冻融损伤

摘要： 冻融循环是造成混凝土结构损坏的重要原因之一,对发生冻融破坏的混凝土如何有效修复是工程界关心的重要问题。分析了混凝土结构冻融破坏的机理,比较了国内外对冻融损伤的修复技术,并结合某高速公路工程,介绍了水泥混凝土路面冻融损伤修复技术的工程应用。

摘要： 为了研究复杂环境因素作用下纳米材料对混凝土耐久性及劣化规律的影响,本工作对不同种类(SiO_(2)和TiO_(2))、不同粒径(15 nm和30 nm)及不同掺量(0.2%、0.4%、0.6%、0.8%)(质量分数)的纳米改性混凝土依次进行硫酸盐侵蚀(3 d)和碳化(3 d)劣化处理后进行冻融循环(25次、50次、75次)试验,测定混凝土的质量损失和相对动弹性模量,并采用工业CT(Computer tomography)技术对纳米改性混凝土内部孔隙变化进行研究。结果表明:粒径为15 nm的改性混凝土的耐久性总体上优于粒径为30 nm的改性混凝土;相较于纳米TiO_(2),纳米SiO_(2)改性混凝土的改善效果较好;含量为0.6%的15 nm SiO_(2)混凝土损伤较小,能较好地改善混凝土内部结构。在硫酸盐侵蚀、碳化和冻融循环依次作用下,15 nm-Nano-SiO_(2)、30 nm-Nano-SiO_(2)和30 nm-Nano-TiO_(2)改性混凝土的孔隙率总体呈先降低后增加的趋势;随着冻融次数的增加,不同含量的纳米改性混凝土孔结构演变规律总体一致,不大于0.01 mm^(3)的孔隙体积占比呈降低的趋势,大于10 mm^(3)的孔隙体积占比呈增加的趋势。

摘要： 为了提高季冻区多孔沥青路面的使用质量,减轻路面冻融损伤,采用掺入玻璃纤维、硅藻土和沥青路面旧料改善多孔沥青混合料性能。分析不同材料掺量的多孔沥青混合料在冻融循环下的抗压强度、空隙率及应变变化,并考虑不同材料与不同材料掺量对多孔沥青混合料水稳定性的影响;基于损伤力学理论,以抗压强度为指标表示强度率,研究改性多孔沥青混合料的冻融损伤演化规律;基于CT无损检测与数字图像处理技术,分析玻璃纤维多孔沥青混合料冻融前后空隙数量与空隙面积的变化规律。结果表明:随冻融循环次数的增加,混合料抗压强度降低,而空隙率与应变呈上升趋势;具有掺量0.7%玻璃纤维、掺量15%沥青路面旧料、掺量25%硅藻土和掺量15%沥青路面旧料及加20%硅藻土这4种多孔沥青混合料水稳定性能最好,其中:玻璃纤维的改性效果最佳;掺入不同掺量玻璃纤维、15%掺量硅藻土与15%掺量沥青路面旧料均能减轻多孔沥青混合料的冻融损伤,但掺入硅藻土再生及多孔沥青旧料的混合料损伤程度均较大,损伤前期强度较高,更适用于短时冻土区;与硅藻土再生多孔沥青混合料相比,玻璃纤维多孔沥青混合料、再生多孔沥青混合料与硅藻土多孔沥青混合料经历了长时间的快速损伤期、短时间的损伤稳定期与损伤发展期;玻璃纤维掺量较低的试样空隙数量增加,平均单个空隙面积减小,而掺量较高的试样表现相反。

摘要： 文章通过将声发射技术应用于沥青混合料内部损伤表征,采用高温单轴压缩试验来评价玄武岩纤维沥青混合料的高温抗压性能,并结合声学特性参数对冻融循环处理后的玄武岩纤维沥青混合料试件断裂特征进行识别分析。试验结果表明,声发射信号参数能够很好地反映沥青混合料试件在高温压缩过程中的损伤断裂特征,并且可根据声发射信号的变化将沥青混合料试件的压缩破坏过程分为三个阶段。此外,基于声发射信号参数强度可以看出冻融循环对沥青混合料的抗压强度具有不利影响。

摘要： 为促进低透气性煤层瓦斯抽采,优化注液态CO_(2)冻融致裂煤层增透促进瓦斯抽采技术,以常村煤矿为研究背景,利用核磁共振、超声波检测等手段,分析了不同液态CO_(2)冻结时间下煤体孔隙结构的演化及损伤机理。研究结果表明:冻融50 min后煤样宏观裂隙变化逐渐明显;随着致裂时间的增加,煤体横波与纵波均逐渐降低,纵波和横波下降率范围分别为5.55%~34.33%、3.72%~17.44%;煤体中各尺寸孔隙逐渐发育,全孔T_(2)谱面积增长率从28.67%升至61.49%,煤体孔隙连通性加强,有利于提高煤体的渗透性。

摘要： 为有效模拟冻融损伤钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)内纵筋的滑移行为反应,在已有可考虑冻融损伤的纵筋应力-滑移模型基础上,进一步探讨了冻融损伤程度、单元划分长度和锚固长度对该纵筋滑移行为的影响,并提出纵筋滑移的3种行为模式。进而,通过参数分析分别建立了冻融损伤混凝土内纵筋最小锚固长度、最大锚固长度、纵筋屈服滑移和极限滑移的简化计算公式。最后,基于开源有限元平台OpenSEES,建立了考虑纵筋滑移行为的冻融损伤RC柱宏观单元模型,并根据既有冻融损伤RC柱拟静力试验数据进行验证。研究结果表明:纵筋滑移随着纵筋曲阜强度的增加而增加,随着混凝土冻融损伤程度、轴心抗压强度、保护层约束、箍筋约束、纵筋直径和锚固长度的增大而减小;所建立的冻融损伤RC柱宏观单元模型能准确模拟冻融损伤RC构件的抗震性能。

摘要： 文章通过室内低温拉弯试验、高温车辙试验及冻融循环试验对加入橡胶后的沥青混合料的低温性能、高温性能和冻融损伤性能进行了分析,并根据试验结果提出了合理的性能评价指标。由于加入橡胶颗粒后,其具有良好的应用开发前景。

摘要： 研究了PVA纤维的体积掺量(0.05%、0.10%、0.15%)和长度(8 mm、12 mm)对混凝土相对动弹性模量、质量损失率和力学性能的影响,分析了PVA纤维混凝土的冻融损伤规律,建立了以相对动弹性模量为对象的Weibull概率分布损伤模型。结果表明:随着冻融循环次数的增加,体积掺量为0.10%、长度为8 mm的PVA纤维对混凝土抗冻性能的提升效果最好;建立的Weibull概率分布损伤模型可以有效反映PVA纤维混凝土的冻融损伤劣化规律,可为实际工程应用提供参考。

摘要： 为评估严寒地区在役RC框架结构的时变化承载能力与变形能力。该文首先利用最冷月平均气温θ为指标建立实际环境下的年均冻融循环次数F_(act)计算式;进而考虑室内外损伤比例系数S、饱含水时间比例系数k,将F_(act)等效换算为基于“快冻法”的实验室冻融循环次数F_(Q)。同时,以抗压强度为冻损指标,建立可将F_(Q)换算为基于“人工气候”的实验室冻融循环次数F的等效冻融循环次数计算模型。利用已有研究成果建立弯曲破坏未冻融RC梁柱特征状态承载力与变形能力计算式,进而提出可考虑F、f_(c)、n影响的冻融损伤RC框架梁柱特征状态承载力与变形能力计算式。在此基础上,建立冻融损伤RC框架梁柱承载能力与变形能力时变评估模型。研究可为严寒地区在役RC框架结构的冻融劣化时变评估提供参考。

摘要： 混凝土设计及施工对北方严寒地区水库大坝至关重要,科学设计和有效管控能够有效预防冻融循环对坝体的损伤。文章以辽阳境内的葠窝水库混凝土重力坝为例,通过分析冻融损伤影响因素及其作用机理,提出合理控制和有效预防混凝土冻融损伤的措施,对混凝土重力坝的结构设计和长效稳定运营具有重要意义。

摘要： 单面盐冻环境下PVA纤维水泥基复合材料的冻融破坏,反映了路面、桥面由于除冰盐造成破坏的工程实际情况.本文通过单面盐冻试验方法研究PVA纤维掺量、水胶比、粉煤灰掺量对水泥基复合材料的抗冻性能的影响,试验结果表明,纤维掺量在0～2％之间时制备的PVA纤维水泥基复合材料,随着纤维掺量的增加抗冻性能增强;水胶比在0.27～0.4之间时制备的PVA纤维水泥基复合材料,随着水胶比的增大抗冻性能减弱;粉煤灰掺量在45％～50％之间时,PVA纤维水泥基复合材料表现出良好的抗冻性能.并用二参数Weibull分布模型分析了PVA纤维水泥基复合材料的冻融损伤,建立了考虑纤维掺量、水胶比、粉煤灰掺量三因素的冻融损伤模型,模型计算值与试验值吻合良好,表明本文建议的模型可用于PVA纤维水泥基复合材料冻融损伤分析,为进一步研究其冻融损伤规律提供参考.

摘要： 目前对于岩石冻融损伤影响因素的研究主要集中在外因,而忽视了岩石物质组成、细观结构等内因.以鄂西北十房高速通省隧道武当群片岩为例,通过室内冻融循环、单轴压缩、矿物成分分析、切片偏光显微镜测试等试验,对比分析了物质组构特征(矿物成分及矿物颗粒排列情况)对片岩冻融损伤劣化特性的影响.结果表明,物质组构特征的影响主要体现在两个方面:①片理间充填矿物颗粒大小及其分布情况;②云母定向排列程度.前者对冻融损伤的影响体现在:当矿物颗粒粒径较大或分布较零散时,对片理的变形具有较强的阻挡和约束作用;反之,对片理变形的阻挡和约束作用较弱.后者对冻融损伤的影响体现在:云母定向排列程度越高,冻融循环引起的损伤劣化效果越明显,反之越不明显.研究结果对于从内因角度分析岩石冻融损伤劣化影响因素具有一定借鉴意义.

摘要： 采用棱柱体试件,通过快速冻融试验方法,对冻融损伤后同配合比普通混凝土、喷射混凝土及钢纤维喷射混凝土单轴受压应力-应变全曲线进行研究.对应力-应变关系中相关参数进行回归分析,得出冻融循环后试件应力-应变全曲线方程.结果表明:随着冻融循环次数增加,受压应力-应变曲线趋于扁平;峰值应力降低,峰值应变增大,分别与冻融循环次数呈线性和指数变化.与普通混凝土相比,喷射混凝土峰值应力下降速率小,而钢纤维喷射混凝土的下降速率进一步减小.通过对损伤后试件微观结构进行观察,发现随着冻融循环次数增加,试件内部微裂纹及气孔增多,孔径增大,试件密实度显著降低;而钢纤维喷射混凝土中仅出现少量连通毛细孔,这与宏观力学性能变化呈现一致性.

摘要： 论文利用快速冻融循环的方法来制备含有不同程度的均匀微裂纹损伤的混凝土试件,采用冻融循环次数、相对动弹性模量和超声损伤指标来表征冻融损伤程度,研究了冻融损伤程度和初始含水饱和度对相对气体渗透率和表面毛细吸水率这两个物质传输性能指标的影响.结果表明,冻融循环次数能很好地表征初始干燥状态下气体渗透率和毛细吸水率随冻融作用累积而发展的过程.此外,含水饱和度对相对气体渗透率和表面毛细吸水率影响显著.建议的含曲折度因子的近似公式能很好地表征含水饱和度对本征气体渗透率的影响,且拟合得到的曲折度因子起初随冻融循环次数的增大而减小,在达到100次冻融循环时又开始增大.对初始非饱和损伤混凝土材料的表面毛细吸水率来说,表面毛细吸水率随着初始含水率的增大而快速减小,成显著的非线性关系.微裂纹损伤及初始含水饱和度对气体、水分进而水溶性离子往混凝土材料内部迁移的速度影响非常显著,量化分析实际混凝土材料的耐久性时,必须合理考虑微裂纹损伤及含水饱和度的影响.

摘要： 本文通过试验分析了一定冻融循环损伤对陶粒混凝土高温后的荷载变形及弹性模量等性能参数的影响,及掺入聚丙烯腈纤维对陶粒混凝土经历冻融损伤及高温试验后力学性能的影响.试验结果表明,未掺入聚丙烯腈纤维,陶粒混凝土的峰值荷载超过200°C高温后就开始出现明显下降;掺入聚丙烯腈纤维后,纤维组织的增韧阻裂效应不仅在常温～400°C温度范围内能有效减缓峰值荷载的下降,还能缓解峰值荷载状态下陶粒混凝土的脆性破坏特性.一定冻融循环损伤后,陶粒混凝土的峰值荷载和弹性模量在各温度段升温试验后均出现不同程度降低;掺入聚丙烯腈纤维后,在一定程度上可减缓峰值荷载和弹性模量的降低,超过400°C后,纤维熔融蒸发并在陶粒混凝土内部产生孔洞,导致峰值荷载和弹性模量开始下降明显.

摘要： 基于数值仿真,探究了由于钢筋锈蚀或混凝土冻融损伤等导致受拉纵筋与混凝土粘结失效后对混凝土梁抗力性能的影响.结果表明:当配筋信息及材料力学性能一致,受拉纵筋锚固良好且可进入屈服阶段时,全跨无粘结梁极限承载力略高于完好梁,但钢筋有无粘结对混凝土开裂荷载无明显影响;混凝土开裂前无粘结梁与完好梁抗弯刚度基本一致,但混凝土开裂后无粘结梁抗弯刚度明显小于完好梁,且总变形量较完好梁大.

摘要： 针对水泥混凝土路面因冻融循环出现开裂、表面剥蚀等,开发了新型高强修补材料,具有很好的耐久性能.YJ-SJ3早强型快速修补料具有早期强度高、施工简便、操作快捷等特点，得以广泛应用，但同时由于其成本高，普通道路维修应用还较少，也在进行提高性能、降低成本的深入研究，期望有性价比更高的产品能够应用于路面的维修工作中。

摘要： 本文针对水泥混凝土路面因冻融循环出现开裂、表面剥蚀等现象,开发了新型高强修补材料,具有很好的耐久性能.

摘要： 通过在混凝土中添加导电材料如纳米炭黑、碳纤维和钢纤维制成三相导电混凝土,采用四电极交流阻抗法测量棱柱体试件冻融循环后的阻抗值,建立了阻抗变化率随冻融次数变化关系.结果表明,三相导电纤维混凝土梁阻抗变化率随冻融次数增加呈一次指数衰减形式.

摘要： 基于受盐冻混凝土中氯离子扩散规律的试验研究,修正Fick第二定律解析解,建立了盐冻环境氯离子扩散模型,分析了钢筋对混凝土中氯离子扩散的阻滞效应,研究了不同保护层厚度与钢筋直径比值对混凝土中氯离子扩散的影响.研究结果表明,受盐冻混凝土中钢筋表面的氯离子浓度增大系数与混凝土保护层厚度与钢筋直径比值相关.受盐冻混凝土构件中钢筋表面氯离子浓度受钢筋与混凝土保护层厚度的共同影响,随保护层厚度增大,混凝土中氯离子扩散系数增大;钢筋表面的氯离子浓度增大系数具有时变特征,随结构服役时间先升后降,并存在增大效应终止的临界时间.

摘要： 本发明公开了一种冻融机的冻融方法及冻融机，包括进料、升降板层下降、进行冷冻或者解冻工艺、出料过程。包括冻融腔体、固定板层、升降板层和进出料小车，所述固定板层固定在冻融腔体内，升降板层设于固定板层的上方且可相对固定板层升降，进出料小车包括进出料架、推拉机构、夹持框和电磁组件，夹持框设于进出料架上，推拉机构用于驱动夹持框在进出料架与固定板层上往返移动，推拉机构与夹持框之间设有电磁组件。本发明实现了冻融机自动进料、冷冻、解冻、出料等工艺，避免了低温出料对人员的风险，磁吸进出料实现推拉机构与夹持框快速连接与脱离，提高整体的生产效率，仅需要操作升降板层升降，不需要固定板层升降，减少了板层运动行程。

摘要： 本发明公开了一种考虑裂隙闭合的冻融岩石复合损伤分段模型的构建方法，其包括如下步骤：获取轴向应力‑轴向应变曲线及其裂隙闭合点，并以裂隙闭合点为分界点将曲线分为两段；构建裂隙闭合前的冻融岩石本构关系；将曲线各点的横坐标变换为ε1‑ε0；获取耦合之后的损伤变量；构建裂隙闭合后的冻融岩石本构关系；构建考虑裂隙闭合的冻融岩石复合损伤分段模型。本发明通过将冻融岩石轴向应力‑轴向应变曲线以裂隙闭合点为分界点分为两段曲线，进而分别构建出裂隙闭合前的冻融岩石本构关系及裂隙闭合后的冻融岩石本构关系，从而得到考虑裂隙闭合非线性特征的冻融岩石复合损伤分段模型，有效提高冻融岩石复合损伤统计本构关系的预测准确性。

摘要： 本发明公开了一种保护细菌低温冻融损伤的抗冻多肽及其制备方法，以鱼源胶原蛋白为原料，采用碱性蛋白酶对其进行酶解，分离纯化、冷冻干燥得到保护细菌低温冻融损伤的抗冻多肽，氨基酸全序列为：Gly-Gln-Arg-Gly-Gly-Arg-Gly-Leu-Pro-Gly-Glu-Arg-Gly-Arg-Val-Gly-Pro-Ser-Gly-Pro-Ala–Gly-Ala-Arg-Gly-Ala-Asp-Gly。本发明突破了国内外现存的抗冻蛋白（多肽）的研究思路和方法，克服从天然生物体中纯化抗冻蛋白数量的局限性以及国际FDA组织对转基因抗冻蛋白在食品应用中的安全性顾虑，获得基于食品源的高效抗冻多肽，为开发基于食品源的抗冻多肽以及探索其在食品、医学上的广泛应用奠定理论基础。

摘要： 一种用于水泥组合物的抗冻融损伤和抗剥落损伤的掺加剂，所述掺加剂包含含有非水溶性高吸水性聚合物和可膨胀聚合物微球的水性浆料。一种制备抗冻融损伤和抗剥落损伤的水泥组合物的方法，包含形成水硬性水泥和掺加剂的混合物，所述掺加剂含有非水溶性高吸水性聚合物和膨胀的聚合物微球的水性浆料。

摘要： 本发明公开了一种保护细菌低温冻融损伤的抗冻多肽及其制备方法，以鱼源胶原蛋白为原料，采用碱性蛋白酶对其进行酶解，分离纯化、冷冻干燥得到保护细菌低温冻融损伤的抗冻多肽，氨基酸全序列为：Gly-Gln-Arg-Gly-Gly-Arg-Gly-Leu-Pro-Gly-Glu-Arg-Gly-Arg-Val-Gly-Pro-Ser-Gly-Pro-Ala–Gly-Ala-Arg-Gly-Ala-Asp-Gly。本发明突破了国内外现存的抗冻蛋白（多肽）的研究思路和方法，克服从天然生物体中纯化抗冻蛋白数量的局限性以及国际FDA组织对转基因抗冻蛋白在食品应用中的安全性顾虑，获得基于食品源的高效抗冻多肽，为开发基于食品源的抗冻多肽以及探索其在食品、医学上的广泛应用奠定理论基础。

摘要： 一种用于水泥组合物的抗冻融损伤和抗剥落损伤的掺加剂，所述掺加剂包含含有非水溶性高吸水性聚合物和可膨胀聚合物微球的水性浆料。一种制备抗冻融损伤和抗剥落损伤的水泥组合物的方法，包含形成水硬性水泥和掺加剂的混合物，所述掺加剂含有非水溶性高吸水性聚合物和膨胀的聚合物微球的水性浆料。

摘要： 本发明公开了一种用于防治寒区边坡冻融损伤的支护装置，包括冻融圈，所述冻融圈外侧设置有边坡保护层，所述边坡保护层外设置有人字型骨架，所述边坡保护层、冻融圈中设置有对冻融圈进行保护的恒温管，所述恒温管对人字型骨架进行固定。更进一步的，所述边坡保护层根据边坡实际横跨宽度均匀设置多个伸缩缝，所述伸缩缝防止边坡因土体膨胀变形产生较大开裂的现象。本发明能够有效的稳固边坡整体结构，利于排疏边坡地下水降低含水率，通过恒温管对于边坡冻融圈的调节，即使在全天经历冻融循环的环境条件下也可以做到寒区边坡的支护降低边坡内部冻融损害的程度，提高边坡整体性以及排水性能，最大化寒区边坡工程的经济适用性。

摘要： 本发明涉及一种基于CT扫描和冻融损伤的霍普金森压杆实验系统及方法，包括冻融试验箱、霍普金森压杆系统、冷空气控制器、温度调控装置、X射线源、探测器，探测器设置在冻融实验箱的底部，X射线源与探测器相对设置，X射线源向外连接CT扫描设备，霍普金森压杆系统的入射杆和透射杆分别从两侧伸入冻融试验箱中，冻融试验箱内还设置有电热板，冷空气控制器向冻融试验箱内通入冷媒或压缩空气，冻融试验箱还设有水进出管。本发明可以对样品进行持续循环的冻融试验、冲击动力学试验和累积损伤成像分析；用于饱水冻融或冷空气冻融岩土材料样品的累积损伤成像分析。

摘要： 本发明涉及一种基于核磁共振仪的冻融损伤成像试验系统，包括方舱核磁共振仪、冻融试验装置、冷空气中转控制仪、电热板、主磁体，所述冻融试验装置抽拉嵌入式连接在方舱核磁共振仪中，所述冻融试验装置上端开口，所述主磁体在方舱核磁共振仪的上端，用于材料样品内部的水成像分析，所述主磁体向外连接磁共振分析设备，所述冷空气中转控制仪与方舱核磁共振仪通过管道连接，冷空气中转控制仪向方舱核磁共振仪内通入冷媒，所述冻融试验装置内设置有电热板和试验样品支架，所述冻融试验装置在方舱核磁共振仪出口端一侧设有进出水管。本发明用于含水岩土材料的冻融损伤成像分析，可对样品进行持续循环的冻融试验和损伤成像分析。

摘要： 一种基于核磁共振和冻融损伤的压缩试验系统及方法，包括方舱核磁共振仪、压缩试验系统、冷空气中转控制仪、温度控制装置，方舱核磁共振仪内设置有电热板，电热板与温度控制装置电连接，方舱核磁共振仪内设置有试验机底座用于放置试验样品，在试验机底座的上方有试验机压缩杆，试验机压缩杆从方舱核磁共振仪上端穿入并与压缩试验系统连接，方舱核磁共振仪通过管道与冷空气中转控制仪连接，在方舱核磁共振仪内还设有主磁体，主磁体通过导线连接磁共振分析设备，主磁体与试验样品放置位置相对，方舱核磁共振仪还设有注水孔。本发明可以实现岩土体试件在冻融试验和压缩试验双重条件下的损伤破坏成像分析。