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技術(shù)文章

凍融循環(huán)定義與對土的影響

技術(shù)文章

定義

凍融循環(huán)的反復出現,造成建筑構造的嚴重破壞。而只凍結不融化也會(huì )造成凍脹破壞,致使身開(kāi)裂。抹灰成片脫落,重者可使墻身失去承載力和保溫性能,凍融循環(huán)可以造成建筑構造內部的嚴重風(fēng)化,失去耐久性。

F200是混凝土抗凍性的一個(gè)等級,表示混凝經(jīng)過(guò)200個(gè)凍融循環(huán)后,質(zhì)量損失不超過(guò)5%、動(dòng)彈性模量降低不大于40%或強度降低不超過(guò)25%。

混凝土抗凍性試驗,凍融循環(huán)的溫度

試件中心凍結溫度-15(允許偏差2),試件中心zuigao融解溫度6,試件中心與其表面的溫度差應小于28℃。

對土的影響

凍融循環(huán)作為一種溫度變化的具體形式,可以被理解為一種特殊的強風(fēng)化作用形式,對的物理力學(xué)性質(zhì)有著(zhù)強烈的影響。

研究表明,凍融循環(huán)使原狀土的結構性得到顯著(zhù)的弱化,這表現在凍融循環(huán)可以使原狀土的先期固結壓力減小、三軸不排水剪切應力應變曲線(xiàn)上的峰值強度逐漸消失。而對于重塑,其初始狀態(tài)對凍融循環(huán)的作用效果有較大影響。

研究表明:凍融使密實(shí)的孔隙比增大,而使松散土的孔隙比減小,密實(shí)土和散土在經(jīng)過(guò)凍融循環(huán)后其孔隙比趨向于一個(gè)穩定值--殘余孔比,松粉質(zhì)土和低密度黏土及正常固結重塑土由于在凍融過(guò)程中被壓密,使得模量與強度均有所增加,結構性得到強化,而對于強超固結的重塑,凍融循環(huán)則會(huì )引起與原狀類(lèi)似的結構弱化現象。

凍融循環(huán)對不同種類(lèi)的結構性具有不同的甚至是截然相反的作用效果,要研究?jì)鋈谘h(huán)對土結構性的影響規律,首先弄清在凍融循環(huán)過(guò)程中土的三相組成分別所起的作用和可能發(fā)生的變化情況是很有必要的。

土是由固體顆粒、水和氣體三部分組成的三相體系,固體顆粒構成的骨架,水與空氣充填于骨架的孔隙中。凍融循環(huán)過(guò)程中,隨著(zhù)溫度的正負波動(dòng),土體中的水會(huì )發(fā)生相變,由液態(tài)水變成固態(tài)水或由固態(tài)冰變成液態(tài)水。由于水與冰的密度不同,固態(tài)冰的體積比等質(zhì)量液態(tài)水的體積大,當液態(tài)水轉變?yōu)楣虘B(tài)冰時(shí),冰晶生長(cháng)體積膨脹,對周?chē)耐令w粒產(chǎn)生擠壓,這將會(huì )破壞顆粒之間的膠結,使土顆粒發(fā)生位移甚至破碎變形,同時(shí)也會(huì )改變孔隙的形態(tài)。更重要的是,凍融循環(huán)過(guò)程中除了水分的相變還伴隨有水分的遷移。水分遷移使土體的孔隙形態(tài)、顆粒排列等結構性要素發(fā)生顯著(zhù)改變,使得凍融循環(huán)對土結構性的影響變得更加復雜。在凍融過(guò)程中,水分發(fā)生遷移的基本條件有:1)水的存在,2)遷移通道的存在,3)遷移動(dòng)力的來(lái)源。而土的液相氣相和固相組成提供了這3個(gè)條件。



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