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冻融-硫酸盐腐蚀耦合作用下早龄期混凝土强度演变及预测模型研究

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材料导报 2024年第5期38卷 205-213页

作者：张学鹏张戎令杨斌肖鹏震王小平龙朝飞兰州交通大学土木工程学院兰州730070 兰州交通大学道桥工程灾害防治技术国家地方联合工程实验室兰州730070 中国铁路建设管理有限公司北京100161

为了研究冻融-硫酸盐腐蚀耦合作用对早龄期混凝土力学性能的影响,基于新疆若羌地区实际环境条件,对三种水胶比的早龄期混凝土分别进行冻融循环、硫酸盐腐蚀、冻融-硫酸盐腐蚀耦合作用工况下的耐久性试验,分析不同环境作用工况与水胶比... 详细信息

为了研究冻融-硫酸盐腐蚀耦合作用对早龄期混凝土力学性能的影响,基于新疆若羌地区实际环境条件,对三种水胶比的早龄期混凝土分别进行冻融循环、硫酸盐腐蚀、冻融-硫酸盐腐蚀耦合作用工况下的耐久性试验,分析不同环境作用工况与水胶比交互作用下早龄期混凝土强度经时演变规律和作用机制。同时,基于灰色系统理论与遗传算法,建立早龄期混凝土强度的变权缓冲GM(1,1)模型。研究结果表明:同环境作用工况下,随冻融循环次数增加,早龄期混凝土抗蚀系数均出现先增大后减小的变化规律,并且在腐蚀终期,水胶比与早龄期混凝土抗蚀系数呈负相关。在同水胶比条件下,相较于单一冻融循环工况,冻融-硫酸盐腐蚀耦合作用工况对早龄期混凝土抗蚀系数终值的影响程度更高。早龄期混凝土强度预测模型的最大平均预测误差仅为1.893%,具有较好的预测精度,可为寒冷、盐渍土地区混凝土结构服役状态评估提供参考;通过预测模型对不同环境作用工况下早龄期混凝土进行耐久性评估,可知:冻融循环作用下,0.26、0.32、0.38水胶比的早龄期混凝土预测服役寿命分别是75.3 a、24.6 a、15.3 a,而在冻融-硫酸盐腐蚀耦合作用工况下,同水胶比下早龄期混凝土预测服役寿命缩短至30.7 a、22 a、12.7 a。

关键词：冻融-硫酸盐腐蚀耦合早龄期混凝土强度演变规律遗传算法变权缓冲GM(1,1)

基于含冰量的冻结砂土-混凝土接触面蠕变特性

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西南交通大学学报 2024年第2期59卷 361-368页

作者：何菲王旭蒋代军周亚龙李君善陈航杰陈明伟兰州交通大学土木工程学院甘肃兰州730070 兰州交通大学道桥工程灾害防治技术国家地方联合工程实验室甘肃兰州730070 国网青海省电力公司检修公司青海西宁810021

保证高含冰量冻土区桩基础的长期稳定性是多年冻土区桥梁桩基础安全服役中的关键问题,为研究含冰量对冻土-混凝土接触面蠕变特性的影响,采用自行研制的大型蠕变剪切仪,在−2℃条件下开展含冰量为6%、12%、16%、23%、36%、60%、80%的冻结... 详细信息

保证高含冰量冻土区桩基础的长期稳定性是多年冻土区桥梁桩基础安全服役中的关键问题,为研究含冰量对冻土-混凝土接触面蠕变特性的影响,采用自行研制的大型蠕变剪切仪,在−2℃条件下开展含冰量为6%、12%、16%、23%、36%、60%、80%的冻结砂土与混凝土接触面蠕变试验.试验结果表明:在恒定的剪应力作用下,除含冰量为6%试样出现加速蠕变外,其他试样仅出现衰减蠕变及稳定蠕变2个阶段;随含冰量的增大,试样黏性变形占比增大,含冰量为80%试样的黏性变形超过总变形量的80%;稳定蠕变速率受到干密度及含冰量的综合影响,含冰量为16%时稳定蠕变速率最小;Burgers黏弹性模型能较好地模拟高含冰量冻结砂土-混凝土接触面蠕变曲线;随着含冰量的增大,初始剪切模量和稳定蠕变阶段黏滞系数先增大后减小,初始蠕变阶段的渐进剪切模量呈幂函数减小,初始蠕变阶段黏滞系数呈幂函数增大.

关键词：高含冰量冻土冻结砂土接触面蠕变试验黏弹性模型

高温冻结粉土-不同粗糙度混凝土接触面蠕变特性试验研究

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公路交通科技 2024年第1期41卷 18-24页

作者：何菲陈明伟王旭陈航杰杨进财兰州交通大学土木工程学院甘肃兰州730070 道桥工程灾害防治技术国家地方联合工程实验室甘肃兰州730070

为研究高温冻土-混凝土接触面的蠕变特性,利用自行研制的大型蠕变剪切仪,开展了-1℃条件下冻结粉土与粗糙度分别为0,0.538,0.775,1.225 mm混凝土接触面的分级加载蠕变试验。分析了分级加载条件下接触面蠕变曲线规律及接触面破坏特征,并... 详细信息

为研究高温冻土-混凝土接触面的蠕变特性,利用自行研制的大型蠕变剪切仪,开展了-1℃条件下冻结粉土与粗糙度分别为0,0.538,0.775,1.225 mm混凝土接触面的分级加载蠕变试验。分析了分级加载条件下接触面蠕变曲线规律及接触面破坏特征,并将分级加载曲线转换为分别加载曲线,研究蠕变速率随时间变化规律,建立剪应力-稳定蠕变速率函数,从而得到接触面长期强度值,进一步建立接触面长期强度与粗糙度的函数关系,以探讨粗糙度抵抗蠕变的作用机理。结果表明:高温冻结粉土-混凝土接触面分级加载强度及剪切破坏时间与粗糙度呈线性正相关,随着粗糙度的增大,剪切破坏界面向土体内部偏移,破坏类型由接触面滑移破坏向土体内部破坏发展;通过陈氏法将分级加载曲线转换为分别加载曲线,得到的分别加载蠕变曲线具有衰减和非衰减蠕变特征;建立稳定蠕变速率与剪应力的函数关系符合arrhenius方程,从而得到接触面长期强度仅约为分级加载强度的20%,说明高温冻结粉土-混凝土接触面具有显著的流变效应;接触面长期强度随粗糙度的增大呈线性增长,接触面粗糙度由0 mm增大到1.225 mm时,长期强度可增大220%,可通过增大接触表面粗糙度的方法提高高温冻土-混凝土接触面的长期强度。

关键词：道路工程蠕变特性试验研究高温冻结粉土长期强度粗糙度接触面

持续负温(-5℃)养护条件下含气混凝土性能劣化及孔结构发展规律试验研究

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凤凰山特大断面黄土隧道五步单侧壁导坑法研究

土木与环境工程学报（中英文） 2024年第3期46卷 180-188页

作者：张戎令于博郭海贞兰州交通大学土木工程学院兰州 730070 兰州交通大学道桥工程灾害防治技术国家地方联合工程实验室兰州 730070 兰州交通大学土木工程学院兰州 730070

通过对比负温养护、标准养护条件下5种不同含气混凝土试块在不同龄期下的抗压强度值及内部孔结构,分析持续负温(-5℃)养护条件下含气混凝土抗压强度的发展规律,针对持续负温(-5℃)养护条件,对少害孔的范围进一步明确;并从混凝土内部孔... 详细信息

通过对比负温养护、标准养护条件下5种不同含气混凝土试块在不同龄期下的抗压强度值及内部孔结构,分析持续负温(-5℃)养护条件下含气混凝土抗压强度的发展规律,针对持续负温(-5℃)养护条件,对少害孔的范围进一步明确;并从混凝土内部孔隙分布状况对引气类混凝土普遍存在的强度缺失进行研究.试验结果表明:持续负温(-5℃)条件养护对含气混凝土抗压强度的增长有明显的抑制作用,相同引气剂掺量下混凝土试块强度均小于标准养护试块的强度;同种养护条件下,受引气剂影响,混凝土的强度与引气剂掺量间均呈现负相关;在负温养护环境条件下,实验中设置的最高掺量(0.2%引气剂掺量组别)含气混凝土结构整体密实性因浆体内部孔隙数量的增加而减弱,对混凝土自身的强度有一定影响,但引气剂的加入对负温环境混凝土的抗冻作用不可忽视.为了分析负温环境与引气剂掺量之间的平衡性,通过对含气混凝土在不同养护条件下孔结构发展规律的研究,在保证含气混凝土抗压强度劣化程度低、孔径结构相对优化的前提下,明确了负温(-5℃)条件下含气混凝土引气剂的最优掺量.

关键词：含气混凝土引气剂负温养护抗压强度孔结构

来源：博看期刊评论

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隧道建设（中英文） 2024年第5期44卷 1096-1105页

作者：乔明磊李盛张建功王起才薛彦瑾陈智刚兰州交通大学土木工程学院甘肃兰州730070 中国十七冶集团有限公司安徽马鞍山243000 兰州交通大学道桥工程灾害防治技术国家地方联合工程实验室甘肃兰州730070

为解决特大断面黄土隧道采用双侧壁导坑法施工进度慢、成本高的问题,以G30连霍高速公路清水驿至忠和段扩容改造工程凤凰山隧道为背景,提出五步单侧壁导坑法。通过数值模拟对比分析双侧壁导坑法、五步单侧壁导坑法、传统单侧壁导坑法和... 详细信息

为解决特大断面黄土隧道采用双侧壁导坑法施工进度慢、成本高的问题,以G30连霍高速公路清水驿至忠和段扩容改造工程凤凰山隧道为背景,提出五步单侧壁导坑法。通过数值模拟对比分析双侧壁导坑法、五步单侧壁导坑法、传统单侧壁导坑法和台阶法在施工过程中的围岩变形及钢拱架应力,并结合现场试验段监测数据验证特大断面凤凰山隧道采用五步单侧壁导坑法施工的可行性。结果表明:1)五步单侧壁导坑法拱顶沉降和水平收敛比传统单侧壁导坑法分别减小3.59 cm和1.31 cm,比双侧壁导坑法分别增大1.4 cm和0.59 cm;钢拱架应力除拱肩外均小于双侧壁导坑法,最大处减少了70 MPa,钢拱架应力最大值与钢材屈服强度的比值比双侧壁导坑法增大0.04,比单侧壁导坑法减小0.08。2)传统单侧壁导坑法的安全性小于五步单侧壁导坑法,改进后的五步单侧壁导坑法相比双侧壁导坑法能在控制围岩变形的同时加快施工进度,降低施工成本。3)五步单侧壁导坑法中隔壁的最优位置应结合具体工程情况进行单独优化计算,针对本工程而言,其最优位置为45%洞宽。

关键词：特大断面黄土隧道五步单侧壁导坑法数值模拟现场试验

基于CiteSpace知识图谱的冻土路基研究现状与趋势分析

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冰川冻土 2024年第3期46卷 891-908页

作者：何菲雷婉玉岳亚强毛尔清刘清泉王旭兰州交通大学土木工程学院甘肃兰州730070 道桥工程灾害防治技术国家地方联合工程实验室甘肃兰州730070

冻土路基的稳定性对于寒区公路与铁路的安全运营至关重要。为全面了解冻土路基领域的研究现状及发展趋势,利用知识图谱工具CiteSpace对中国知网和Web of Science数据库中冻土路基相关文献进行了可视化分析。检索时间范围为2000年1月1日... 详细信息

冻土路基的稳定性对于寒区公路与铁路的安全运营至关重要。为全面了解冻土路基领域的研究现状及发展趋势,利用知识图谱工具CiteSpace对中国知网和Web of Science数据库中冻土路基相关文献进行了可视化分析。检索时间范围为2000年1月1日—2023年8月31日,共纳入1 027篇中文文献和854篇英文文献。结果表明:自2000年以来,冻土路基研究的发文量总体呈增长趋势;从2017年开始,英文文献的发布数量逐渐超过中文文献,其中我国学者在国际期刊的发文量占到80%左右;国内研究机构之间合作较为密切,以中国科学院西北生态环境资源研究院和北京交通大学为核心的科研机构及院校在冻土路基的研究中起着主导作用,而国际机构间的合作还有待加强。关键词聚类与突现图谱表明,冻土路基的研究主要围绕多年冻土路基的稳定性、路基病害与补强措施、季节冻土路基的病害防治展开。近几年,冻土专家学者们聚焦于新型路基稳定措施,路基的水、汽迁移机理,以及高铁路基的冻胀防治研究,新材料、新技术及新结构不断被引入到冻土路基研究。未来随着新能源、材料学、人工智能、合成孔径雷达干涉测量(InSAR)等新一代技术与机械化的融合,冻土路基的稳定性补强措施和季节冻土路基的防冻胀措施会在提高效果的同时更加注重环保理念,冻土路基的施工、管理及监测也会不断向着数字化和智能化发展。

关键词：冻土路基稳定性措施研究热点可视化分析

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复合型固化剂加固黄土物理力学特性试验研究

材料导报 2024年第S01期38卷 143-148页

作者：张大铭李建东王旭张延杰赵璟玲郭玉涵兰州交通大学土木工程学院兰州730070 道桥工程灾害防治技术国家地方联合工程实验室兰州730070 兰州理工大学石油化工学院兰州730070

为研究复合型固化剂对兰州黄土的加固效果,通过一系列物理力学特性试验和微观结构分析,对不同配合比的复合型固化剂加固黄土的击实特性、无侧限抗压强度、抗剪强度参数、破坏模式和微观结构展开研究。结果表明:复合型固化剂可显著改善... 详细信息

为研究复合型固化剂对兰州黄土的加固效果,通过一系列物理力学特性试验和微观结构分析,对不同配合比的复合型固化剂加固黄土的击实特性、无侧限抗压强度、抗剪强度参数、破坏模式和微观结构展开研究。结果表明:复合型固化剂可显著改善黄土的击实特性和水敏性,增大无侧限抗压强度和抗剪强度参数,0.2 L/m^(3)F1+3%水泥是复合型固化剂加固黄土的最佳配合比;与天然黄土相比,最佳配合比的复合型固化剂加固黄土的无侧限抗压强度、内摩擦角和黏聚力分别增大了633.26%、19.41%和421.18%,无侧限条件和围压为200 kPa时,试样的破坏应变分别减小了15.79%和25.00%,破坏应力分别增大了633.84%和127.66%;复合型固化剂通过F1离子交换作用和水泥水化反应,改变了粒间接触和排列方式,显著减小黄土中小孔隙和孔隙度,促进土颗粒团聚,提高密实度和强度。与天然黄土相比,最佳配合比的复合型固化剂加固黄土后孔隙度减小了5.91%。

关键词：复合型固化剂黄土无侧限抗压强度抗剪强度微观结构

微晶AH含量对高碱碳铝酸盐胶凝材料性能的影响

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建筑材料学报 2024年

作者：刘源涛张戎令董必钦王琰帅深圳大学土木与交通工程学院广东省滨海土木工程耐久性重点实验室深圳市低碳建筑材料与技术重点实验室兰州交通大学土木工程学院道桥工程灾害防治技术国家地方联合工程实验室

氢氧化铝凝胶(AH3)是高碱碳铝酸盐胶凝材料的反应产物之一。为研究AH3含量对本材料性能的影响，设计了氢氧化钠与氢氧化铝复合溶液、铝酸钠溶液复配激发石灰石粉的方案。结果表明：随着激发剂中铝酸钠溶液的占比从0%逐步增至100%，基体... 详细信息

氢氧化铝凝胶(AH3)是高碱碳铝酸盐胶凝材料的反应产物之一。为研究AH3含量对本材料性能的影响，设计了氢氧化钠与氢氧化铝复合溶液、铝酸钠溶液复配激发石灰石粉的方案。结果表明：随着激发剂中铝酸钠溶液的占比从0%逐步增至100%，基体中的单碳型碳铝酸钙（monocarboaluminate）含量相对稳定，而微晶AH3的占比则逐渐增加，三水铝石（gibbsite）的量相应减少；微晶AH3的平均晶粒尺寸约19.5 nm，显著小于gibbsite的中值粒径5.82 μm，因此具有更大的比表面积和更强的胶凝性能；随着微晶AH3含量的增加，基体中凝胶孔的占比提升，孔隙结构更致密；此外，抗压强度与微晶AH3含量之间呈线性正相关关系，即微晶AH3的含量越高，试样的强度越高。

关键词：高碱碳铝酸盐胶凝材料微晶AH 三水铝石胶凝性能

不同养护温度下早龄期混凝土导热系数试验研究

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混凝土 2024年第3期 53-56页

作者：韩卓伟王起才代金鹏武学龙楚昊兰州交通大学甘肃省道路桥梁与地下工程重点实验室甘肃兰州730070 兰州交通大学道桥工程灾害防治技术国家地方联合工程实验室甘肃兰州730070 酒钢(宏达)建材有限责任公司甘肃嘉峪关735199

为了研究低温环境下的混凝土早龄期的导热系数,采用热流计法导热仪对混凝土试件进行了导热系数测试,考察了-5℃、5℃和20℃养护环境下的早龄期混凝土导热系数,同时测定了各龄期混凝土的抗压强度。采用低场核磁共振技术,研究了不同养护... 详细信息

为了研究低温环境下的混凝土早龄期的导热系数,采用热流计法导热仪对混凝土试件进行了导热系数测试,考察了-5℃、5℃和20℃养护环境下的早龄期混凝土导热系数,同时测定了各龄期混凝土的抗压强度。采用低场核磁共振技术,研究了不同养护温度下混凝土各龄期的含水率与孔隙率。结果表明:混凝土的含水率与孔隙率随龄期增大逐渐减小,抗压强度随龄期增大逐渐增大,导热系数与龄期和养护温度呈现负相关。

关键词：早龄期导热系数抗压强度低场核磁共振