结强度损失较小;受冻时长越长,早期受冻造成的黏结强度损失越大,自由端出现滑移时的黏结应力越小;混凝土强度等级越高,早期受冻造成的黏结强度损失程度越小,自由端出现滑移时的黏结应力越大,不同起冻时刻的曲线越靠近;钢筋直径越小,早期受冻造成的黏结强度损失程度越大,黏结应力-滑移曲线降低越明显。     

缓凝剂对混凝土性能影响研究

缓凝剂作为一种重要的混凝土外加剂,主要被用来延长混凝土的初凝时间,但也会对混凝土的力学性能也会产生很大的影响。分别以木钙与白糖作为缓凝剂,研究其掺量对混凝土凝结时间、坍落度以及抗压强度的影响。结果表明,随着缓凝剂掺量的增加,混凝土的初凝时间先延长后缩短,终凝时问分别延迟6 h和8 h;1 h坍落度损失减小18 mm,2 h坍落度损失减小25 mm,对控制坍落度损失有较好效果;3、7、28、60 d抗压强度均逐渐降低,但对混凝土最终强度无不良影响。     

高温水泥对混凝土路面性能影响试验研究

通过试验分析水泥温度与净浆稠度、初凝时间、终凝时间、抗折强度以及混凝土工作性能的关系.指出净浆稠度和抗折强度均与水泥温度呈明显的线性关系,而且随着水泥温度的提高,净浆初、终凝时间均逐渐缩短.另外,为了保证混凝土坍落度、弯拉强度等工作性能,水泥温度应控制在60℃以下.根据试验结果,提出改进水泥装卸工艺、利用骨料吸热、严格控制水灰比等混凝土路面高温水泥的施工控制方法.     

高性能混凝土早龄期白干燥收缩与浆体相对密度、骨料平均浆体厚度的关系

采用非接触式位移传感器对不同配合比的高性能混凝土从初凝到14d内的白干燥收缩进行量测,研究浆体相对密度、骨料平均浆体厚度对其自干燥收缩的影响。结果表明,随着浆体相对密度和骨料平均浆体厚度的增大,混凝土自干燥收缩越大,白干燥收缩与浆体相对密度之间存在较好的线性相关性,与骨料平均浆体厚度之间存在较好的对数关系。     

纳米SiO_2增强骨料裹浆对混凝土抗冻性能的改善

采用纳米增强骨料裹浆技术制备了纳米SiO2增强骨料裹浆混凝土,并测试了其浆体流变性、抗压强度、质量损失和动弹性模量.采用扫描电子显微镜(SEM)和压汞仪(MIP)研究了纳米SiO2增强骨料裹浆混凝土界面过渡区的微观结构和浆体孔结构.结果表明:纳米SiO2显著增加了浆体黏度,增强了骨料裹浆能力;纳米SiO2增强骨料裹浆混凝土的力学和抗冻性能得以提升,强度损失和质量损失均低于普通纳米改性混凝土;纳米SiO2增强骨料裹浆混凝土界面过渡区更加致密,有害孔比普通纳米改性混凝土减少了10.1%,无害孔增加了14.7%.     

掺聚丙烯颗粒混凝土抗冻性能试验研究

表面粗糙再生聚丙烯颗粒等体积代替细骨料0、4%、6%、8%,制作不同配合比的混凝土试件,试验选择慢冻法和快冻法,研究冻融0、30、60、90、120、150次再生聚丙烯混凝土试件质量、抗压强度、抗折强度和动弹性模量变化规律和损伤情况,并分析抗冻性。结果表明:增加冻融次数,不同掺量的再生聚丙烯混凝土试件质量、抗压强度、抗折强度、相对动弹性模量均不断降低,损伤增大。适量掺加表面粗糙再生聚丙烯颗粒,可提升强度和动弹性模量,并有效抑制质量损失、强度劣化,提升抗冻性能。综合考虑混凝土抗冻性能,建议掺入表面粗糙的再生聚丙烯颗粒的最佳体积掺量为6%。     

塑钢纤维轻骨料混凝土的冻融损伤模型

对掺塑钢纤维的轻骨料混凝土(LWAC)试件进行快速冻融循环试验和抗压强度试验,得到冻融循环后该轻骨料混凝土的相对动弹性模量、质量损失率和抗压强度的变化规律.分别以相对动弹性模量和抗压强度为损伤变量建立了含塑钢纤维掺量参数的轻骨料混凝土冻融损伤模型.结果表明:塑钢纤维可有效地抑制轻骨料混凝土的冻融损伤;当塑钢纤维掺量为6kg/m~3时,轻骨料混凝土的抗冻性能最好,服役寿命最长,抗压强度最高;塑钢纤维轻骨料混凝土抗压强度冻融损伤模型宜用指数函数型模型,该冻融损伤模型和相对动弹性模量冻融损伤模型的拟合精度较高,均能够较好地反映塑钢纤维轻骨料混凝土的冻融损伤变化规律.     

冻土三轴流变特性试验研究与冻结壁厚度的确定

利用冻粘土试件进行了三轴蠕变试验，从而获得了复杂应力状态下的蠕变曲线。根据试验结果，建立了非线性蠕变方程来描述不同温度下冻粘土的蠕变特性。通过回归分析，得到了冻粘土蠕变参数的数值。根据冻土的流变理论，探讨了塑粘区的扩展规律，最后推导出了冻结壁厚度计算公式。同时，又进一步探讨了防止冻结管断裂的有效途径。     

包兰铁路冻害路段典型土的冻结温度实验分析

为了解决包兰铁路路基的冻害问题,选取冻胀严重地段的路基填土进行了土冻结温度实验,结果表明,采用此方法测试土冻结温度是可行的,得出了包兰线路基填土其冻结温度随含水量增大而逐渐升高,冻结温度与含水量之间关系呈指数函数形式变化的结论.     

季节性冻土区路基冻胀处理措施研究

指出冻胀是青藏铁路路基工程建设中非冻土区面临的一项技术难题,结合青藏铁路季节性冻土路基试验工程,系统阐述和论证了影响路基冻胀的主要因素,提出了解决路基冻胀问题的防治措施。     

液氮冻结在隧道工作井二次封堵水中的应用

介绍了为封堵工作井异常涌水涌砂缝隙,以某隧道新工作井液氮二次冻结封堵水工程为背景,基于液氮气化时剧烈吸热的原理,提出采用液氮土层冻结技术快速冻结封堵涌水的解决思路。初期盐水冻结壁有缺陷情况下运用原有冻结管和新增冻结管液氮封水冻结,以及冻结帷幕的形成和冻结孔布置参数的设计、施工流程与冻结效果。     

利用冻土扩展速度进行三圈管冻结方案设计

通过三圈管冻结条件下的冻土扩展速度实测数据,提出利用冻土扩展速度进行三圈管冻结方案设计的计算方法,并通过实例和数值模拟验证了该方法的可行性,为三圈管冻结方案设计提供了一种新的方法。     

Interaction between Pile Foundations Supporting Rockers and Frozen Soil

It is demonstrated that seasonal tilts of the beds of rockers are associated with the thermal influence of the oil well during freezing/thawing of the surrounding soil, which results in curvature of the freezing and thawing fronts. Numerical solutions making it possible to evaluate interaction between the “rocker+pile-base” system and the surrounding soil are presented. __________ Translated from Osnovaniya, Fundamenty i Mekhanika Gruntov, No. 4, pp. 29–21, July–August, 2005.     

季节性冻土环境下混凝土短桩基础抗冻拔研究

结合寒冷地区某公园人工湖船台工程,通过现场试验,确定船台桩基切向冻胀力作用下的摩阻力值和上拔位移.对船台桩基采用刚性套筒或柔性套筒的抗冻拔方案建立试验船台,并和现场不采用抗冻拔措施的船台比较,发现采用加套筒方案,试验船台在寒期内产生的位移平均值为2-3mm,较自然冻拔船台位移小90%.考虑精密水准测量精度±2mm,船台基本上没有冻拔位移,证明抗冻拔措施成功、有效.     

季节冻土区保温路基设计参数

在季节冻土区,尤其是在深季节冻土区,冻害对铁路路基寿命有着严重的影响,因而抑制路基冻胀是季节冻土区路基设计的基本原则。本文对铺设保温层的效果,运用土壤冻结条件下水热耦合输移的基本方程和数值方法,模拟分析在不同的埋深、宽度、厚度和施工季节条件下,铺设XPS保温材料板对路基下季节冻土最大季节冻结深度在以后50年内随时间的变化。在数值模拟的基础上,提出在季节冻土区铁路路基工程中埋设保温层的合理深度、宽度及施工季节;总结分析保温板厚度和路基填土高度之间的关系。     

Determination of Rheologic Characteristics of Frozen Soils and Beds by Relaxation Tests

Various methods of evaluating the rheologic properties of frozen soils are examined. Theoretical basis is given for relaxation methods of testing, means of processing experimental data, and analysis of test results.     

冻土场地地震加速度反应谱研究

根据波动理论考虑土体的非线性,得到地震反应谱的解答,应用求解水平层状场地地震反应谱的等效线性化程序,数值求解不同负温、不同覆盖层厚度多年冻土场地的地震加速度反应谱,季节冻土场地冬夏季地震加速度反应谱。计算结果表明:负温对多年冻土场地加速度反应谱的影响显著,随着冻结温度的降低,加速度反应谱的加速度峰值逐渐降低,并且其峰值前移,场地卓越周期减小;随着冻土覆盖层厚度的增加,反应谱峰值先增大后减小;季节冻土场地夏季的地震反应高于冬季,但在短周期阶段也出现了反超的现象。