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.     

冻融对AS型固化剂改良土工程特性的影响

通过室内动静三轴试验,研究了Aught Set(AS)型土壤固化剂改良土的抗冻融耐久性,分析了AS型固化剂改良土的应力应变关系、静强度、动模量和临界动应力与龄期、冻融次数以及冷却温度等影响因素的相互关系.结果表明,试样的7d无侧限抗压强度达到28 d的75％;AS型固化剂改良土的应力应变关系为应变软化型曲线,呈脆性破坏形式;其静强度、临界动应力以及动回弹模量均随冻融次数增加呈指数形式衰减,且经历6次冻融后均趋于稳定;同一动应力水平下,冻融作用使得试样的累积塑性变形由变形稳定状态向变形破坏过渡;试样在经历多次冻融循环以后,负温越低对试样的力学特性影响越小.     

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%.     

基于冻融损伤下的高性能混凝土力学性能 衰减规律研究

为研究冻融损伤对高性能混凝土力学性能损失的影响,将混凝土置于水或盐溶液中快速冻融400次后,测其动弹性模量、抗折、抗压及劈裂抗拉强度。定性分析了冻融循环次数与上述四个评价指标间的关系,并分析了损伤度与相对剩余抗折强度及抗压强度之间的关系,建立了抗折强度的衰减方程。试验结果表明:随着冻融循环次数的增加,混凝土的动弹性模量、抗压、抗折和劈裂抗拉强度均逐步降低,抗压强度的衰减速率先增大后减小,动弹性模量、抗折、劈裂抗拉强度则是不断增大;相同冻融循环条件下,含气量越低、水胶比越大,冻融损失越大;冻融介质对混凝土的强度损失有一定影响,盐溶液对强度造成的损失更大;损伤度与相对剩余抗折强度间具有良好的相关性,但与抗压强度间不具有相关性。     

冻融循环下冷却温度对粉质黏土力学性质影响的试验研究

 环境温度是土体冻结和融化过程中常见的变量。为明确冷却温度对土体冻融循环效应的影响规律,以青藏高原粉质黏土为对象,进行不同冷却温度和冻融次数的冻融循环试验及三轴剪切试验,并测定试样冻融循环后的水分重分布和体积变化特征。结果表明,冻胀和冻缩在冻结过程中是同时存在的,且均随冷却温度的降低而增大,两者正负变形量比例关系的不同是土体冻融循环效应多变的主要原因之一。随着冷却温度的降低,由于冻胀先于冻缩达到极限状态,体积增加量呈先增大、后减小的规律,转折点对应的是冻胀和冻缩在微小温差条件下变形附加量相对大小关系发生改变的临界温度值。破坏强度随冷却温度的变化与干密度一致,呈先减小、后增大的规律,以劣化为主。未冻水含量和水分迁移量均随冷却温度的降低而减小,因此冷却温度越低,破坏强度随冻融次数的变化范围越小,达到新的稳定状态所需的冻融次数也越少。黏聚力和内摩擦角随冷却温度和冻融次数的变化规律可以采用Logistic模型拟合与预测,以方便工程应用。     

不同饱和度冻融砂岩动态冲击压缩特性及损伤机制研究

为研究饱和度对冻融砂岩动态冲击压缩特性的影响,以饱和度0%,25%,50%,75%和100%的红砂岩为研究对象,分别进行0,25和50次冻融循环后进行动态冲击压缩试验。结果表明：在相同冻融循环次数下,随饱和度的增加,岩样内部冻融损伤作用逐渐加剧,冻融岩样的动态力学性能劣化幅度随饱和度的增加持续增大;当饱和度相同时,随冻融循环次数的增大,岩样的动态力学性能逐渐劣化,表现为峰值强度减小,峰值应变和分形维数增大。饱和度对冻融岩样动态力学性能的影响高于冻融循环次数的影响。当饱和度低于25%时,冻融循环次数的增加对岩样动态力学性能的劣化程度较小;饱和度大于25%时,随冻融循环次数的增加,岩样内部冻融损伤逐渐累积,动态力学性能下降,且饱和度越大,动态力学性能劣化越显著。随饱和度的增加,冻融岩样内部损伤加剧,出现孔隙、沿晶裂隙和穿晶裂隙,岩样基质颗粒之间的胶结能力减弱,导致冲击荷载作用下岩样的破碎程度增加,分形维数增大,能量利用率下降。     

混凝土经历常温至-40℃及-80℃冻融循环作用的受压强度试验研究

通过混凝土经历常温(10℃)至-40℃及-80℃两种温度区间的冻融循环作用试验,考察混凝土低温冻融循环作用下受压强度变化规律和不同低温冻融循环作用温度区间的影响。结果表明,下降温度下混凝土的破坏声响短暂而清脆,呈现明显的脆性破坏特征;而10℃时破坏声响则稍长且沉闷。随低温冻融循环作用次数的增加,试件破坏偏心现象逐渐显现。经历两种不同温度区间冻融循环作用,随冻融循环作用次数的增加,上限温度时混凝土受压强度的变化规律相似,均呈平稳波动状;下限温度时则对冻融更为敏感且不同温度区间的变化规律有较大差别。混凝土受压强度在下限温度为-80℃时有明显的下降趋势,而在下限温度为-40℃时则基本上呈平稳波动,但随冻融循环作用次数增加两者的差异逐渐减小。     

冻融循环作用下玄武岩纤维水泥土力学性质研究

冻融循环作用是影响纤维水泥土微观结构和强度的主要因素。通过一系列无侧限抗压强度试验和冻融循环试验,研究养护时间、纤维长度及冻融循环次数对玄武岩纤维水泥土无侧限抗压强度的影响。研究结果表明:纤维水泥土的强度随着龄期的增加而增大;加入纤维的水泥土强度有所增加;随着冻融循环次数的增加,水泥土表面开始产生裂纹,没有添加纤维的水泥土在经过3次冻融循环后表面出现裂纹,经过6次冻融循环后,裂纹贯通并碎裂,而添加纤维的水泥土在经过6次冻融循环后,表面才出现裂纹。随着冻融循环次数的增加,纤维水泥土的强度有所下降,没有添加纤维的水泥土强度下降最快,与冻融循环次数呈线性关系降低。随着冻融循环次数的增加,纤维长度对水泥土无侧限抗压强度的影响越来越小。纤维的加入可以有效地提高水泥土的强度,随着冻融循环次数的增加,纤维水泥土的强度会降低,冻融循环作用对水泥土的强度有很重要的影响。纤维的加入可以有效地降低强度损失率,较好地提高水泥土的抗冻性。     

冻融循环作用下尾矿坝的力学响应特征

寒区冻融环境条件下,尾矿砂的冻融、缩胀、损伤破坏给寒区尾矿坝工程造成极大的危害。为探究冻融循环作用下尾矿坝变形规律,揭示其变形机制。采用自主设计的尾矿坝相似模型试验装置,开展不同冻结温度(-5、-25、-45℃)条件下,尾矿坝的变形规律模型试验。借助土压力、激光位移、孔隙水压力传感器,采用动态数据采集仪采集相关数据,分析冻融循环过程中尾矿坝各关键位置应力、变形、孔隙水压力的动态变化规律。试验结果表明:坝体内应力随冻结温度的降低而增大,在冻融循环前期,尾矿坝各关键位置应力增长速度明显高于冻融循环其他阶段。坝体内孔隙水压力随冻结温度的降低而减小,坝体越深,孔隙水压力的变化幅度越大,周期性更强,也更具有规律性。冻结温度具有明显的位置效应,越靠近尾矿坝边缘,坝体变形量越大,变形速度越快。     

冻融循环对闭孔珍珠岩水泥土力学性能的影响

由于水泥土抗冻性能较差,在多年冻土和季节性冻土地区,水泥土的应用和推广受到了一定的限制,如何提高反复冻融条件下水泥土的强度和耐久性,保证工程的使用寿命,是水泥土材料在寒冷地区进一步推广应用的关键.通过在水泥土中加入闭孔珍珠岩,得出水泥土在不同闭孔珍珠岩掺量下冻融循环后的强度值,分析了冻融循环次数对闭孔珍珠岩水泥土性能的影响及冻融循环前后闭孔珍珠岩水泥土强度变化,对掺入闭孔珍珠岩的水泥土做了初步的机理分析.