冻融循环条件下岩石_喷射混凝土组合试样的力学特性试验研究
冻融循环条件下岩石弹性模量变化规律研究
Variability of elastic modulus in rock under freezing-thawing cycles
YAN Xi-dong1, LIU Hong-yan1, XING Chuang-feng2, LI Chao1
(1.College of Engineering & Technology, China University of Geosciences (Beijing), Beijing 100083, China; 2. Engineering Survey & Design Company of China Railway Seventh Group Co., Ltd., Zhengzhou, Henan 450016, China)
摘 要：岩体冻融损伤机制为温度降低使岩体中的水发生相变、体积膨胀、产生冻胀力的作用，岩体中的微裂隙在冻胀力的 作用下扩展延伸，温度升高时，融化的水进入新的裂隙，冻结成冰再次产生冻胀作用，反复循环使裂隙网络扩展，最终造成 岩体的损伤。基于此，从弹塑性力学、断裂力学的角度出发，研究了在冻胀力的作用下单裂隙扩展特性，推导了冻胀力与裂 纹扩展长度之间的关系，利用Mori-Tanaka方法建立了岩体宏观损伤量与冻胀力及冻融次数之间的关系式，讨论了岩体弹性 模量与冻融次数、冻胀应力以及渗透系数的变化规律，并与试验结果进行了比较分析。结果表明，岩体在冻融循环条件下的 弹性模量随冻融次数的增加呈非线性减小；冻胀应力越大，岩体弹性模量衰减越快；岩体的渗透系数越大，弹性模量衰减越 慢。 关 键 词：冻胀应力；渗透系数；裂纹扩展；弹性模量；冻融循环 中图分类号：TU 452 文献识别码：A 文章编号：1000－7598 (2015) 08－2315－08
2024年试验检测师之桥梁隧道工程题库附答案(典型题)
2024年试验检测师之桥梁隧道工程题库附答案（典型题）单选题（共40题）1、在石料的力学性能试验评定指标中,要求冻融后的质量损失率（）和耐冻系数（）。
A.≤2%，≥75%B.≤5%，≥65%C.≤6%，≥70%D.≤8%，≥80%【答案】 A2、隧道衬砌喷射混凝土1d龄期的抗压强度不应低于（）。
A.5MPaB.8MPaC.10MPaD.15MPa【答案】 B3、隧道止水带冷黏或焊接的缝宽不应小于（）。
A.10mmB.20mmC.30mmD.50mm【答案】 D4、某在用预应力混凝土T梁桥，跨径组合为3×30m，每跨设置9片T梁，经调查所有T梁的生产工艺、强度等级、原材料、配合比、养护工艺均相同，龄期相近，在一次特殊检查时，对混凝土强度进行了检测，1号测区布置在1-3#T 梁底面，回弹仪竖直向上弹击，得到16个回弹值分别为30、36、33、36、37、38、34、36、38、37、37、38、37、39、35、40；2号测区布置在3-6#T 梁底面，回弹仪竖直向上弹击，请回答以下相关问题。
8）1号测区的平均回弹值为（）。
（2018助理真题）A.36.1B.36.3C.36.5D.36.7【答案】 D5、对于自稳时间很短（12h）的砂层、砂砾石层、断层破碎带、软弱围岩浅埋地段或处理塌方等地段,一般采用（）预加固处理措施。
A.超前锚杆支护B.管棚钢架超前支护C.超前小导管预注浆D.地表注浆加固【答案】 C6、某隧道采用钻孔法探测空洞厚度，某处探测钢丝直线段长度50cm、外露长度5cm、已知衬砌厚度35cm，则该处空洞厚度应为（）。
A.10cmB.15cmC.90cmD.80cm【答案】 A7、公路隧道按跨度分类，大跨度隧道的划分标准为（）。
A.B小于9mB.9m小于等于B小于14mC.14m小于等于B小于18mD.B大于等于18m【答案】 C8、以下关于隧道防水层施工描述正确的是（）。
A.防水层铺设应在超前二次衬砌3~4个循环距离衬砌段B.防水层铺设应在超前其次衬砌2-3个循不距离衬砌段微信C.防水板铺挂时适当松弛,松弛系数一般取1.1~1.2D.防水板铺挂时适当松弛,松弛系数一般取1.5~1.6【答案】 C9、评定基准期内桥梁结构质量状况进一步衰退恶化产生的不利影响称之为（）。
《玄武岩纤维再生混凝土力学性能及韧性性能研究》范文
《玄武岩纤维再生混凝土力学性能及韧性性能研究》篇一一、引言随着建筑行业的快速发展，对新型、高性能建筑材料的需求日益增长。
玄武岩纤维再生混凝土作为一种新型绿色建筑材料，因其良好的力学性能和韧性性能在建筑领域中受到了广泛关注。
本文旨在研究玄武岩纤维再生混凝土的力学性能及韧性性能，为推动其在实际工程中的应用提供理论依据。
二、玄武岩纤维再生混凝土的制备玄武岩纤维再生混凝土是由玄武岩纤维、再生骨料、水泥等材料制备而成。
制备过程中，需对原材料进行筛选、配比和混合等工艺。
玄武岩纤维的加入能够有效提高混凝土的抗拉强度和韧性，而再生骨料的使用则有助于减少资源消耗和环境污染。
三、力学性能研究1. 抗压强度玄武岩纤维再生混凝土的抗压强度是评价其力学性能的重要指标。
通过对比不同配比、不同纤维长度的玄武岩纤维再生混凝土试件的抗压强度，发现纤维的加入能够有效提高混凝土的抗压强度。
其中，适量配比的玄武岩纤维能够充分发挥其增强作用，使混凝土在受力过程中产生更多的微裂纹，从而提高其整体承载能力。
2. 抗拉强度玄武岩纤维的加入能够显著提高混凝土的抗拉强度。
通过对比试验，发现玄武岩纤维的加入能够有效地阻碍混凝土内部微裂纹的扩展，从而提高其抗拉强度。
此外，合理的纤维长度和配比对提高抗拉强度具有重要作用。
3. 弹性模量玄武岩纤维再生混凝土的弹性模量受纤维配比和骨料种类等因素的影响。
适量配比的玄武岩纤维能够提高混凝土的弹性模量，使其具有更好的刚度和承载能力。
四、韧性性能研究玄武岩纤维再生混凝土的韧性性能主要表现在其抵抗冲击和振动等动态荷载的能力。
通过对比试验，发现玄武岩纤维的加入能够显著提高混凝土的韧性性能。
适量的纤维配比能够在混凝土内部形成一种“网状”结构，有效地吸收和分散外部荷载，从而提高混凝土的韧性。
五、结论通过对玄武岩纤维再生混凝土的力学性能及韧性性能进行研究，得出以下结论：1. 玄武岩纤维的加入能够有效提高混凝土的抗压强度、抗拉强度和弹性模量，使其具有更好的力学性能。
混凝土的冻融性能研究与改善
混凝土的冻融性能研究与改善随着气候变化的不断加剧，混凝土结构在冬季面临的冻融环境下容易出现破坏。
因此，研究混凝土的冻融性能以及改善其性能具有重要意义。
本文将探讨混凝土的冻融性能研究现状，并提出改善混凝土冻融性能的方法。
一、混凝土的冻融性能研究现状混凝土是一种由水泥、砂、石子和其他添加剂组成的复合材料。
在冻融环境下，水分在混凝土中结冰和融化，导致混凝土内部产生应力和变形，进而引发开裂和破坏。
为了研究混凝土的冻融性能，许多学者进行了大量的实验和数值模拟。
实验方面，他们通过混凝土试件的冻融循环试验来评估混凝土的性能。
通常，他们会测量试件在冻融循环过程中的强度损失和变形情况，并对试件进行显微观察，以分析开裂机理。
数值模拟方面，他们利用计算机模拟方法，对混凝土在冻融循环过程中的力学响应和热湿传输进行建模和仿真，以深入理解其性能。
通过这些研究，学者们认识到混凝土的冻融性能与多个因素相关，包括材料性质、外部环境和结构设计等。
具体来说，混凝土的抗冻性能主要受水灰比、气泡剂、细骨料种类、摩擦系数等因素的影响。
此外，外部环境条件，如温度变化、湿度和载荷等，也会对混凝土的冻融性能产生重要影响。
最后，结构设计的合理性以及施工工艺也对混凝土的冻融性能起到决定性作用。
二、改善混凝土冻融性能的方法为了改善混凝土的冻融性能，学者们提出了许多措施。
下面介绍几种常见的方法：1. 添加气泡剂：气泡剂可以生成大量微小气泡，这些气泡在混凝土中形成稳定的孔隙结构，从而降低冻融循环时的内部应力和变形，提高抗冻性能。
2. 优化材料配比：通过控制水灰比、细骨料种类和用量等，可以调整混凝土的力学性能和抗冻性能。
例如，采用矿渣粉等掺合料可以提高混凝土的抗冻性能。
3. 采用保护措施：在混凝土表面施加防水涂层或使用护面剂等保护措施，可以减少水分进入混凝土内部，降低冻融损伤的风险。
4. 优化结构设计：在混凝土结构设计中考虑冻融影响，合理布置伸缩缝和防水层，增加结构的抗冻性能。
交界面粗糙度对岩石-混凝土组合试样影响的数值模拟研究
Value Engineering1绪论随着科技进步，人类活动逐渐向深部开展，大量以岩石为基础的工程被展开。
其中，由于隧道自身结构狭长，环境封闭，一旦发生坍塌等灾害，会造成大量人员伤亡，危害性极重，因此，隧道围岩与衬砌交界面的劣化特性在地下工程中一直备受关注。
目前，徐文彬等人[1]开展了交界面倾角不同的组合体试样三轴压缩实验；沈开凡等[2]对岩石-混凝土组合体试件动态力学性能进行了研究；聂银江[3]通过连续-离散耦合数值方法构建了砂岩-混凝土锚固体数值分析模型。
王明年等[4]基于混凝土、岩石界面剪切试验结果，提出了考虑高温变温环境的温度损伤模型。
本文利用PFC3D 分析程序研究了不同交界面粗糙度下岩石-混凝土组合试样的破坏特征，对隧道围岩与衬砌交界面性能的研究做出了进一步的细化[5，6]。
2数值模拟建模本次研究不同于大部分普通单一的介质材料，岩石-混凝土交界面的接触类型更为复杂，不同粗糙度交界面的组合试样建模是一个重难点。
因此，本次研究选用PFC3D 软件中的平行黏结模型（parallel-bond model ，PBM ）以及Clump 来构建混凝土模型，将不同交界面JRC 换算成标准的JRC 曲线。
并利用不同交界面换算成所得的标准JRC 轮廓线确定岩石-混凝土的交界面，通过软件命令以及关键词Plane 形成理想的岩石-混凝土交界面。
此外，在模型的建立过程中，需要对其进行颗粒平衡处理，使模型最终达到一个平衡的状态。
考虑到实际岩石的性能，将孔隙率设置为0.2，Ball 颗粒粒径范围控制在0.6~1.0。
同时，不同交界面的JRC 值与分形维数D 存在以下关系[7]：（1）（2）其中，D 为分形维数，L 为节理粗糙度的平均基长，h 为平均高度。
图1为5种粗糙度（JRC=0，2.85，5.85，8.89，12.16）的空间圆柱体模型，其直径为50mm ，高度为100mm ，红色和青灰色分别代表岩石和混凝土块体。
长春工程学院学报(自然科学版)2020年总目次
长春工程学院学报(自然科学版)2020年第21卷第4期J.Changchun Inst.Tech.(Nat.Sci.Edi.),2020,Vol.21,No.41/1 1-2ISSN1009-8984CN22-1323/N2020年总目次第1期•土木工程地下水位变化对某边坡稳定性影响的分析……孙超，杨凯（1）非洲沥青路面开裂的动力学分析及路面质量控制研究................................................................刘万法（）提速条件下重载铁路小半径曲线32m简支T梁动力性能试验研究.....................................................魏兴国（）盾构技术在南京地铁软硬互层地层中的应用.........刘健（14）关于淤泥地层深基坑支护施工技术研究.............方滔滔（17）•机械工程•电气工程考虑IIVDC和FACTS设备的复杂电网异质性评估................................................................邓春兰（1）立方氮化硼涂层搅拌头的研制..............................................................张哲磊，王毅，马卓，朱军锐（7）海底管道CRA材料对接环焊缝AUT检出能力研究...............................................陈亮，吴员，龙良成（1）环境温度对汽车传动系阻力影响的研究……王仕雄2长本松（4）•水利工程•环境工程数学模型在城市供水管网中的应用.........林英姿，刘根（7）提质增效要求下的太湖流域污水处理厂系统性评估与改进方案分析——以镇江某污水处理厂为例...................王凌（0）长春市包气带土壤入渗与截污性能研讨……尹洪峰，尹呈杉（8）•地质学•测绘学松辽盆地南部德惠断陷营城组火山岩地震相特征................迟唤昭，薛晓刚，董福湘，衣健，刘殿秘，刘智军，胡佳（5）基于夜间灯光数据的吉林省城镇化时空演变研究...........................................................张亚球，姜放（8）一种快速电阻率三维反演方法.........................李忠平（4）基于遥感影像的第三次国土调查村镇数据采集精度分析....................................................孙漳林，王嘉伟（9）焦作地区黏土矿成矿地质特征研究.........刘志如，魏磊（4）•信息技术及应用基于独立分量分析的眼电伪迹去除方法研究................................................................耿晓中，李得志（8）基于多手段的户外随机体感交互设计研究...........孙浩鹏（2）基于先验知识的视频去雨算法的研究......邓惠俊，刘静（6）传感网络终端时钟同步的目标定位模型分析.........张震（2）基于神经网络的电子商务平台重复购买客户预测……解姗姗（7）基于物联网技术的机器人智能物流系统研究......吴吉明（101）基于图像识别的机器人定位与导航算法的研究……戴月（105）具有亮度自适应的数码相机再现模型..............刘莹（110）•基础研究阻尼对灵敏度分析的影响研究...............于澜，张淼（114）重铬酸钾容量法测定铜精矿中铁量的测量不确定度评定...........................................................叶义昌（117）涉大数据环境的建设项目评估风险防控.............李秋艺（120）基于指数平滑法与马尔科夫链的汽车拥有量预测模型...................................................陈永胜，周林芳（124）第2期•土木工程隧道防火涂料冻融下的黏结强度预测模型研究......................................................吕官记，季韬，廖聪（1）基于ANSYS的荷载结构法在公路隧道中的应用研究................................................................丁长鑫（）镍渣再生混凝土基本力学性能试验研究.............张净霞（11）渝黔铁路浅埋软弱围岩隧道施工技术................周琨（17）武汉地区碎石土填方地基强夯处理效果分析...............................................张稢，徐星晨,朱涵成，太俊（0）山区高速公路填方路基滑坡应急抢险技术研究......谭玉强（4）一种高保坍型聚羧酸系高性能减水剂的开发研究...........................................................卢金帅，马俊杰（8）•机械工程•电气工程高稳定度半导体激光器恒流驱动电路设计................................黄丫，田小建，于兰，卢虹，李胜男，孟瑜（2）基于纸介质电容原理的纸张数量计量系统........................................................刘淑荣，赵瑞华，庞思渺（6）基于稳压下的高压油管内进出油量研究....................................................王娟，祁华菊，姜顺，宫爱君（9）•地质学•测绘学黑龙江省鸡东县四山林场银金矿成矿流体特征研究.......................门兰静，胡儒权，陈文2长千一，刘凯,孙景贵（4）台州湾大桥及接线工程首级GNSS控制网设计与施测......................................................蔺岩，李芸（0）基于Ahp-Fuzzy在泥石流排导工程易损性中的应用......................................................王小江，蒲可莉（4）基于GIS与SWAT模型的径流时空模拟研究...................................................朱伟刚，石光義，朱超（9）基于GAMIT的CORS单基站建设与组网数据处理——以福建船政交通职业学院CORS站为例......梁昭阳（4）•环境学科豆制品废水冲击污染应急管理措施研究...........................................................李丽，刘新，边德军（9）基于区域污染物减排背景的入河排污口管理模式研究...........................张春雨，杨婧，吴兴晨，朱未，孙述海（2）•信息技术与应用基于pigpiod C接口的高精度编码器电机速度检测方案............................................边蓓蓓2长东辉，李德胜（6）基于数据服务的高校数据治理方法研究...........................................................齐恩铁，于大伟，许宏年（1）基于edX平台的云计算课程系统开发研究…芮坤坤，阮进军（4）基于深度学习的图像风格迁移算法研究与实现......陈小娥（8）基于聚类分析的网络安全数据特征可视化融合研究................................................................赵露（4）基于数据挖掘技术的高校学生成绩预测模型构建……刘爱萍（8）基于多目标规划的乡村旅游客流需求预测模型……方敏（102）•基础研究基于数据变换和背景值同步优化的GM（12）预测模型研究....以安徽省电商交易额预测为例--------------------------- ---------------------------------李眩，童百利，吴晓兵（106）基于生存分析的上证指数连涨连跌天数研究......................................................黄飞，孙怡川，陶明珠（115）置信优势关系下的加权多粒度粗糙集近似模型...................................................林玉梅，方连花，郭新华（119）基于视觉感知的平面广告设计表现力评估方法……王义利（125）2长春工程学院学报（自然科学版）2020,21(4)第3期第4期•土木工程截面削弱对既有钢框架结构稳定性影响分析…张曙光，姜宇彤（1）基于ABAQUS的再生混凝土冻融性能数值模拟研究........................................张自荣，冯超朋，姜天公平，张一蕾（）高压旋喷+水冲跟管锚索技术在砂卵石层深基坑中的应用研究…..........................徐阳，潘殿琦，李甲东，吴志洋（2）冻融循环作用对再生混凝土力学性能的影响.........................................................冯超朋，张自荣，肖建庄（8）盾构隧道下穿人行天桥施工风险数值模拟分析与研究......................................................陈灿，陈道政（4）超前地质预报在高速铁路隧道施工中的应用.........................................................任庆国，于琳，苗兰弟（8）重载铁路64m单线钢桁梁桥静动力性能试验研究……张雄（2）南京市某地铁车站深基坑变形分析与优化设计.............................................................樊凤凯，薛双（8）高压旋喷桩试桩选择及参数分析.....................杨绍铭（4）•机械工程•电气工程人机交互在桥式起重机自动定位系统中的实现.............................................................邹颜泽，陈铁华（8）MIMO系统中Alamouti编码算法的仿真研究.........孙会楠（1）数控机床系统的故障分析............................韦洪新（6）一种基于LabVIEW的物联网设备功耗测试方法的研究................................................................何凤平（9）•地质学•测绘学豪威夫星河矿山矿床地质特征与深部找矿预测.............................................................张碧韩，吕英团（4）牡丹江市主城区工程地质的特征与分区............................................王建伟，佟智强，宋林旭，高博，刘浩（9）基于TEQC与QCVIEW32的单基站CORS数据质量分析...........................................................黄书捷（5）•水利工程•能源与动力基于BAS-BP大坝变形预测模型研究................................................................刘江川，李燕，陈旭尧（8）吉林西部农业节水项目综合效益评价................................................................张端梅，高金花，李红艳（2）被动式超低能耗建筑碳排放效率测度方法研究......................................................郑平芳，张李平，邵维佳（6）合肥市某办公建筑以空气源热泵为冷热源系统的设计及经济计算分析....................................蒋祥婷，吕耀军，金洪文（0）一种水冷散热的设计方法及其仿真..................范杭茹（4）•信息技术及应用基于卷积神经网络与GPU计算的名片文本识别算法研究...........................................................王来兵（100）一种基于特征点的高速公路弯道识别算法研究......王伟（105）边缘检测和数学形态学算法对车牌定位和识别的应用.............................................................司均飞（108）基于Leading-Club不平衡数据处理方法研究...............................................程志远，曹国正，王效禹，张丹（114）基于远程无人驾驶飞机系统的高压输电线路巡检故障研究........................................................孙自昌（119）•基础研究第三元素干扰下微量物质的IIPLC分析研究.........胡晓璇（124）•土木工程新建铁路32+48+32m连续梁挂篮施工结构受力研究................................................................郑增辉（1）柱锤强夯法及其在松散素填土压实中的应用...........罗华明（）基于数据包络分析的建筑施工资料管理系统设计……郑清华（11）•机械工程•电气工程动态电压恢复器控制策略的研究综述................................................................薛广业，孟祥萍，纪秀（17）纸质秸秆复合纤维板热压成型工艺研究......赵美云，蒋婧（3）•地质学•测绘学铧头咀顺层岩质边坡的变形破坏特征及评价.........柯学（7）ArcGIS模型构建器和Python语言在第三次全国国土调查数据处理中的应用............................王嘉伟，孙漳林，唐伟建（4）•能源与动力秸秆成型燃料热风炉燃烧数值模拟及运行优化..................…肖凡，赵守庆，陈万福，黄元明，马丽娜，胡南，杨海瑞（9）某水轮发电机磁极绕组连接片模态仿真和试验研究................................张驰，张剑雄，蔡俊鹏，贾瑞旗，闫宇（3）水轮机蜗壳试压封水环变形量计算方法探讨................................................................李维俊，汪小芳（7）•环境工程同步硝化反硝化脱氮的影响因素分析.....................................刘俞辰，王建辉，闫娇，赵航，叶志浩，壬加慧（2）铜陵矿区不同环境介质中重金属含量分布特征研究.........................................................吕达，王德高（5）•信息技术及应用基于优先级调度机制和剩余带宽动态分配的EPON性能研究…….....................................................王云芳（9）基于LSTM改进的Q-learning协同式自适应巡航控制算法...........................................................吴金（65）基于Vue.js框架的茶业信息管理平台的设计与开发..................................................纪梦达，姜放，张亚球（1）基于深度学习的图像放大与图像识别研究...........赵艳平（7）基于深度学习和层次化运动建模的行为识别算法……张沛朋（5）基于GA-BP网络的高校创业人数预测研究.........徐雯（0）基于力反馈的机械手在未知环境下的位置/力混合控制................................................................刘颖妮（4）基于K均值聚类算法的数字媒体推荐方法研究........易茹（9）基于最小启动时间判别准则的网格作业调度................................................................高卫斌，柳晓龙（103）基于改进蚁群算法的机房排课问题及仿真研究......王文君（109）基于LDA模型的数字媒体推荐算法研究...........王嵬（113）•基础研究碱性嗜热SGNII家族酯酶的异源功能研究.........邵洪伟（117）基于密度泛函理论铁基催化剂脱硝机理研究.........朱婷（122）选频及降采样在数字测量信号中的应用..............朱调娟（125）。
混凝土冻融循环试验研究
混凝土冻融循环试验研究一、研究背景随着城市建设的不断发展，混凝土作为建筑材料之一，得到了广泛的应用。
然而，在气候条件较恶劣的地区，混凝土易受冻融循环的影响，导致其强度和耐久性下降，影响建筑物的使用寿命和安全性能。
因此，混凝土冻融循环试验研究具有重要的实际意义和科学价值。
二、试验设计1. 试件制备选取普通混凝土作为试验材料，按照标准要求配制混凝土，并制备成标准试件。
试件尺寸为100mm×100mm×100mm的立方体。
制备的试件表面应平整光滑，无明显的裂缝和缺陷。
2. 试验条件将试件置于-18℃的低温环境中，保持24小时，然后将其移至20℃的室温下，保持24小时。
重复以上操作，模拟混凝土在低温和室温环境中的冻融循环过程，共进行50次试验。
3. 试验指标测量试件的抗压强度、弹性模量、渗透性等指标，并对试件进行断面观察和显微结构分析，探究混凝土冻融循环对其性能和微观结构的影响。
三、试验结果1. 抗压强度经过50次冻融循环试验后，混凝土试件的抗压强度逐渐下降，且下降速度逐渐加快。
前10次试验后，抗压强度下降幅度较小，约为7%~10%。
50次试验后，抗压强度下降幅度达到30%~40%。
2. 弹性模量冻融循环试验对混凝土的弹性模量也有较大影响。
试验前10次，弹性模量下降幅度约为5%~8%，50次试验后，弹性模量下降幅度达到15%~20%。
3. 渗透性经过50次冻融循环试验后，混凝土的渗透性明显增强。
试验前，混凝土的渗透系数约为1.5×10^-11m/s，50次试验后，渗透系数增加到2.5×10^-10m/s。
4. 显微结构冻融循环试验后，混凝土试件表面出现明显的裂缝和麻面，试件内部出现多个小孔和空洞。
显微结构观察发现，试件内部混凝土颗粒的连接状况受到破坏，且大量孔隙和空洞出现，导致试件整体强度下降。
四、结论混凝土冻融循环试验的结果表明，冻融循环对混凝土的性能和微观结构都有较大的影响。
冻融劈裂试验
冻融劈裂试验1.试验目的冻融劈裂试验主要用于研究材料在冻融循环作用下的力学性能，包括材料的抗冻融能力、耐久性和稳定性等。
通过该试验，可以了解材料在反复冻融条件下的损伤机理和破坏特性，为建筑、桥梁、道路等基础设施的防冻害设计提供理论依据和技术支持。
2.试验原理冻融劈裂试验主要基于土力学和岩石力学原理，通过模拟材料在反复冻融条件下的受力情况，了解其力学性能的变化。
当材料反复经历冻结和融化时，其内部结构和性质会发生变化，如产生裂缝、强度降低等，从而导致材料的破坏。
3.试验步骤(1)准备试样：选择具有代表性的土样或岩石试件，将其加工成规定尺寸和形状。
(2)安装试件：将试件安装于试验装置中，确保其稳定和牢固。
(3)加载：对试件施加一定的压力，使其产生变形或位移。
(4)冷冻和解冻：将试件反复冷冻和融化，模拟其在自然环境中的冻融循环。
(5)记录数据：在每次冻融循环后，测量试件的变形、位移、损伤等情况，并记录数据。
(6)结束试验：当试件达到预定的冻融循环次数或出现明显破坏时，停止试验。
4.试验设备与材料(1)试验设备：冻融循环试验机、压力加载装置、测量仪表（如位移计、应变计等）、保温设备等。
(2)试验材料：试件（土样或岩石试件）、支撑材料、润滑剂等。
5.数据分析对试验数据进行整理和分析，包括以下几个方面：(1)变形分析：分析试件在冻融循环过程中的变形量，探究其变形特征和规律。
(2)位移分析：通过对试件位移的测量，分析其在冻融循环作用下的位移变化情况。
(3)损伤评估：结合试件的变形和位移数据，对其损伤情况进行评估，了解材料的抗冻融性能。
(4)耐久性评价：通过对比试件在冻融循环前后的性能指标，评价其耐久性和稳定性。
6.试验结果在本研究中，我们发现材料的力学性能在反复冻融条件下发生了显著变化。
在冻融循环过程中，材料的强度逐渐降低，变形和位移逐渐增大，损伤逐渐累积。
尤其是经历了多次冻融循环后，材料出现明显的裂缝和破坏。
混凝土结构的冻融循环试验与分析
混凝土结构的冻融循环试验与分析一、前言混凝土作为一种广泛应用的建筑材料，其耐久性一直是人们关注的焦点。
在冬季，混凝土结构的冻融循环会对其耐久性产生影响。
因此，进行冻融循环试验与分析对混凝土结构的设计、施工和维护具有重要的意义。
二、试验原理混凝土结构的冻融循环试验是指将混凝土试件（一般为立方体或圆柱体）置于-18℃的环境中，在一定时间内进行冻结，随后将试件恢复至室温，再进行一定时间的自然晾干。
重复这一过程，以模拟混凝土结构在冬季的冻融循环过程。
试验中，通过观察试件的破坏形态、测量其质量损失、强度变化等指标，来评估混凝土结构的耐久性。
三、试验步骤1. 制备混凝土试件混凝土试件的制备要求符合相关标准，如GB/T 50081《普通混凝土力学性能试验方法标准》等。
试件的尺寸和数量应根据试验要求确定。
2. 对试件进行养护制备完成的混凝土试件需要进行养护，以保证其强度和密实度。
养护条件通常为标准养护条件，即湿度不小于95%，温度不低于20℃。
在规定的养护时间内，试件应保持养护状态，不得有露面、渗水等情况。
3. 进行试验试验前，将混凝土试件取出养护室，待其表面水分蒸发后，测量试件的尺寸和质量。
随后，将试件放置于-18℃的环境中，进行冻结。
冻结时间应根据试验要求确定，一般为24小时。
冻结后，将试件取出，放置于室温下自然晾干。
晾干时间应根据试验要求确定，一般为24小时。
完成一次冻融循环后，重复上述步骤，直至试验结束。
4. 评估试件的性能指标在试验过程中，需要评估试件的性能指标，如质量损失、强度变化等。
评估方法应根据试验要求确定。
四、试验结果分析1. 质量损失质量损失是指试件在冻融循环过程中的质量变化。
通常用试件质量损失率来衡量混凝土结构的耐久性。
试件质量损失率的计算公式为：试件质量损失率（%）=（试件干重-试件湿重）/ 试件干重×100%其中，试件干重为试件在105℃下烘干后的质量，试件湿重为试件在室温下的质量。
岩石声发射b_值及其计算方法研究
·68·第8期张慧敏，等.大连自贸区岩质边坡稳定性评价在滑动面上边坡安全系数要根据极限平衡条件求得。
这时，安全系数等于总抗滑力比总滑动力如式（1）。
Fs=（CL+γV cosαtanφ）/γV sinα（1）式中：C代表岩土体的黏聚力，kPa；L表示滑动面的长度，m；γ表示边坡土体的容重，kn/m3；V代表岩体的体积，m3；α代表结构面的倾角，（°）；φ表示内摩擦角，（°）［7］。
计算结果见表2，由表2可知，平面滑动法所得到的边坡安全系数与上述赤平投影法所得到的边坡稳定状态相符合，三段边坡均处于稳定状态。
需要注意的是，通过平面滑动法得到的BC段边坡安全系数结果接近规范规定结果，理论上边坡仍处于稳定状态，但在实际工程应用中，这种类型边坡需要做支护处理，下文中有提及支护建议。
5边坡防护建议现场调查发现，该段边坡长时间暴露在外，在风化作用以及雨水的冲刷作用下，仍然存在坍塌滑落的风险。
而大连地处季风气候区，夏季多突发性暴雨。
据统计，大连日最大降水量为247.2mm，在这种条件下非常容易引发滑坡、崩塌、泥石流等突发性地质灾害［5-6］。
研究区域内岩体破碎，发育有大量节理、裂隙，遇降雨后易形成坡面径流，雨水沿着岩石上部裂隙不断渗入，在此条件下岩体会发生软化导致岩体抗剪强度降低，为滑塌创造条件。
观察该段边坡岩土体的情况可以发现，这段边坡坡度较大且遭受风化剥蚀严重，决定采取喷锚支护作为边坡的防护手段。
5.1支护技术参数设置全场黏结锚杆，锚杆长度6m，间距3×3m，梅花型布置。
AB段边坡支护如图5所示。
表面喷C20混凝土，混凝土厚度10cm。
坡面设置泄水孔，间距3×3m。
施工时坡面表面将松动和凸出的岩体凿除。
坡顶和坡底各设置一道截水沟，截水沟截面面积500×500mm2。
5.2支护施工工序支护施工工序如下：首先，清理坡面上的孤石、危岩及破碎岩体，并清除坡面植被；其次，分层清理坡面，清理一层完毕后立即进行坡面钻孔，设置锚杆；最后，喷射混凝土，挂设钢筋网，张拉锚索，设置坡面泄水孔。
不同种类轻骨料混凝土力学性能和耐久性研究进展
d o i :10.3963/j .i s s n .1674-6066.2024.01.011不同种类轻骨料混凝土力学性能和耐久性研究进展高 峰1,钱言宏1,王洪亮1,李学奎1,宋普涛2,4,卢嘉一3,王 晶2,4,冷发光2,4(1.聊城市交通发展有限公司,聊城252000;2.中国建筑科学研究院有限公司,北京100013;3.山东高速青岛建设管理有限公司,青岛266300;4.建研建材有限公司,北京100013)摘 要: 概述了国内外煤矸石㊁浮石和陶粒轻骨料混凝土的力学性能和耐久性的研究进展㊂介绍了不同轻骨料种类㊁粒径大小形状以及替代率㊁水灰比㊁外掺料和骨料活化等因素对混凝土力学性能和耐久性的影响,并对新型绿色环保轻骨料混凝土的力学和耐久性能进行初步探索㊂讨论了轻骨料混凝土在保持轻质特性基础上的高强高性能技术途径㊂展望了轻骨料混凝土在工程中的应用前景㊂关键词: 陶粒; 煤矸石; 浮石; 轻骨料混凝土; 力学性能; 耐久性R e s e a r c hP r o g r e s s o n M e c h a n i c a l P r o p e r t i e s a n dD u r a b i l i t y o f D i f f e r e n t T y p e s o fL i g h t w e i g h tA g g r e g a t eC o n c r e t e G A OF e n g 1,Q I A NY a n -h o n g 1,WA N G H o n g -l i a n g 1,L IX u e -k u i 1,S O N GP u -t a o 2,4,L UJ i a -yi 3,WA N GJ i n g 2,4,L E N GF a -g u a n g 2,4(1.L i a o c h e n g T r a n s p o r t a t i o nD e v e l o p m e n tL i m i t e d ,L i a o c h e n g 252000,C h i n a ;2.C h i n aA c a d e m y o fB u i l d i n g R e s e a r c h ,B e i j i n g 100013,C h i n a ;3.S h a n d o n g H i g hS p e e dQ i n g d a oC o n s t r u c t i o n M a n a g e m e n tC o ,L t d ,Q i n g d a o 266300,C h i n a ;4.C A B RI n s t i t u t e o fB u i l d i n g M a t e r i a l sC o ,L t d ,B e i j i n g 100013,C h i n a )A b s t r a c t : T h e r e s e a r c h p r o g r e s s o fm e c h a n i c a l p r o p e r t i e s a n dd u r a b i l i t y o f c o a l g a n g u e ,p u m i c e a n d c e r a m s i t e l i g h t -w e i g h t a g g r e g a t e c o n c r e t e a t C h i n a a n d a b r o a dw a s s u mm a r i z e d .T h e e f f e c t s o f d i f f e r e n t t y p e s o f l i g h t w e i g h t a g g r e ga t e ,p a r t i c l e s i z ea n ds h a p e ,s ub s t i t u t i o nr a t e ,w a t e rc e m e n tr a t i o ,ad m i x t u r ea n da g g re g a t ea c t i v a t i o no nt h e m e c h a n i c a l p r o p e r t i e s a n dd u r a b i l i t y of c o n c r e t ew e r e i n t r o d u c e d .T h em e c h a n i c a l p r o p e r t i e sa n dd u r a b i l i t y o fn e wg r e e ne n v i r o n -m e n t -f r i e n d l y l i gh t w ei g h t a g g r e g a t e c o n c r e t ew e r e p r e l i m i n a r i l y e x p l o r e d .T h e t e c h n i c a l a p p r o a c h e s o f h i g h s t r e n g t h a n d p e r f o r m a n c e o f l i g h t w e i g h t a g g r e g a t e c o n c r e t ew e r ed i s c u s s e d .T h ea p p l i c a t i o n p r o s p e c t o f l i g h t w e i g h t a g g r e g a t ec o n -c r e t e i ne n g i n e e r i n g w a s p r o s p e c t e d .K e y wo r d s : c e r a m s i t e ; c o a l g a n g u e ; p u m i c e ; l i g h t w e i g h t a g g r e g a t e c o n c r e t e ; m e c h a n i c a l p r o p e r t i e s ; d u r a b i l i t y 收稿日期:2023-09-06.作者简介:高 峰(1979-),高级工程师.E -m a i l :1371898105@q q .c o m 通讯作者:王 晶(1981-),正高级工程师.E -m a i l :w a n g k i n g 3007@126.c o m 宋普涛(1985-),高级工程师.E -m a i l :s o n g -p u -t a o @163.c o m 当代混凝土的骨料因经常采用河砂㊁碎石等造成了天然资源的损耗㊂利用固废作为掺合料制备混凝土有利于减少天然资源的消耗,特别是资源化利用煤矸石制备轻骨料混凝土,不仅节约天然骨料资源,还能减少固废对环境的污染㊂轻质骨料混凝土具有很多优势,比如建筑物自重低,地基承载力小,抗震性能强㊂为了推动轻质骨料混凝土的发展进程,众多学者开展了大量相关研究,论文重点概述了各种轻骨料对混凝土力学性能和耐久性能的影响规律,总结了功能性外加剂㊁掺合料及纤维对轻骨料混凝土力学和耐久性能的提升作用㊂1 轻骨料混凝土的力学性能1.1 煤矸石骨料混凝土的力学性能煤矸石是在煤矿开采过程中排放的固体废弃物,如果大量堆积会对环境造成严重污染㊂由于我国是煤24建材世界 2024年 第45卷 第1期建材世界2024年第45卷第1期炭生产大国,所以应该尽快资源化高效利用煤矸石㊂传统建筑行业大量消耗天然砂石作为混凝土的骨料已不符合可持续发展的理念㊂因此,煤矸石资源化利用作为混凝土的骨料,将促进煤矸石骨料混凝土在建筑结构领域的广泛应用㊂综合利用煤矸石和矿渣制备混凝土是一种可提高抗压强度的方法[1]㊂然而,原始煤矸石掺量过大会影响混凝土的抗压强度㊂若煤矸石经过煅烧,其火山灰活性会提升,可明显提高混凝土的抗压强度㊂还得出结论,钢管混凝土比钢筋混凝土更适合使用煤矸石作为结构粗骨料㊂总体来说,使用煤矸石和矿渣制备的混凝土具有较高的抗压强度,而煅烧煤矸石可以替代原始煤矸石来进一步提高混凝土的抗压强度[2]㊂然而,需要注意的是,在煤矸石替代率较高时,混凝土的力学性能会受到一定的影响,所以钢管混凝土更适合使用煤矸石作为结构粗骨料㊂1.2陶粒混凝土力学性能陶粒混凝土是一种绿色建筑材料,符合国家绿色建筑标准,因其具有自重和强度低的特点,主要应用于非承重墙领域㊂因为陶粒内部孔隙较大,抗压强度低于普通砾石,所以陶粒制成轻骨料混凝土的强度通常低于普通混凝土㊂除此之外,陶瓷本身的粒径㊁形状和颗粒级配等参数也会影响混凝土性能㊂因此,为了加强陶粒在混凝土工程中的应用,相关学者开展了提高陶粒混凝土力学性能的研究㊂L i u等[3]研究了城市污泥和陶粒协同制备轻骨料混凝土的性能和反应机理㊂结果发现,大粒径陶瓷会减小混凝土的强度和工作性能㊂但是,在此基础上添加一定的外加剂可提高混凝土的强度和工作性能㊂此外,作者还发现随着混凝土中水灰比减小和砂率增大,混凝土的抗压强度也会升高㊂赵威等[4]探究了陶粒的形状对混凝土性能的影响㊂结果表明,当陶粒的形状是球形时混凝土抗压强度较高;若陶粒的形状是棒状,则混凝土抗折强度更高;综合发现采用球形㊁方形和棒状陶瓷时混凝土具备优异的力学性能㊂1.3浮石混凝土力学性能浮石指火山喷发后岩浆冷却形成的一种矿物质,主要成分是二氧化硅㊁质地软㊁比重小能浮于水面,故称浮石,通常被用作天然轻质骨料㊂浮石体内存在较多孔隙,导致它的强度低于普通碎石㊂将浮石作为粗骨料制备混凝土,具有轻质㊁吸水率高等特点㊂同时,因浮石内部存在气孔,浮石轻骨料混凝土的强度较低㊂浮石资源丰富㊁重量轻,被广泛应用制作轻质骨料混凝土㊂O Z等[5]开展了酸性浮石部分取代碎石制备混凝土及其性能研究㊂结果发现,酸性浮石取代一半的碎石,混凝土的总孔隙率会升高,其中酸性浮石多孔,可提高混凝土的渗透系数㊂因此,酸性浮石混凝土具有轻质和吸水高的特点㊂H a r i y a d i等[6]参照普通骨料多孔混凝土,研究了不同比例的火山浮石骨料对混凝土力学性能的影响㊂结果发现,随着火山浮石的掺入可以升高混凝土孔隙,降低混凝土的弹性模量和强度,可制备成一种吸收冲击的轻质多孔声学结构材料㊂1.4其他轻骨料混凝土力学性能S h a f i g h等[7]对比研究了油棕榈壳混凝土与膨胀粘土料混凝土的力学性能㊂结果表明,油棕榈壳轻质骨料混凝土的干密度高于膨胀粘土轻集料混凝土(约5%),油棕榈壳轻骨料混凝土的劈裂强度比膨胀粘土轻骨料混凝土提高了16%~44%㊂油棕壳混凝土的水化初期干收缩率比膨胀粘土混凝土高出1倍;但是在水化后期90d时干缩率减少至35%㊂此外,S r i n i v a s等[8]研究了用椰壳和聚苯乙烯泡沫微珠代替粗骨料制备混凝土㊂结果发现,当聚丙烯纤维掺量为1%时,混凝土的抗压㊁抗弯和劈裂拉伸强度最佳,这表明聚苯乙烯微球可以制备轻质混凝土㊂2轻骨料混凝土耐久性能2.1煤矸石混凝土耐久性能煤矸石资源化利用可作为混凝土的轻质粗骨料㊂然而,煤矸石骨料本身存在着吸水率大和多孔的问题,这可能会影响混凝土的整体性能㊂另外,煤矸石还包括原状煤矸石和自燃煤矸石等不同类型,这些不同类型的煤矸石在混凝土中应用会导致不同的效果㊂因此,煤矸石混凝土的耐久性成为了研究人员们关注的焦点之一㊂为了推进煤矸石资源化利用,学者们通过从不同的角度研究煤矸石混凝土的耐久性问题,为煤矸石进一步应用和发展提供了有价值的信息和建议㊂M a等[9]先将煤矸石煅烧700ħ,然后作为粗骨料,结合碱激发矿渣胶凝材料制备混凝土㊂主要研究了该混凝土耐久性,具体探究了煤矸石掺量对混凝土耐久性的影响㊂结果表明,冻融循环前期,煅烧煤矸石对混凝土的抗冻性提升高于原煤矸石,但是后期相反㊂此外,随着煤矸石掺量增加,混凝土的抗C l-渗透和抗硫酸盐侵蚀性能提升㊂G u a n等[10]调研了煤矸石替代率对混凝土抗34建材世界2024年第45卷第1期冻性的影响㊂结果表明,在冻融循环作用下,掺入煤矸石的混凝土,其力学性能损失率低于普通混凝土,但是过量的煤矸石掺入,导致煤矸石混凝土的抗冻性低于普通混凝土㊂2.2陶粒混凝土耐久性能陶粒与普通碎石和天然砂对比,因其粗糙多孔和水泥浆体易包裹在一起,粘结性较好㊂同时,水泥能对陶粒内的孔隙起到很好的填充效应㊂因此,陶粒混凝土比普通混凝土具有更优异的抗冻抗渗性,服役寿命更长㊂陶粒的耐久性能与骨料预湿程度㊁骨料取代率等有关,所以通过添加纤维㊁外加剂等外掺料可显著改善陶粒混凝土的耐久性能㊂G o n g等[11]对比探究了减缩剂㊁聚丙烯纤维及两种添加剂协同作用对混凝土耐久性的影响规律㊂结果发现,当掺加一种减缩剂时,随掺量升高混凝土的早期膨胀值升高,体积收缩减小;同时掺入聚丙烯纤维到混凝土,混凝土的早期体积膨胀值下降,体积收缩变化不大,提高了混凝土体积稳定性;因此,两种添加剂的协同作用对混凝土的体积收缩贡献较大㊂J i等[12]对比探究了不同陶粒预湿程度对混凝土早期体积自收缩的影响规律㊂结果发现,在水化初级阶段,一天的预湿陶粒可提高混凝土早期体积自收缩㊂在水化后期阶段,混凝土膨胀应变明显减小㊂所以随陶粒预润湿度升高,混凝土的早期体积自收缩降低㊂2.3浮石混凝土耐久性能浮石外表面具有一定的火山灰活性,而且浮石本身具备较高的耐久性㊂为了充分利用浮石的特征,相关学者深入研究了浮石的耐久性,比如长期的抗冻性㊁抗渗性和抗碳化性能等㊂W a n g等[13]深入分析并建立了浮石制备混凝土的冻融损伤模型㊂研究过程中,作者采用劳伤理论具体地分析了浮石混凝土的物理特性,修正了静压力计算方法㊂研究结果为:实验中浮石混凝土的静水压主要在-20~-5ħ,普通混凝土的静水压在-5~0ħ的范围㊂通过对比孔压温度的区别,表明浮石混凝土比普通混凝土抗冻性更加优异㊂如果再加入引起气剂,浮石混凝土的静水压显著下降,进一步说明引气剂能强化混凝土抗冻性㊂此外,M a d a n i等[14]开展了浮石和硅灰协同制备绿色混凝土的耐久性研究㊂结果表明,单掺浮石无法增强混凝土的抗渗透性和毛细管吸水率㊂然而,当硅灰和浮石协同掺入量为60%,水化28d时,浮石被很好地扩散㊂当水化90d时,浮石进一步强化了混凝土耐久性,这主要与硅灰对混凝土中浆体微观孔结构及水化产物的改善作用有关㊂2.4其他轻骨料混凝土耐久性能相关学者还研究了其他轻骨料混凝土的耐久性,比如,D o n g等[15]利用不同比例的风积沙代替河砂制备轻骨料混凝土,并详细分析了风积沙的混凝土抗冻性㊂当风积沙掺量大于1/3时,混凝土的抗冻性变差;当风积沙的掺量小于1/3时,混凝土抗冻性升高㊂作者经过大量研究发现风积沙最佳掺量范围是20%~ 30%㊂此外,卢文明[16]探究了不同比例的橡胶颗粒作为集料制备混凝土,并研究其抗渗和抗冻性㊂结果发现,随着橡胶颗粒掺入量提升,混凝土的抗渗性降低㊂试验的混凝土与普通混凝土相比,抗渗性更优异㊂抗冻性结果表明,橡胶颗粒最佳掺量为20%,混凝土具备最优异的抗冻性㊂3结语轻骨料质量低于普通碎石,可以减小轻骨料混凝土质量㊂轻骨料混凝土应用于工程,既降低了建筑物自重,又缓解了地基承载压力㊂此外,因为轻骨料多孔㊁孔隙率大㊁强度低于普通碎石,所以轻骨料混凝土的力学性能较低,陶粒㊁煤矸石等在轻骨料混凝土中大掺量应用受限㊂该文调研和分析了当前文献中多种掺合料和外加剂对轻骨料混凝土力学性能和耐久性的影响规律和工程应用,汇总了轻骨料混凝土在力学性能和耐久性方面存在的问题㊂随着国内外功能型外加剂㊁矿物掺合料技术的发展及混凝土配制技术的进步,轻骨料混凝土的力学性能和耐久性会逐渐提高㊂参考文献[1] M a H o n g q i a n g,Z h u H o n g g u a g,W uC h a o,e t a l.S t u d y o nC o m p r e s s i v eS t r e n g t ha n dD u r a b i l i t y o fA l k a l i-a c t i v a t e dC o a lG a n g u e-s l a g C o n c r e t e a n d I t sM e c h a n i s m[J].P o w d e rT e c h n o l o g y:A n I n t e r n a t i o n a l J o u r n a l o n t h eS c i e n c e a n dT e c h n o l o-g y o fW e t a n dD r y P a r t i c u l a t eS y s t e m s,2020,368:112-124.[2] G a oS h a n,Z h a oG u o h a o,G u oL a n h u i,e t a l.U t i l i z a t i o no fC o a lG a n g u ea sC o a r s eA g g r e g a t e s i nS t r u c t u r a lC o n c r 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砂岩冻融破坏机理及冻融力学性质
第３０卷第１１期２ ０ １ ２年１ １月水 电 能 源 科 学Ｗａｔｅｒ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ ＰｏｗｅｒＶｏｌ．３０Ｎｏ．１１Ｎｏｖ．２ ０ １ ２文章编号：１０００－７７０９（２０１２）１１－０１１８－０４砂岩冻融破坏机理及冻融力学性质研究初探郎林智，贾海梁，郭 义（中国地质大学（武汉）工程学院，湖北武汉４３００７４）摘要：选取２００８年极端冰雪受灾地区的灰色砂岩，通过扫描电镜试验、冻融循环试验和单轴压缩试验，探究了砂岩在极端冰雪条件下的破坏机理和物理力学性质。
试验结果表明，灰色砂岩的冻融破坏主要是沿着试样沉积层理面（微结构面）出现、发展和贯通，层理面的破坏源于碎屑颗粒间填隙物的破坏；砂岩宏观冻融破坏模式的类型和冻融循环后力学性质的变化与其发育的沉积层理密度关系密切；表征砂岩单轴抗压强度或弹性模量随冻融循环次数变化关系的模型中，直线模型最为实用。
关键词：岩石力学；砂岩；冻融循环；单轴压缩试验；沉积层理密度中图分类号：ＴＵ４５文献标志码：Ａ收稿日期：２０１２－０３－０９，修回日期：２０１２－０４－１６基金项目：“十一五”国家科技支撑计划基金资助项目（２００８ＢＡＣ４７Ｂ０Ｘ）作者简介：郎林智（１９８８－），男，研究方向为岩土体的类型与性质，Ｅ－ｍａｉｌ：ｑｑｌｌｚ２００８＠１２６．ｃｏｍ ２００８年的雨雪冰冻天气因波及范围广、持续时间长、强度大等特点给南方地区交通、能源、电力等行业带来了重大影响，造成了不可估量的经济损失［１，２］。
２０１１、２０１２年南方地区再次遭遇大范围雨雪降温，冰冻灾害在所难免［３］。
极端冰雪状态下，冰雪的形成和融化过程易引发大规模的次生地质灾害及工程事故［４］。
而南方地区地质条件复杂、地形以山地为主，存在许多天然岩质边坡；又加之大规模铁路、公路工程建设的开挖、切坡形成的大量人工岩质边坡。
雨雪降温对于岩质边坡不仅是一种加载，更是一种因岩体的冻融破坏而导致边坡失稳破坏的不可忽略因素。
冻融循环实验报告
一、实验目的本次实验旨在研究冻融循环对混凝土抗冻性能的影响，通过对混凝土试件进行冻融循环试验，分析冻融循环对混凝土抗压强度、抗折强度、冻融膨胀率等指标的影响，为实际工程中混凝土的耐久性设计提供理论依据。
二、实验材料1. 水泥：P.O 42.5级普通硅酸盐水泥2. 砂：中粗砂，细度模数2.63. 石子：碎石，粒径5-20mm4. 水：符合国家标准的生活饮用水5. 混凝土试件：100mm×100mm×100mm标准立方体试件三、实验设备1. 混凝土搅拌机2. 水泥净浆搅拌机3. 电子天平4. 混凝土养护箱5. 冻融循环试验机6. 抗压试验机7. 抗折试验机8. 湿度计四、实验方法1. 混凝土试件制备：按照配合比将水泥、砂、石子、水混合均匀，搅拌3分钟，倒入100mm×100mm×100mm的模具中，振动密实，24小时内养护。
2. 冻融循环试验：将养护好的混凝土试件放入冻融循环试验机中，设定温度为-18℃±2℃，时间为4小时；温度为+18℃±2℃，时间为4小时，为一个冻融循环周期。
3. 强度试验：冻融循环试验结束后，将试件取出，在室温下放置24小时，然后进行抗压强度和抗折强度试验。
4. 冻融膨胀率试验：将试件取出，在室温下放置24小时，然后测量试件的长度和厚度，计算冻融膨胀率。
五、实验结果与分析1. 抗压强度：随着冻融循环次数的增加，混凝土抗压强度逐渐降低。
在第10次冻融循环后，抗压强度下降明显，说明冻融循环对混凝土抗压强度有较大影响。
2. 抗折强度：与抗压强度相似，随着冻融循环次数的增加，混凝土抗折强度也逐渐降低。
在第10次冻融循环后，抗折强度下降明显，说明冻融循环对混凝土抗折强度也有较大影响。
3. 冻融膨胀率：随着冻融循环次数的增加，混凝土冻融膨胀率逐渐增大。
在第10次冻融循环后，冻融膨胀率明显增大，说明冻融循环对混凝土冻融膨胀率有较大影响。
裂隙岩石冻融循环下裂纹扩展特征研究
裂隙岩石冻融循环下裂纹扩展特征研究陈国庆;周玉新;魏涛;杨洋【摘要】高寒山区工程岩体往往在水和温差作用下,受到往复的冻融荷载作用,导致岩体裂纹扩展甚至破坏.通过开展-20～20℃范围内4类含裂隙岩石冻融循环试验,分析了不同岩性裂纹扩展类型和原因、裂纹扩展随冻融循环增加的全过程,并讨论了20次冻融循环下灰岩和红砂岩的裂纹扩展机理.结果表明:含裂隙岩石裂纹扩展可分为3种类型:沿上部裂隙尖端贯通岩桥、沿上部裂隙尖端环向扩展和无明显裂纹破坏;板岩的水平板理导致裂纹沿环向扩展,灰岩局部发育的软弱面使裂纹反倾下部裂隙扩展,花岗岩高强度和低孔隙率的特征使其难以在此次试验条件下产生宏观裂纹.断裂力学分析揭示了灰岩和红砂岩呈Ⅰ型裂纹扩展的原因,表明初始裂纹扩展方向与上部裂隙走向近似,裂纹扩展长度与岩石抗拉强度和断裂韧度有关.【期刊名称】《金属矿山》【年(卷),期】2019(000)001【总页数】5页(P192-196)【关键词】冻融循环;裂隙岩石;裂纹扩展;断裂力学【作者】陈国庆;周玉新;魏涛;杨洋【作者单位】金属矿山安全与健康国家重点实验室,安徽马鞍山243000;地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室,四川成都610059;成都理工大学环境与土木工程学院,四川成都610059;金属矿山安全与健康国家重点实验室,安徽马鞍山243000;金属矿山安全与健康国家重点实验室,安徽马鞍山243000;地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室,四川成都610059;成都理工大学环境与土木工程学院,四川成都610059;金属矿山安全与健康国家重点实验室,安徽马鞍山243000;地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室,四川成都610059;成都理工大学环境与土木工程学院,四川成都610059【正文语种】中文【中图分类】TD327在川藏线等高寒地区，工程岩体或自然岩体往往在人类活动和构造作用下内部节理裂隙发育，在裂隙含水情况下，大幅度的昼夜温差易使裂隙岩体在冻胀力作用下发生裂纹扩展，导致岩体强度劣化甚至发生崩塌失稳［1-3］。
冻融循环对水泥稳定碎石抗压回弹模量影响试验研究
１１
试件，然后把制作成型的试件放入标准养护室进行 养生，一组试件的养生期为 １４ｄ，其最后一天将试 件放入水中浸泡养生；另外一组试件的养生期为 ２８ｄ，一直放在标准养护室保持不变。其中一组命 名为浸泡组，另一组命名为常规组，将经过养生后 的试件编号放入 －１８℃ 的冰柜中进行冻融试验， 在 －１８℃的环境中冻结 １６ｈ后，将试件取出放入 常温水槽中融化 ８ｈ，此过程为一个冻融循环。
２ 不 同 条 件 下 的 冻 融 循 环 试 验
２１ 不同养生条件下的冻融循环 先准备好 ２组水泥掺量为 ５５％的骨架密实型
收稿日期：２０１７?０８?２８ 作者简介：李 威（１９８８?），男，硕士，研究方向：道路与铁道工程。
１期
李 威，等：冻融循环对水泥稳定碎石抗压回弹模量影响试验研究
１ 半 刚 性 基 层 的 冻 融 循 环 破 坏 机 理
半刚基层料的抗冻性能受多方面条件的影响，
包括受到材料本身的特性、自然环境的影响、外界 传递过来的冲击力等。冰冻作用对半刚性基层的破 坏需具备两个 条 件 因 素 ［４］：① 有 足 够 的 正 负 温 差； ②水分聚集。当半刚性基层受到外来水分的入侵 时，水分会停留在半刚性基础的底部或上部，然后 通过毛细作用进入基础内部，在冬季冻融作用的交 替作用下，内部集料与水泥粘结处会发生微结构的 损坏［５］。虽然 半 刚 性 基 础 集 料 间 有 水 泥 细 集 料 等 充斥着，但也会留下许多微细孔。当充斥于板内的 孔隙水冻结时，体积膨胀，从而破坏板的内部结 构［６］。基层材 料 中 充 满 水 而 发 生 的 冻 融 破 坏 作 用 要比基层材料中充空气而发生的冻融破坏作用严重 得多［７］。因 此， 提 高 集 料 的 级 配 质 量 水 平， 增 加 基础材料之间的密实度，加强路面和路肩处的封水 效果，保证施工质量，从而减少冻融循环作用对水 泥碎石基层的抗压回弹模量的影响，提高水泥碎石 基础的抗冻性能。
混凝土的冻融循环试验
混凝土的冻融循环试验混凝土在低温环境下的冻融循环作用是造成混凝土结构损坏的主要原因之一。
了解混凝土在冻融循环条件下的性能变化，对于工程结构的设计和建设具有重要意义。
本文将介绍混凝土的冻融循环试验及相关研究。
一、背景混凝土是一种常见的建筑材料，它具有良好的抗压强度和耐久性。
然而，在低温环境下，混凝土会受到冻融循环的影响，产生一系列不可逆的物理和化学变化。
这些变化可能导致混凝土的体积膨胀、裂缝形成和抗压强度下降，从而影响结构的稳定性和使用寿命。
为了研究混凝土在冻融循环条件下的性能变化，科学家们设计了冻融循环试验。
这些试验通常通过将混凝土样品置于特定的冻融循环环境中，并观察其变化情况来评估混凝土的耐久性。
二、试验方法1. 样品制备在进行混凝土的冻融循环试验前，首先需要制备混凝土样品。
根据实验的目的和要求，可以使用不同配比的混凝土。
常见的配合比包括水泥、砂、石子和适量的掺合料。
将混凝土配料按照设计比例进行混合，并确保混合均匀。
然后，将混凝土均匀地倒入模具中，并用振动器进行震实，以确保样品的致密性和一致性。
待混凝土充分凝固和成型后，将样品从模具中取出，准备进行冻融循环试验。
2. 冻融循环条件在试验中，混凝土样品将经历多次冻融循环。
冻融循环条件可以根据实际需要进行设定，常见的条件有温度循环范围、冻结速率和循环次数等。
通常情况下，冻融循环试验是通过将混凝土样品置于冷却室中进行实施。
样品首先会被置于低温环境中冷却到一定温度，然后在冷却温度下保持一段时间。
接下来，样品会被转移到温度升高的环境中，并保持一段时间。
这样，通过多次循环，模拟混凝土在低温和常温环境中的变化。
3. 试验参数与结果分析在冻融循环试验中，会记录并分析多个参数以评估混凝土样品的性能变化。
常见的参数有抗压强度、质量损失、吸水性、渗透性和裂缝形成等。
通过对试验结果的分析，可以得出混凝土在冻融循环条件下的性能变化规律。
这些规律对于混凝土结构的设计和保护具有重要的指导意义。
混凝土中冻融循环试验的研究
混凝土中冻融循环试验的研究一、引言混凝土是建筑工程中重要的材料之一，而冻融循环是混凝土在使用过程中不可避免的环境因素之一，会对混凝土的性能和寿命产生影响。
因此，深入研究混凝土在冻融循环条件下的性能变化规律是很有必要的。
本文将从混凝土的性能、冻融循环试验方法、试验结果分析和改善措施等方面进行研究和探讨。
二、混凝土的性能混凝土是由水泥、砂子、石子等物质按一定比例混合而成的复合材料，具有很好的压缩强度和抗拉强度。
但是，在冻融循环条件下，混凝土的性能会发生变化。
冻融循环会使混凝土中的水分在冻结时膨胀，冰的体积会比水大，从而对混凝土的内部结构造成破坏，使其压缩强度和抗拉强度下降。
三、冻融循环试验方法为了研究混凝土在冻融循环条件下的性能变化规律，需要进行冻融循环试验。
冻融循环试验的方法有很多种，常见的有以下几种：1.标准试验方法：按照国家标准GB/T50082-2009《混凝土耐久性试验方法标准》进行试验，将混凝土试块放入冰箱中进行冻结，然后取出在常温下放置一段时间，再放入冰箱中进行融化，重复进行多次。
2.真实环境试验方法：将混凝土试块放置在户外，让其经受真实环境下的冻融循环。
3.快速冻融试验方法：将混凝土试块放入高温环境中，然后快速放入低温环境中，进行多次循环。
四、试验结果分析进行冻融循环试验后，需要对试验结果进行分析，以了解混凝土在冻融循环条件下的性能变化规律。
试验结果分析可从以下几个方面进行：1.外观变化：观察混凝土试块表面的裂纹情况和颜色变化等，以判断混凝土的破坏程度。
2.重量变化：测量混凝土试块在冻融循环前后的重量变化，以判断混凝土中水分的损失情况。
3.压缩强度和抗拉强度变化：使用万能试验机测试混凝土试块在冻融循环前后的压缩强度和抗拉强度，以判断混凝土的性能变化。
4.微观结构变化：使用扫描电镜等仪器观察混凝土试块的微观结构变化，以更深入地了解混凝土在冻融循环条件下的变化情况。
五、改善措施为了提高混凝土在冻融循环条件下的性能，需要采取一些改善措施，如下：1.选用高强度水泥：高强度水泥具有更好的耐久性和抗冻融性能，可以提高混凝土的性能。
冻融与腐蚀复合作用下煤矸石喷射混凝土耐久性演化规律
来 开始 有学 者研 究将 煤矸 石 作为粗 骨 料制 备煤 矸石 喷 射混 凝 土 ， 以达 到利 用 固体废 弃物 、 降 低喷 射混 凝土 生 产成 本 的 目 的 。但 煤 矸 石 喷 射 混 凝 土 在 中 国北 方
地 区地 下工 程 中使 用 时 ， 不 可 避 免 地受 到 冻 融 循 环 的
铁 道
建
筑
１ ５ １
２ ０ １ ７年 第 １期
Ｒａ ｉ ｌ ｗａ ｙ Ｅｎｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎｇ
文章 编 号 ： １ ０ ０ ３ ． １ ９ ９ ５ （ ２ ０ １ ７ ） ０ １ ． ０ １ ５ ｌ — Ｏ ５
冻 融 与 腐 蚀 复 合 作 用 下 煤 矸 石 喷 射 混 凝 土 耐 久 性 演 化 规 律
能 损伤 规律 ； 文献 ［ ７ ］ 研 究 了玄 武 岩 纤 维 增 强 混 凝 土 在 盐类 侵蚀 作 用 下 的抗 冻性 能 ； 文献 ［ ８ ］ 从 损 伤 力 学
角 度 出发研 究 了酸 雨腐 蚀和 冻融 循环 对混 凝 土性 能 的
影响 ； 文献 ［ ９ ］ 研 究 了荷 载 、 腐蚀 、 冻 融 复 合 作 用 下 混
影 响和 地下 水 中盐 类 的化 学 腐 蚀 作 用 ， 因此 探 索 冻 融 和腐 蚀 复合 作用 下煤 矸 石喷 射混 凝土 的性 能演 化规 律 具 有十 分重 要 的理论 意义 和 工程 应用 价值 。 为 了解 腐蚀 、 冻 融等 复合 作 用下 混凝 土 的性能 ， 耦 合作 用 下 混 凝 土 的性
１ 试 验
１ ． １ 试 验 原 材 料
蚀 复合 作 用下 混凝 土 的力 学 性 能劣 化 过 程 ； 文献 ［ １ ３ ］
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冻融循环条件下岩石_喷射混凝土组合试样的力学特性试验研究冻融循环条件下岩石–喷射混凝土组合试样的力学特性试验研究项 伟，刘 珣(中国地质大学 工程学院，湖北 武汉 430074)摘要：选取 2008 年极端冰雪受灾地区灰色砂岩，制作岩石与 C20 喷射混凝土组合试样，通过冻融循环试验、单 轴压缩试验、中/低不同围压三轴压缩试验、中/低不同轴压直剪试验及微观扫描试验系统研究岩石–喷射混凝土 组合试样的宏观物理力学性质及微观破坏机制。
试验结果揭示研究对象在不同含水状态(干燥或饱和)、不同冻融 循环次数条件下的损伤模式、破坏准则及强度指标变化规律。
在此基础上，建立冻融前后组合试样的损伤软化统 计本构模型。
经与三轴压缩试验曲线对比，该本构模型能较真实地反映破坏的全过程，可靠性较高。
关键词：岩石力学；极端冰雪灾害；冻融；组合试样；破坏准则；本构模型 中图分类号：TU 45文献标识码：A文章编号：1000–6915(2010)12–2510–12EXPERIMENT AL STUDY OF MECHANICAL PROPERTIES OF COMBINED SPECIMEN WITH ROCK AND SHOTCRETE UNDERFREEZING-THA WING CYCLESXIANG W ei ，LIU Xun(Faculty of Engineering ，China University of Geosciences ，Wuhan ，Hubei 430074，China )Abstract ：The gray sandstone from disaster area of extreme ice and snow in early 2008 is selected to makethecombined specimen with gray sandstone and C20 shotcrete. Through different kinds of tests ，i.e. freezing-thawing cycling test ，uniaxial compression test ，triaxial compression test under medium and low confining pressures ，directshear test under medium and low axial pressures ，micro-scanning test ，the macroscopic physico-mechanical properties of combined specimen with rock and shotcrete and its micro-damage mechanism are both studied systematically . The test results reveal the damage mode ，failure criterion and variation of strength indices of the combined specimen with different water contents(dried or saturated) after different freezing-thawing cycles. Based on the above results ，the damage softening statistical constitutive models for combined specimen with rock andshotcrete before and after freezing-thawing are established. By contrast with the curves of triaxial compression test ，the new damage softening statistical constitutive models can truly reflect the entire damage process and the models are considered to be reliable.范围持续的极端冰雪灾害天气，湖南、湖北、安徽、 江西、广西、贵州等 20 个省(区、市)不同程度地受 灾，其影响范围之广、持续时间之长、强度之大、 灾害之重为历史罕见，对交通运输、能源供应、电引 言1 2008 年 1 月 10 日～2 月 5 日，我国出现了大收稿日期：2010–05–13；修回日期：2010–08–03 基金“十一五”国家科技支撑计划项目(2008BAC47B0X) 作者简介：项 伟(1953–)，男，1997 年于德国卡尔斯鲁厄大学环境地质工程专业获自然科学博士学位，现任教授、博士生导师，主要从事大型水利 水电工程地质、岩土工程性质、地质灾害防治、遥感监测和环境地质工程方面的教学与研究工作。
E-mail ：xiangwei@第29 卷第12 期项伟，等. 冻融循环条件下岩石–喷射混凝土组合试样的力学特性试验研究• 2511 •力传输、通讯设施、农业生产、人民群众生活造成严重影响[1]。
极端冰雪条件下，冰雪的形成和融化过程非常容易引发大规模的次生地质灾害及工程事故。
其根本原因是当水渗入岩体及支护结构内部后在温度作用下其状态在固相–液相间反复转换，水份体积的变化导致岩体及支护结构内部裂隙和孔隙增大或减小，从而改变其应力状态，引起冻胀或融沉。
同时，由于岩体及支护结构受冻融作用影响机制复杂、程度不一，在其相互作用面上应力分布必然发生改变，常见的相互作用面开裂、错动甚至脱落现象加速了地质体防护工程的破坏。
2008 年极端冰雪灾害不同于以往的一个特点就是灾害多发生在我国中、南部地区，尤以湖南、广东、湖北等省份为重。
而目前，国内外关于极端低温条件下的研究多集中于冻土地区，研究热点是深层岩土体冻融问题，而对于浅层岩体(地面以下20 cm 以内)的冻融研究不太重视，关于在非冻土地区发生极端低温天气事件所引发的地质问题的相关研究成果更是鲜见报道。
同时，极端冰雪条件下地质灾害防治设计标准及相关规范尚属空白，且相关物理及力学试验方法、规程亦亟待制定与完善。
本文以受灾较重的湖北地区灰色砂岩为例，选取极端冰雪灾害气候条件下岩体与喷锚支护结构相互作用体为研究对象，制作了灰色砂岩与C20 喷射混凝土组合试样。
首先，通过冻融循环试验分析总结出组合试样的冻融损伤模式，然后对经历冻融循环前后的组合试样分别进行了单轴压缩试验、中/ 低不同围压条件下三轴压缩试验及中/低不同轴压条件下胶结面剪切试验，得出组合试样的抗压强度指标、剪切强度指标、岩石–喷射混凝土胶结面处剪切强度指标及其破坏准则。
其次，通过引入统计损伤理论，建立了冻融前后组合试样损伤软化统计本构模型。
最后进行了SEM 微观扫描分析，深入揭示了冻融循环条件下组合试样的微观破坏过程及破坏机制。
该砂岩为细粒砂状结构，呈浅灰色，岩性较均一，无原生节理或裂隙，且岩石强度不高，吸水性好、受冻融循环作用影响显著。
所有岩样均取自公路旁自然边坡同一高程的新鲜出露大岩块，取样高程不超过自然地面以上10 m。
2.2 试样制备经查阅《公路路基设计规范(JTGD3–2、《建筑地基基础设计规范》(GB50007–2002)、湖北省《基坑工程技术规程》(DB42/159–2004)等大量工程设计规范，要求喷锚支护结构中喷射混凝土强度等级不宜低于C20(或C25)，混凝土厚度为80～120 mm。
选取岩石沉积方向为厚度方向，将整块砂岩上下底面打磨至水平，并加工成规则形状，运至工地在其表面喷射一层厚100 mm 的C20 混凝土。
喷射混凝土配合比为水泥∶水∶砂：石= 1.0∶2.5∶2.0∶1.5，材料采用425#普通硅酸盐水泥、干净河砂及级配良好的碎石(最大粒径不大于15 mm)。
同时，现场制作一组150 mm×150 mm×150 mm 喷射混凝土抗压试块，以测定喷射混凝土实际抗压强度。
上述组合试样体及混凝土试块在经历28 d 标准养护后，先对喷射混凝土试块进行了单轴抗压试验，试验测得其平均单轴抗压强度为20.55 MPa，满足规范要求。
试样体则运至实验室采用水钻法钻取标准岩芯，钻芯时严格按照钻头中轴线垂直于胶结层面、并按照砂岩及喷射混凝土高度各为50 mm 的原则制作成φ50 mm×100 mm 的标准试样。
对加工完成后的组合试样进行筛选，筛选原则是剔除胶结处明显有缺陷及喷射混凝土表面孔隙较大或贯通的试样。
将选好的试样放入烘箱中，在105 ℃温度下烘48 h 至恒重，称量并记录各试样的质量；然后，将试样放入真空抽气装置中进行强制饱和，先抽取容器中的空气至气压不大于0.1 MPa，持续抽气2h 后再向容器中放入蒸馏水，并继续抽气4 h 直至无气泡溢出，抽完浸泡24 h 以上，称量饱和后的试样在空气中的质量及水中质量，以此得到其基本物理参数(见表1)。
同时，制作一组砂岩标准试样按相同方法试验取得其基本物理指标以便比照。
2 岩样选取和试样制备2.1 岩样选取湖北省属于2008 年受灾较严重的地区之一，其大部地区连续低温天数达16～18 d，为1954 年以来最长，连续雨雪日数15～18 d，也为历史同期最长，平均气温为历史同期最低值[2]。
本文选取湖北省宜昌梅子垭地区的白垩系细砂岩作为研究对象，表1基本物理参数T able 1 Basic physicalparameters干密度饱和密度吸水率饱水率孔隙率名称－3 －3ρd/(g·cm) ρs/(g·cm) W a/%W p/%n/%砂岩 2.29 2.43 5.26 6.31 5.93 组合试样 2.23 2.40 5.70 6.90 6.94• 2512 •岩石力学与工程学报2010 年裂纹扩展至试样表面一周且形成表面贯通裂纹，表面粗糙度增大；冻融循环8 次后，局部砂岩颗粒胶结不牢处发生脱落，形成较大凹口，试样表面相当粗糙，仅用手握住岩石端部已难以顺利拎起，十分容易断裂。
冻融前后混凝土部分基本无变化。
由此可归纳出灰色砂岩–喷射混凝土组合试样冻融损伤为“沿层理面弱化模式”：融化时受饱水作用、水分逐步进入孔隙→冻结时孔隙内水分结晶膨胀并产生内部微冻胀、表层水分升华→如此往复→内部孔隙变大、岩石沿层理面出现平行环状裂纹→水分不断侵入内部孔隙→岩石颗粒间黏聚力降低、环状裂纹发展成裂隙→岩石失去强度、混凝土部分内部损伤。