干湿循环作用下非饱和土的持水特性研究

以干湿循环作用下非饱和土的持水特性为研究对象,通过采用滤纸法、非饱和固结仪法,针对三种初始干密度的试样,研究了土—水特征曲线的变化特征,依据试验结果,得出了一些有意义的结论。     

微观尺度下浇筑式沥青混合料超热老化机理

为了揭示浇筑式沥青混合料超热老化机理,采用傅里叶红外光谱法（FTIR）和热失重法(TG)实时追踪扫描了微观尺度下浇筑式沥青不同超热温度下分子基团以及轻质组分的变化规律,分析了超热温度下挥发和氧化对改性沥青老化的影响进程.结果表明：在超热温度下,挥发对浇筑式沥青混合料老化所起的作用明显,并且一直贯穿整个超热老化过程,而氧气浓度决定了氧化在其整个老化过程中的作用时间,在高氧气浓度下,氧化主要发生在老化前期,而老化后期轻质组分的挥发起主导作用.     

干湿、冻融循环对膨胀土土–水及收缩特征的影响

研究了冻融循环、干湿循环和交替的干湿—冻融循环对压实膨胀土的微观结构、土–水特征曲线和收缩特征曲线的影响.试验结果表明:冻融、干湿以及干湿—冻融循环显著改变了压实膨胀土的大孔隙系统;干湿循环使压实土样的大孔隙消失,但产生可见的宏观裂隙;冻融循环导致土样产生肉眼不可见的微裂隙;干湿—冻融循环既产生可见的宏观裂缝,又产生不...     

橡胶沥青及其老化特性研究

制作了普通橡胶沥青和脱硫橡胶沥青,并进行了橡胶颗粒影响、测力延度和老化性能试验.结果表明：经过高速剪切工艺,大颗粒的脱硫橡胶粒在沥青里大多分散成细小颗粒,而普通橡胶粉剪切后基本保持原有颗粒核心.在老化过程中,橡胶颗粒核心有较强的继续溶胀反应,这导致普通橡胶沥青的一些流变性指标与基质沥青老化趋势相反,此反应在薄膜加热试验(TFOT)短期老化下尤为明显.脱硫橡胶沥青的路用性能和抗老化性能优于基质沥青,但均不如普通橡胶沥青.     

沥青老化及老化预测模型的研究进展

介绍了沥青老化在国内外的研究现状,并分析了预测沥青老化寿命的非线性方程在国内外的研究进展,指明了国内现有沥青老化研究的局限性,为类似问题的深入研究提供参考。     

基质沥青老化前后多尺度特性研究

分别采用元素分析法与凝胶渗透色谱探究老化对基质沥青元素组成以及相对分子质量变化的影响,并采用动态剪切流变试验研究了老化对基质沥青宏观黏弹特性的影响,同时通过统计分析研究了基质沥青微观特性与宏观性能之间的联系.结果表明:老化会导致基质沥青内部氧元素含量大幅增加,并促使芳碳率与缩合指数提高,同时老化会促进基质沥青相对分子质量分布整体往大分子方向移动,重均相对分子质量得到显著提高;基质沥青微观特性与宏观性能之间具有良好的相关性,表明沥青的宏观性能是其微观特性在宏观层面的体现,而微观特性对其宏观路用性能具有直接影响.     

冻融循环作用下GO-RC界面过渡区的微观力学性能

为了研究冻融循环作用下氧化石墨烯(GO)对再生混凝土(RC)界面过渡区的影响,采用纳米压痕技术对骨料-新砂浆和新砂浆-旧砂浆2个界面过渡区的微观力学性能进行了研究.结果表明:经历100次冻融循环作用后,氧化石墨烯再生混凝土(GO-RC)和普通再生混凝土(ORC)的力学性能均有不同程度下降;GO在水化过程中的凝结核效应,提高了再生混凝土在各界面过渡区内高密度水化产物的数量,高密度水化硅酸钙的体积分数较ORC提高了7.02%～14.10%;界面过渡区内弹性模量提高了14.79%～17.74%,硬度提高了42.11%～60.80%.GO可以改善再生混凝土的微观结构,提高其抗冻性能.     

干湿循环作用下盐分对水泥土性能的影响研究

为了研究盐分侵蚀与干湿循环共同作用下水泥土性能的劣化情况,分别考虑了硫酸钠、氯化钠及其复合盐在干湿循环作用下对水泥土性能的影响.试验设置硫酸钠的浓度依次为0.0mol/L、0.1mol/L、0.2mol/L和0.3mol/L,氯化钠和复合盐的浓度为0.2mol/L、0.4mol/L,进行了电阻、超声波、无侧限抗压强度、...     

再生剂与老化沥青微观作用机理

采用分子动力学模拟方法,根据老化沥青体系溶解度参数变化规律,研究了再生剂组分对老化沥青相容性的影响;通过体系的相互作用能分析,探讨了再生剂组分对老化沥青再生的作用机理。结果表明,芳香分有助于改善老化沥青的相容性,且芳香分掺量越大改善效果越好;饱和分则刚好相反,这与实验结论相一致。芳香分与老化沥青相互作用能随掺量增大而急剧增大,意味着两者相互吸引作用显著增强,其原因在于静电相互作用能占据主导地位,范德华相互作用能相对较小;然而饱和分与老化沥青的相互作用能随掺量变化不大,其中静电相互作用能和范德华相互作用能几乎各占一半贡献。分子间的静电相互作用能是影响老化沥青再生的主要因素。     

沥青老化前后微观与宏观力学性能的对比研究

采用原子力显微镜(AFM)、动态剪切流变(DSR)试验,对比研究了SBS改性沥青与70~#沥青老化前后微观表面力学性能与宏观力学性能的变化.研究发现,室温下SBS改性沥青与70~#沥青微观表面均出现了类似蜂型的微观结构,且老化后蜂型结构聚集,70~#沥青表现更为突出;SBS改性沥青较70~#沥青微观力学性能更加稳定,从微观层面上证明了SBS改性沥青具有更好的抗老化性能,同时采用DSR试验对二者进行了对比研究,在宏观力学行为上也得出相同结论.对沥青微观表面杨氏模量与储存弹性模量进行线性回归拟合,结果显示二者显著相关,表明沥青微观表面杨氏模量对沥青储存弹性模量具有直接影响.     

冻融作用下水泥改良软黏土的性能演化过程

以天津滨海新区的软黏土为研究对象,制备了4种初始含水率的水泥改良软黏土试样,并对其进行了不同冻融循环次数下的无侧限抗压强度(UCS)试验和孔隙分析.结果表明:随着冻融循环次数的增大,试样的无侧限抗压强度逐渐减小,强度衰减主要集中在前期1~3次冻融循环过程中;相同冻融循环次数作用下,试样初始含水率越大,其强度损失率越大;试样的孔隙分布特征受冻融循环次数和初始含水率影响,随初始含水率增大,其孔隙分布逐渐由小孔隙分布区向较大孔隙分布区演变;低饱和度状态下,冻融会引起土体局部孔隙收缩,但同时诱发裂隙产生;高饱和度状态下,冻融会引起土体结构疏松.总体而言,冻融循环作用会引起水泥改良软黏土细观结构发生明显损伤,最终导致其宏观力学强度逐渐衰减.因此,在工程实践中需要进一步关注水泥改良软黏土的后期强度,并严格控制其初始填筑时的湿度状态.     

冻融后煤矸石混凝土受压损伤声发射特性

为了研究冻融循环作用后煤矸石混凝土的受压损伤特性,基于声发射技术,对冻融循环作用0,25,35,45次后的煤矸石混凝土进行单轴抗压试验,对煤矸石混凝土受压破坏全过程中的损伤特性进行动态分析;依据冻融循环后煤矸石混凝土受压破坏过程中所释放的声发射能量,对其内部损伤程度进行定性分析,并依据声发射事件累计计数建立了煤矸石混凝土损伤演化模型.研究表明:随着冻融循环次数的增加,煤矸石混凝土的初始损伤程度增大,峰值应力减小,脆性表现明显;依据声发射事件累计计数建立的损伤演化模型与试验结果符合较好,为研究冻融环境下的煤矸石混凝土损伤演化规律提供了参考.     

冻融和碳化共同作用下混凝土损伤分析

通过室内模拟试验,研究了冻融和碳化共同作用下混凝土质量和相对动弹性模量的变化规律.结果表明:混凝土在冻融和碳化共同作用下的损伤大于其在冻融单一作用下的损伤.建立了混凝土在冻融和碳化共同作用下的损伤模型,该模型拟合精度较高.     

弯拉荷载冻融循环氯盐侵蚀作用下混凝土的劣化

研究了冻融循环-氯盐侵蚀和弯拉荷载-冻融循环-氯盐侵蚀作用下混凝土的劣化行为,分析了氯盐侵蚀和冻融损伤的相互影响,以及弯拉荷载对混凝土抗冻性能的影响.结果表明:冻融循环导致混凝土微裂纹萌生、扩展,使孔隙结构遭到破坏,从而加速了氯盐的侵入;氯盐的侵入会影响混凝土的饱水度和孔隙溶液的迁移,加速冻融循环造成的表面剥落和内部损伤.在弯拉荷载-冻融循环-氯盐侵蚀作用下,混凝土的破坏形式以表面剥落为主,弯拉荷载会加速劣化,甚至使其脆性断裂.     

不同干湿制度下氯离子在混凝土中的传输特性

设计了８种干湿循环侵蚀制度,定量分析了不同侵蚀制度同混凝土中氯离子传输深度、氯离子含量分布规律、表面氯离子含量、氯离子扩散系数、对流区及氯离子传输效率之间的关系.结果表明：干湿循环加速氯离子的传输仅限于一定范围;不同干湿制度下,表面氯离子含量随干湿比的增加而有所增加;干湿循环下混凝土中对流区的出现具有时间性;随着干湿循环周期的增加,对流峰值以幂函数增加,且干湿比越大越有利于氯离子峰值浓度的积累;干湿循环制度不同,但干湿循环1个周期的时间相同且干湿比为5∶1时,氯离子向混凝土内的传输效率最高.     

冻融损伤混凝土力学性能衰减规律

为研究冻融作用对混凝土力学性能的影响,采用快冻法将混凝土盐冻或水冻至不同损伤程度后,测其动弹性模量、抗折强度、抗压强度和劈裂抗拉强度.以动弹性模量为损伤变量,分析了冻融损伤与抗折、抗压强度之间的关系,采用回归分析的方法建立了抗折强度衰减方程.结果表明,混凝土抗压、抗折、劈裂抗拉强度以及动弹性模量均随冻融循环作用次数的增加而逐步降低;抗折、劈裂抗拉强度以及动弹性模量的衰减速率随冻融循环作用次数的增加而不断增大,但抗压强度的衰减速率则是先增大后减小;在冻融循环次数相同的情况下,含气量越高、水灰比越低,混凝土的强度损失越小,其力学性能损失的大小顺序依次为:抗折强度和劈裂抗拉强度、动弹性模量、抗压强度;冻融损伤与抗折强度的相关性较好,但与抗压强度的相关性较差,当冻融损伤小于40%时,混凝土的抗压强度一般不低于其初始强度的70%.     

冻融循环下轴心受压砖砌体损伤本构关系模型

基于损伤力学理论和应变等价原理,将冻融循环下轴心受压(砖)砌体损伤等效为砌体冻融损伤和轴心受压损伤的非线性耦合,推导了砌体冻融损伤和轴心受压损伤演化方程,获得了冻融循环下轴心受压砌体损伤演化方程,建立了冻融循环下轴心受压砌体损伤本构关系模型.利用冻融循环后砌体轴心受压试验数据验证所建立模型的合理性.结果表明:所建立的冻融循环下轴心受压砌体损伤本构关系模型能很好地拟合冻融循环后砌体轴心受压试验数据.该模型可为寒冷地区在役砌体结构有限元模拟及耐久性评估提供理论基础.     

田口方法下混凝土受盐冻循环和风沙侵蚀研究

在盐冻循环基础上,利用模拟风沙环境侵蚀试验系统对混凝土进行了冲蚀试验研究.试验因子选取盐冻循环次数(0,5,10,25,35,45次),冲蚀速度(35,40,45m/s),冲蚀角度(15°,54°,90°)和沙流量(60,110,160g/min),并采用L18(61×33)田口方法设计试验,以减少全因子下的试验数量;同时应用扫描电镜观测混凝土受盐冻循环后的微观形貌,分析产生最大冲蚀率的原因及冲蚀机理.试验结果表明,当盐冻循环25次,冲蚀速度45m/s,冲蚀角度90°和沙流量60g/min时,混凝土冲蚀率最大;方差分析(ANOVA)结果表明,冲蚀角度对混凝土冲蚀磨损影响最大,其贡献率为72.48%.     

冻融作用下沥青混合料抗反射开裂性能研究

采用Overlay tester(OT)对大粒径透水沥青混合料(LSPM)进行多次冻融循环试验,分析了冻融循环作用下LSPM的抗反射开裂性能.结果表明:冻融循环作用对LSPM的抗反射开裂性能具有显著影响;OT试验能有效反映LSPM的抗反射开裂性能,可以用容许破坏次数和荷载损失率来共同评价LSPM抗反射开裂性能,采用指数模型能较好地表征和预测容许破坏次数随冻融循环次数的衰减状况;模拟冻融影响时应至少进行20次冻融循环;橡胶粉改性沥青和SBS改性沥青用于LSPM均具有良好的抗反射开裂性能,但SBS改性沥青混合料受冻融循环作用影响更大,粒径为301μm(60目)橡胶粉改性沥青混合料更适用于长期冻融地区的沥青路面.     

气冻气融环境下钢筋混凝土梁抗冻性研究

采用气冻气融方式,对足尺(150mm×300mm×2 700mm)钢筋混凝土梁的抗冻性进行了研究,分析了冻融对试件相对动弹性模量、损伤层厚度、抗压强度及质量的影响,并研究了浸泡时间及钢筋对超声测试结果的影响;同时,研究了冻融对钢筋混凝土梁极限承载力的影响,并建立了气冻气融环境下钢筋混凝土梁的承载力退化模型.结果表明:随着冻融循环次数的增加,梁构件的相对动弹性模量、极限承载力及其混凝土芯样抗压强度降低,损伤层厚度增加,冻融循环150次时,其相对动弹性模量降至0.54,极限承载力降至未冻融时的86.7%,芯样抗压强度降至未冻融时的55%.