冻融循环作用下石灰改性黄土的力学特性试验研究

对石灰改性黄土进行击实试验,得到改性黄土的石灰掺量分别与最优含水量和最大干密度的变化规律。同时在冻融循环作用下,利用三轴剪切仪对石灰改性黄土进行固结排水剪切试验,以此研究冻融循环下石灰改性黄土的力学特性。结果表明：随石灰掺量增大,最优含水量也逐渐增大,最大干密度却呈减小的趋势。不同石灰掺量下,冻融循环后改性黄土的应力应变关系曲线随冻融循环次数的增加由弱硬化型向弱软化型过渡,最后趋于强软化型。随冻融循环次数的增加,破坏强度呈下降趋势,石灰掺量为6%且冻融次数10次时,围压越大,破坏强度衰减率越小;石灰改性黄土的黏聚力随冻融循环次数的增加而降低,最终趋于稳定,而内摩擦角几乎保持不变。石灰掺量一定时,随冻融循环次数增加,结构性参数减小,且变化趋势不大;冻融循环次数一定时,随石灰掺量的增加,结构性参数呈减小的趋势;同时,随着围压不断地增大,结构性参数也呈减小趋势,结构性参数与轴向应变关系曲线随着围压的增大由强软化型向弱软化型过渡。     

冻融循环作用下混凝土力学性能试验研究

混凝土作为重要的土木工程材料,在现代建筑中运用的越来越广泛,其耐久性研究也得到越来越多的重视,冻融循环可以造成混凝土的冻融损伤进而影响混凝土的耐久性能,不仅可以导致混凝土结构构件表面混凝土脱落,影响结构的使用功能和外观,更严重的是使混凝土的强度降低,使构件承载力降低,主要对不同等级的混凝土试块进行冻融循环试验,通过力学性能试验研究冻融循环对混凝土耐久性的影响,为混凝土耐久性研究提供依据。     

土结构性及其定量化参数研究的新途径

考察了当前对土结构性及其定量化指标研究的现状和方法,提出了一个既能反映结构性关于颗粒排列（ 即几何特征影响） ,又能反映结构性关于颗粒联结（ 即力学特征影响） ,并具有简便、明晰特点的结构性定量指标---综合结构势。然后通过试验检验了这个定量化参数在表征结构性对土性影响方面的良好功能和合理性。     

动荷载作用下阜新风积土结构性参数试验研究

通过一系列动三轴试验,获得不同动应力幅值、围压和含水率条件下阜新风积土轴向累积应变与振动次数的关系曲线。基于土结构性研究成果,定义风积土联结结构动应变势参数mN1、摩擦结构动应变势参数mN2和风积土总结构动应变势参数mN,探讨饱和重塑风积土发生结构破坏时,上述各结构性参数指标与试验条件间的关系。研究结果表明:mN1随振动次数的增加而减小,mN2和mN随振动次数增加而增大,且振动次数较少时各结构性参数指标变化较快,说明振动初始阶段风积土结构性损伤较为剧烈。动应力幅值和含水率越大,围压越小,风积土联结结构稳定动应变势mfN1、摩擦结构稳定动应变势mfN2和总结构稳定动应变势mfN越大。依据破坏振次与风积土总结构动应变势间的关系,建立了确定饱和重塑风积土动强度的新方法。     

黏土结构性参数测定研究

对人工制备结构性黏土进行了5种贯入速率下的室内孔压静力触探试验(CPTU)。把结构性黏土的流变分为滑移流变和损伤流变,在沈珠江堆砌体模型的基础上,采用过应力理论,建立结构性黏土流变模型。引入一个接触面模型,编制大变形固结程序并采用所建立的流变模型模拟结构性黏土室内孔压静力触探试验,验证了程序和模型的正确性。利用该程序模拟不同门槛损伤力q0的孔压静力触探,反演出该参数的原位测试公式。     

原状黄土结构性及其定量化参数研究

较详细地考察了黄土结构性的研究现状,在三轴试验的基础上,提出了一个既能反映土粒微观排列的结构性,又能反映土粒间由于特殊的胶结结构而综合表现出的宏观力学特征,从而可以开展对土的结构性进行研究的结构性参数mσ。在分析大量试验数据的基础上,证明了结构性参数的合理性,灵敏性和稳定性,揭示了mσ与影响土结构性的因素之间的变化规律,使黄土的结构性定量化研究有了一个新的基础。     

考虑土结构性的本构关系

将作者提出的土结构性定量化参数引入土的变形本构关系和强度本构关系,首次得到了以结构性参数为基础来描述土变形-强度基本规律的本构关系,使土力学特性的研究带上了新的特色.     

再生混凝土的冻融循环试验研究

为了进一步研究再生混凝土耐久性的各种指标,对再生混凝土的冻融循环抵抗性做了基础性试验研究.试验以100%再生骨料替代天然碎石和砂子制备再生混凝土,以水灰比0.45,0.55为变动因素.试验结果表明,100%再生混凝土试件的冻融循环抵抗性与粗、细骨料置换率为0的普通混凝土试件相比,当水灰比为0.45,0.55时其耐久性指数分别降低6%和10%,但都能满足评价混凝土冻融循环抵抗性的最低指标.     

普通混凝土冻融循环后性能的试验研究

对经过0、25、50、75、100次冻融循环的普通混凝土，进行了实验研究：主要测定了单轴抗压强度及单轴抗拉强度、单轴压及单轴拉时的峰值应变、初始弹性模量与峰值变形模量、动弹性模量、质量损失及应力一应变关系等数据，并建立了简单的数学表达式。随后对试验结果进行了分析。可以为北方寒冷地区的水坝、港口水工建筑物、公路、桥梁等的设计、维修、维护及其寿命预测等提供试验及理论依据。     

冻融循环作用后钢筋混凝土梁受弯性能试验研究

为研究冻融循环作用后的钢筋混凝土梁受弯性能,对经历0、50、100、125次冻融循环的混凝土立方体试块进行抗压强度试验;设计并制作了48根钢筋混凝土梁试件,分别经历0、50、100、125次冻融循环后进行静力受弯性能试验;分析混凝土质量损失率、相对动弹性模量、相对抗压强度等参数与冻融循环次数的关系。研究冻融循环次数、混凝土强度等级对钢筋混凝土梁受弯性能的影响。结果表明：混凝土试块质量、相对动弹性模量和立方体抗压强度均随冻融循环次数的增加而下降,高强度等级混凝土可延缓冻融循环造成的破坏;部分设计适筋混凝土梁经历冻融循环作用后发生超筋破坏。推导了受弯梁经历冻融循环作用后发生超筋破坏的界限配筋率计算式,并通过试验验证了其正确性;冻融循环作用后钢筋混凝土梁的开裂弯矩、受弯承载力仍可采用现行混凝土结构设计规范相关理论计算。     

冻融循环对不同塑性指数路基土动力特性影响

取季节性冻土区3种不同塑性指数路基土,在最佳含水率下制成压实度大于95%的试件,在经历不同次数完整冻融循环过程后,进行不同围压下的动三轴试验。试验结果表明：在加载初期,土的动模量（包含动弹性模量和动剪切模量）随着循环次数的增加呈下降趋势,随着动荷载次数的继续增加,动模量渐趋稳定。取荷载作用5000～6000次的动模量的平均值作为土在此状态下的稳定值,得出规律如下：季冻区压实路基土动模量随围压的增加而增大,随冻融循环次数的增加而减小,随塑性指数的增加而增加;阻尼比随冻融循环次数、围压及塑性指数均无明显规律可循。通过数据分析得到动模量与围压、塑性指数和冻融循环次数的关系式,对于季冻区缺乏动模量数据的路基土,可依此公式进行冻融循环后的动模量推算,进而为季冻区的路基设计提供参考。     

非饱和粉质黏土冻结温度和冻结变形特性试验研究

为掌握冻土冻结变形规律,揭示冻结变形机理,采用自行研制的温控体变仪精确测量不同饱和度、孔隙比土样的冻结变形,为计算冻土的体积含冰量,对非饱和粉质黏土冻结温度进行了测量。室内试验结果及其数据分析表明:(1)非饱和粉质黏土冻结温度(冰点)主要由土样初始基质吸力决定,基质吸力越大,冻结温度越低。(2)非饱和粉质黏土冻结变形随饱和度变化存在两种截然不同的机制,饱和度较低时,冰水相变影响较小,土体呈冻缩特征;饱和度较高时,冰水相变占主导作用,导致土体结构破坏,呈冻胀特征。(3)非饱和粉质黏土冻结体应变与土体体积含冰量和初始孔隙比具有良好的经验关系,可以基于体积含冰量和初始孔隙比预测土体冻结体应变,其中体积含冰量由土体冻结温度、温度、饱和度、干密度计算得到。     

冻融作用下混凝土性能的变化规律

通过试验研究不同强度的混凝土在冻融循环下其动弹性模量、静弹性模量和轴心抗压强度随冻融次数的变化规律,并结合理论分析,分析出冻融次数与混凝土梁的曲率、抗弯强度之间的关系。研究显示,冻融作用不仅使混凝土性能从材料层面产生劣化,并且进一步从结构角度上影响着混凝土建筑的使用功能,因此,有必要从材料和结构双方面对混凝土的受冻劣化标准进行规范。     

全废渣蒸压粉煤灰砖冻融循环试验研究

蒸压粉煤灰砖的抗冻性能是衡量其耐久性的重要指标.通过对不同原料配合比、不同龄期的全废渣蒸压粉煤灰砖的冻融循环试验研究,结合现有理论分析,结果表明:全废渣蒸压粉煤灰砖在经历15次冻融循环后表面基本完好,试件平均质量和强度有所增长,在经历30次冻融循环之后,砖的质量损失率和强度损失率会明显增大;适当增加骨料掺量,可以提高砖的抗冻性能;电石渣和粉煤灰掺量过大对砖抗冻性不利,电石渣比粉煤灰对砖的抗冻性更为不利;出釜龄期短的砖与龄期长的砖相比,后者比前者的抗冻性好.     

含宏观裂纹混凝土冻融的力学性能试验研究

采用液压伺服试验系统对不同裂纹条数、经历不同冻融循环次数后混凝土的力学性能进行试验研究;分析不同裂纹条数、不同冻融循环次数对混凝土的抗压强度、弹性模量和应力-应变关系等力学性能的影响;探讨冻融循环后混凝土抗压强度、弹性模量和应力-应变关系与冻融次数和裂纹数量的变化规律,并通过损伤度的计算,得出初始裂纹将加速混凝土的冻融破坏的结论。     

冻融循环作用后再生混凝土砖墙体抗震性能试验研究

为研究冻融循环对砌体结构抗震性能的影响,评估在役砌体结构的抗震能力,对再生混凝土砖墙体进行了冻融循环后低周反复加载试验和有限元模拟分析,对比分析了墙体的破坏过程与特征、承载力与刚度退化、延性、耗能。结果表明：经冻融循环作用后的再生混凝土砖墙体的破坏模式与未经冻融作用墙体略有不同,主要表现为初裂缝出现较早,且发展更为迅速,裂缝多集中于砖块与砂浆的胶结面处,主斜裂缝发展伴有更多的微裂缝出现,破坏程度相对严重;而未经冻融作用墙片裂缝大多沿砖块延伸;随着冻融循环次数的增加,墙体的受剪承载力、刚度、变形与耗能均有所降低;当达到120次冻融循环时,墙体的承载力下降30%左右,初始刚度降低约40%,累计耗能降低约70%,斜向拉伸变形下降80%。     

冻融循环过程中混凝土内部微观结构的演变

试验研究了冻融破坏过程中混凝土强度、内部结构的演变规律。试验结果表明:与抗压强度相比,抗折强度、劈拉强度的劣化趋势更明显;冻融破坏使水泥水化产物的结构从堆积状密实体逐步变成疏松状态,气泡壁逐步出现了开裂。从孔径分布情况来看,孔径25~75 nm之间的孔隙所占的比例呈增大趋势。     

冻融循环对再生保温混凝土性能影响的试验研究

再生保温混凝土是将建筑材料的再生利用和结构自保温相结合而提出的一种新型绿色建材,为了研究冻融循环对其性能的影响,在再生保温混凝土优化配合比的基础上,设计了5种不同比例再生粗骨料的配合比进行0、15、30、50次冻融循环,并测定相应的抗压强度和导热系数。试验结果表明,再生保温混凝土经过冻融循环后强度有所降低,运用回归分析法确定了不同再生粗骨料取代率的混凝土在不同冻融循环次数后对其抗压性能的定量影响规律,从而为再生保温混凝土在冻融环境下的工作机理研究提供依据。     

冻融循环下BFRP筋与混凝土黏结强度试验研究

为了研究冻融循环作用下BFRP筋与混凝土黏结强度,对不同冻融次数（0、10、20、40次）和不同混凝土强度等级（C30、C35、C40）共36个试件进行冻融循环试验和中心拉拔试验。试验结果表明:未经冻融循环的试件和冻融循环40次（C30）试件发生拔出破坏,其余冻融试件均发生劈裂破坏;随着混凝土强度等级提高,脱胶强度和黏结强度逐渐增加;随着冻融循环次数增加,BFRP筋与混凝土的黏结强度和峰值滑移呈现出先增加后减小的趋势,而脱胶强度随冻融循环次数增加逐渐减小。     

冻融循环后再生混凝土力学性能试验研究

为了研究再生混凝土冻融循环后的力学性能变化,通过改变冻融循环次数,对不同强度的再生混凝土和普通混凝土的抗冻性能进行试验研究,分析混凝土立方体抗压强度、质量、动弹性模量及超声波损失率的变化规律,并针对内蒙古地区,对不同强度的再生混凝土进行了抗冻耐久性寿命预测,同时对达到寿命服役期的最大抗压强度损失率给出了建议。研究结果表明:冻融循环50次前,再生混凝土与相同强度等级的普通混凝土的抗冻性能相差不大,冻融循环50次后,再生混凝土的抗冻性能略低于普通混凝土的,且随着冻融循环次数的增加,再生混凝土抗冻性能的劣势越来越显著;强度等级对再生混凝土试件的抗冻性能影响较大,强度等级越低,再生混凝土的冻融损伤越严重;超声波对冻融循环作用下再生混凝土的损伤较动弹性模量法更为敏感,建立的冻融损伤模型能够较好地反映再生混凝土冻融循环后的力学性能变化规律。