PVA纤维水泥基复合材料抗折试验研究与模型分析

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作者 刘杰 尹立强 +2 位作者 刘曙光 闫长旺 鲁小宇 《混凝土》 CAS 北大核心 2023年第3期97-101,105,共6页

PVA纤维水泥基复合材料有着显著阻裂能力和拉伸性能,开展了PVA纤维水泥基材料抗折性能的研究。包括PVA纤维水泥基复合材料试件抗折性能试验、其破坏形态与承载力分析、建立与分析了在PVA纤维水泥基复合试件下的拱模型理论、提出新的承... PVA纤维水泥基复合材料有着显著阻裂能力和拉伸性能,开展了PVA纤维水泥基材料抗折性能的研究。包括PVA纤维水泥基复合材料试件抗折性能试验、其破坏形态与承载力分析、建立与分析了在PVA纤维水泥基复合试件下的拱模型理论、提出新的承载力计算方法。研究得出:PVA纤维水泥基复合材料试件在纤维体积掺量为0.5%、1.0%、1.5%、2.0%时,抗折承载力随着纤维掺量的增加而增加,抗折性能得到显著提升;根据PVA纤维水泥基复合材料试件的不同受力阶段,分3种情况建立平衡方程,为计算抗折承载力提供了依据;建立了拱模型在PVA纤维水泥基复合材料试件下的抗折承载力计算理论,得到抗折承载力计算结果与试验值较为接近。 展开更多

关键词 PVA纤维 抗折性能 拱模型 理论分析 承载力计算

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冻融损伤高延性水泥基复合材料抗压本构模型 被引量：1

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作者 刘曙光 鲁肃 +2 位作者 闫敏 尹立强 闫长旺 《混凝土》 CAS 北大核心 2023年第6期84-90,共7页

通过对高延性水泥基复合材料(ECC)试样进行冻融循环试验、微观孔结构试验和单轴压缩试验,研究了冻融损伤ECC试样的抗压应力-应变关系及影响机制。在此基础上,将ECC受压构件等效为由无数根平行的单元杆件组成的受力模型,建立了考虑损伤... 通过对高延性水泥基复合材料(ECC)试样进行冻融循环试验、微观孔结构试验和单轴压缩试验,研究了冻融损伤ECC试样的抗压应力-应变关系及影响机制。在此基础上,将ECC受压构件等效为由无数根平行的单元杆件组成的受力模型,建立了考虑损伤层厚度的冻融损伤ECC抗压本构模型。结果表明:随着冻融循环次数增加,试样抗压峰值强度降低,峰值应变无明显变化,极限破坏时延性特征显著;试样二维切片中含气量、平均弦长、间距系数均随冻融循环次数的增加逐渐增大,气孔比表面积减小。建立的模型能够较好的描述冻融损伤ECC的抗压应力-应变关系,为寒冷地区服役的ECC提供了理论参考。 展开更多

关键词 高延性水泥基复合材料 冻融循环 气孔结构参数 单轴压缩 本构模型

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低温作用下钢纤维地聚合物混凝土力学性能研究 被引量：1

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作者 王萧萧 董培森 +3 位作者 杨鑫瑞 张菊 闫长旺 董宇飞 《硅酸盐通报》 CAS 北大核心 2024年第9期3203-3213,3223,共12页

为研究低温作用下钢纤维地聚合物混凝土(SFGPC)力学性能的变化规律,利用自制低温环境试验装置研究不同温度(-30、-20、-10、0、20℃)、不同钢纤维体积掺量(0%、0.5%、1.0%、1.5%)对地聚合物混凝土破坏特征及抗压、抗折强度的响应规律,... 为研究低温作用下钢纤维地聚合物混凝土(SFGPC)力学性能的变化规律,利用自制低温环境试验装置研究不同温度(-30、-20、-10、0、20℃)、不同钢纤维体积掺量(0%、0.5%、1.0%、1.5%)对地聚合物混凝土破坏特征及抗压、抗折强度的响应规律,并借助扫描电子显微镜(SEM)对SFGPC进行微观结构分析,同时应用响应面法(RSM)构建SFGPC力学性能关系模型,提供一种可行的抗压、抗折强度预测方法。结果表明:-30℃下,当钢纤维掺量为1.5%时,SFGPC抗压、抗折强度分别为59.8、6.6 MPa,与-30℃下钢纤维掺量为0%时相比分别提升75%、65%,与20℃下钢纤维掺量为1.5%时相比分别提升41%、144%;随着钢纤维掺量增加,SFGPC内部黏结性与吸附能力增强,力学性能提高;利用RSM得到SFGPC抗压、抗折强度的预测模型,预测值与试验值的相对误差分别小于5.7%、8.0%。 展开更多

关键词 钢纤维 地聚合物混凝土 低温环境 力学性能 微观形貌

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基于ARIMA模型的硅钙渣水泥复合胶凝材料水化热预测

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作者 闫长旺 申晓玮 +2 位作者 张菊 王萧萧 于泓源 《硅酸盐通报》 CAS 北大核心 2021年第12期3985-3992,共8页

预测硅钙渣水泥复合胶凝材料水化过程中产生的热量,对于这种材料在混凝土结构中的应用具有现实意义。本文基于ARIMA模型基本理论,建立了硅钙渣掺量分别为0%、10%、30%(质量分数,下同)下硅钙渣水泥复合胶凝材料的水化放热量预测模型,通... 预测硅钙渣水泥复合胶凝材料水化过程中产生的热量,对于这种材料在混凝土结构中的应用具有现实意义。本文基于ARIMA模型基本理论,建立了硅钙渣掺量分别为0%、10%、30%(质量分数,下同)下硅钙渣水泥复合胶凝材料的水化放热量预测模型,通过与试验数据的对比,验证了模型的准确性与可靠性;基于0%、10%、30%这三种硅钙渣掺量下复合胶凝材料的水化放热量试验数据,建立不同龄期下复合胶凝材料的水化放热量预测模型,并对其他硅钙渣掺量下复合胶凝材料的水化放热量进行预测。结果表明:0%、10%、30%这三种硅钙渣掺量下水化放热量预测值与试验值的相对误差均值均小于5%,这说明运用ARIMA模型预测硅钙渣水泥复合胶凝材料的水化放热量具有较高准确性和可靠性;其他硅钙渣掺量下复合胶凝材料水化放热量的预测结果符合实际变化趋势,进一步证明了ARIMA模型在水化热预测方面的可行性,这为定量研究与预测不同类型胶凝材料的水化放热量提供了一种有效方法。 展开更多

关键词 硅钙渣 复合胶凝材料 水化放热量 ARIMA模型 时间序列分析

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基于高斯过程回归模型的电石渣激发煤矸石地聚合物强度响应预测与分析 被引量：1

5

作者 宁慧员 张菊 +1 位作者 闫长旺 白茹 《硅酸盐通报》 CAS 北大核心 2024年第3期905-913,共9页

地聚合物的抗压强度是评估其能否代替水泥作为新型建筑材料的关键因素之一,但仅依靠大量试验测试强度,既浪费资源又增加成本。为了解决这一问题,通过早期试验收集的电石渣激发煤矸石地聚合物的强度数据,将不同配合比、水胶比、龄期作为... 地聚合物的抗压强度是评估其能否代替水泥作为新型建筑材料的关键因素之一,但仅依靠大量试验测试强度,既浪费资源又增加成本。为了解决这一问题,通过早期试验收集的电石渣激发煤矸石地聚合物的强度数据,将不同配合比、水胶比、龄期作为输入参数,抗压强度作为输出结果,基于机器学习方法构建强度响应预测模型——高斯过程回归(GPR)模型,并利用模型对不同配合比及龄期的地聚合物强度进行预测,进而建立各组分掺量、水胶比、龄期对强度的影响曲线并探究原因。结果表明:GPR模型经过对样本数据的拟合,可以较好地预测地聚合物的强度,且误差为(-0.001 93~+0.001 83);利用受过训练的模型对未知抗压强度的地聚合物进行强度预测,通过预测结果分析各输入参数(电石渣掺量、煤矸石掺量、水胶比和养护龄期)对强度的影响,发现强度与上述变量均有密切关系,其中电石渣掺量、煤矸石掺量和养护龄期对强度的影响更显著。 展开更多

关键词 电石渣 煤矸石 地聚合物 高斯过程回归 抗压强度预测 强度影响因素

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天然浮石混凝土冻融损伤及寿命预测模型 被引量：8

6

作者 王萧萧 刘畅 +2 位作者 尹立强 闫长旺 刘曙光 《硅酸盐通报》 CAS 北大核心 2021年第1期98-105,共8页

内蒙古地区天然浮石资源丰富,可作为粗骨料制作轻质混凝土。为了研究天然浮石混凝土冻融损伤规律,配制了五种配合比的试件进行快速冻融试验。通过天然浮石混凝土相对动弹性模量和质量损失变化规律,分析了浮石骨料对混凝土抗冻性的影响... 内蒙古地区天然浮石资源丰富,可作为粗骨料制作轻质混凝土。为了研究天然浮石混凝土冻融损伤规律,配制了五种配合比的试件进行快速冻融试验。通过天然浮石混凝土相对动弹性模量和质量损失变化规律,分析了浮石骨料对混凝土抗冻性的影响。基于静水压力理论和疲劳损伤理论,推导出天然浮石混凝土的材料系数,进而建立了冻融损伤模型和寿命预测模型,并作为实例,考察了内蒙古巴彦淖尔市冬季低温环境下的天然浮石混凝土寿命。结果表明:浮石骨料能减小混凝土静水压力,提高抗冻性;天然浮石混凝土相对动弹性模量计算值与试验值吻合较好;五组天然浮石混凝土寿命预测值分别达到65 a、84 a、112 a、131 a和50 a,满足安全性运行年限。 展开更多

关键词 天然浮石混凝土 冻融损伤 相对动弹性模量 寿命预测

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冰凌作用下天然浮石混凝土磨损规律研究 被引量：1

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作者 王萧萧 冯蓉蓉 +3 位作者 荆磊 刘曙光 闫长旺 姜琳 《硅酸盐通报》 CAS 北大核心 2022年第9期3100-3106,共7页

冰磨损是导致水工混凝土损伤的重要因素之一。为探究冰凌作用下天然浮石混凝土的磨损规律,以内蒙古地区的天然浮石为粗骨料,研究浮石骨料体积分数、水胶比、胶凝材料硬度对冰磨损天然浮石混凝土的影响规律,分析了不同因素对天然浮石混... 冰磨损是导致水工混凝土损伤的重要因素之一。为探究冰凌作用下天然浮石混凝土的磨损规律,以内蒙古地区的天然浮石为粗骨料,研究浮石骨料体积分数、水胶比、胶凝材料硬度对冰磨损天然浮石混凝土的影响规律,分析了不同因素对天然浮石混凝土磨损量影响的显著性,运用超景深显微镜对冰磨损下天然浮石混凝土的表观形貌进行观测。结果表明:冰磨损天然浮石混凝土磨损量随浮石骨料体积分数和水胶比的增加而增加,随胶凝材料硬度的增加而降低;浮石骨料体积分数和水胶比对天然浮石混凝土磨损量的影响较为显著;在切削磨损和疲劳磨损的共同作用下天然浮石混凝土表层材料脱落,磨损表面孔壁被破坏,孔洞增大。 展开更多

关键词 冰磨损 天然浮石混凝土 磨损量 磨损规律 显著性分析 磨损形貌

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硅钙渣-水泥复合胶凝材料水化程度时变规律预测与分析

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作者 闫长旺 任启刚 +2 位作者 刘曙光 张菊 刘志刚 《混凝土》 CAS 北大核心 2023年第11期154-159,共6页

硅钙渣是高铝粉煤灰提取Al2O3时产生的固体废弃物,将其掺入水泥中,研究复合胶凝材料水化程度时变规律对其资源化利用具有重要意义。基于ARIMA模型建立了硅钙渣掺量为0、10%、20%、30%、40%的硅钙渣-水泥复合胶凝材料水化程度时变规律预... 硅钙渣是高铝粉煤灰提取Al2O3时产生的固体废弃物,将其掺入水泥中,研究复合胶凝材料水化程度时变规律对其资源化利用具有重要意义。基于ARIMA模型建立了硅钙渣掺量为0、10%、20%、30%、40%的硅钙渣-水泥复合胶凝材料水化程度时变规律预测模型,各掺量下模型预测误差均小于5%,说明ARIMA模型在预测水化程度方面具有较好的精度和通用性。预测结果显示:复合胶凝材料的水化程度随龄期的增加而提高,硅钙渣对复合胶凝材料的最终水化程度影响不大;相同龄期下复合胶凝材料的水化程度随着硅钙渣掺量的增加而降低;水化反应主要发生在前期,硅钙渣可以减缓复合胶凝材料的前期水化反应速率,提高后期水化反应速率;水化终止时间随硅钙渣掺量的增加而延长。 展开更多

关键词 硅钙渣 复合胶凝材料 ARIMA模型 水化程度 时变规律

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基于核磁共振T_(2)谱的ECC孔隙结构冻融演化特征 被引量：3

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作者 袁泽鹏 尹立强 +3 位作者 刘曙光 闫长旺 张菊 王萧萧 《内蒙古工业大学学报（自然科学版）》 2022年第2期173-180,共8页

为了进一步研究在冻融作用下高延性水泥基复合材料(Engineered cementitious composites,简称ECC)孔隙结构的演化特征,通过对ECC的不同冻融循环次数作用,得到核磁共振T_(2)谱分布曲线,对T_(2)谱峰值分析。在此基础上,得到了在不同冻融... 为了进一步研究在冻融作用下高延性水泥基复合材料(Engineered cementitious composites,简称ECC)孔隙结构的演化特征,通过对ECC的不同冻融循环次数作用,得到核磁共振T_(2)谱分布曲线,对T_(2)谱峰值分析。在此基础上,得到了在不同冻融循环次数下ECC的孔隙结构演化特征和ECC孔隙结构冻胀变化规律。结果表明:随着水胶比增大,冻融循环次数的增多,ECC小、中孔隙增多;经过对不同冻融循环次数T_(2)谱的比较分析,验证了ECC孔隙率变化率和孔隙体积收缩系数临界值N_(c)均介于200-250次冻融循环阶段内。 展开更多

关键词 核磁共振 T_(2)谱 ECC 孔隙结构 冻融循环

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冰磨损作用下天然浮石混凝土的寿命可靠性评估 被引量：2

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作者 王萧萧 高宇涛 +3 位作者 荆磊 刘曙光 闫长旺 姜琳 《排灌机械工程学报》 CSCD 北大核心 2023年第10期1015-1022,共8页

为探究流凌期天然浮石混凝土的服役寿命,设计了多种试验工况的冰-天然浮石混凝土往复滑动磨损加速试验,在不同磨损路径下测试天然浮石混凝土的累计磨损量,并基于Weibull分布开展寿命可靠性建模,采用最佳线性无偏估计法与最小二乘法2种... 为探究流凌期天然浮石混凝土的服役寿命,设计了多种试验工况的冰-天然浮石混凝土往复滑动磨损加速试验,在不同磨损路径下测试天然浮石混凝土的累计磨损量,并基于Weibull分布开展寿命可靠性建模,采用最佳线性无偏估计法与最小二乘法2种估计方法分别进行参数估计.试验结果表明:基于Weibull分布的可靠度曲线有效描述了天然浮石混凝土在冰磨损作用下的加速失效过程,其中,天然浮石混凝土可靠度曲线为单调减小的三阶段分布,其耐磨性在加速损伤阶段的衰减现象最为明显;在2类方法中,形状参数值受方法的影响波动最大,在可靠度下降初期最小二乘法计算的可靠性寿命小于最佳线性无偏估计法求得的可靠性寿命;在0.5可靠度下,选择最小二乘法计算的寿命作为冰磨损作用下天然浮石混凝土极限寿命,研究结果为提升天然浮石混凝土耐磨性与安全性提供了理论参考. 展开更多

关键词 天然浮石混凝土 冰磨损 WEIBULL分布 最小二乘法

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盐侵-冻融-干湿耦合作用下天然浮石混凝土的耐久性分析 被引量：1

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作者 王萧萧 冯蓉蓉 +2 位作者 荆磊 刘曙光 闫长旺 《科学技术与工程》 北大核心 2023年第32期13972-13979,共8页

内蒙古河套灌区渠道“重灌轻排”导致土壤盐碱化严重,严重影响了水工建筑的使用寿命。研究河套灌区渠道中盐侵-冻融-干湿耦合作用下天然浮石混凝土耐久性,以天然浮石混凝土(natural pumice concrete,NPC)作为衬砌材料,模拟河套灌区渠道... 内蒙古河套灌区渠道“重灌轻排”导致土壤盐碱化严重,严重影响了水工建筑的使用寿命。研究河套灌区渠道中盐侵-冻融-干湿耦合作用下天然浮石混凝土耐久性,以天然浮石混凝土(natural pumice concrete,NPC)作为衬砌材料,模拟河套灌区渠道水工建筑实际排水工程环境进行室内加速试验。以相对动弹模量以及质量损失率为损伤评价参数,分析天然浮石混凝土的宏观损失规律;借助环境扫描电镜和能谱成分分析揭示其退化机理;最后采用Weibull分布对天然浮石混凝土的相对动弹模量的退化轨迹构建模型,获得寿命可靠度函数,并预测出其极限失效次数。结果表明:在盐侵-冻融-干湿耦合作用下天然浮石混凝土的质量损失率总体呈现上升趋势,相对动弹模量呈现出下降趋势;在多因素耦合作用下,盐溶液与混凝土水化产物进行化学反应形成侵蚀产物,侵蚀产物膨胀引起混凝土内部孔隙变大、裂缝扩展,天然浮石混凝土劣化速率提高;在多因素耦合作用下天然浮石混凝土的可靠度为三阶段退化模型,其失效机制为耗损型失效。研究成果可为天然浮石混凝土在河套灌区渠道水工建筑工程应用提供理论依据。 展开更多

关键词 天然浮石混凝土 盐侵-冻融-干湿耦合 退化机理 可靠性分析 耐久性分析

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冻结状态聚乙烯醇纤维/水泥基复合材料抗压本构模型 被引量：8

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作者 刘佳鑫 尹立强 +3 位作者 刘曙光 闫长旺 张菊 王萧萧 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期2356-2368,共13页

为了研究冻融循环后的聚乙烯醇纤维/水泥基复合材料在冻结状态下的抗压服役情况,设计了冻结聚乙烯醇纤维/水泥基复合材料抗压试验,先对试样进行0~300次的冻融循环,冻融循环试验后在−18℃的持续低温环境下对试样进行抗压试验,分析试样的... 为了研究冻融循环后的聚乙烯醇纤维/水泥基复合材料在冻结状态下的抗压服役情况,设计了冻结聚乙烯醇纤维/水泥基复合材料抗压试验,先对试样进行0~300次的冻融循环,冻融循环试验后在−18℃的持续低温环境下对试样进行抗压试验,分析试样的抗压应力-应变关系及影响机制。在此基础上,结合等效应力原理和统计损伤理论,建立了冻结状态聚乙烯醇纤维/水泥基复合材料抗压本构模型,讨论了损伤变量随冻融循环次数的演化特征。结果表明:随着冻融循环次数的增加,冻结状态下聚乙烯醇纤维/水泥基复合材料的抗压峰值强度降低,峰值应变增加,极限破坏时脆性特征显著,高冻融循环次数下试样的弹性模量主要由试样中的孔隙冰来提供。建立的模型可以较好地预测实际经受冻融循环作用后的聚乙烯醇纤维/水泥基复合材料在冻结状态下的抗压应力-应变关系,冻融损伤变量和总损伤变量与冻融次数有显著相关性。 展开更多

关键词 纤维增强水泥基复合材料 冻融循环 低温冻结 单轴压缩 本构模型

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粉煤灰/硅钙渣对三元复合地聚物水化的影响 被引量：2

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作者 杨志杰 张德 +2 位作者 康栋 闫长旺 张菊 《洁净煤技术》 CAS 北大核心 2021年第S02期344-351,共8页

硅钙渣为高铝粉煤灰提取Al_(2)O_(3)产生的二次固废,为揭示硅钙渣、粉煤灰、矿渣等固废协同制备三元复合地聚物的水化机理,开展了不同粉煤灰/硅钙渣条件下的地聚物净浆试验,采用多种手段对水化物进行分析。结果表明,该地聚物是一种由C(N... 硅钙渣为高铝粉煤灰提取Al_(2)O_(3)产生的二次固废,为揭示硅钙渣、粉煤灰、矿渣等固废协同制备三元复合地聚物的水化机理,开展了不同粉煤灰/硅钙渣条件下的地聚物净浆试验,采用多种手段对水化物进行分析。结果表明,该地聚物是一种由C(N)—A—S—H和C—S—H构成的二元复合胶凝体系,其水化机理是硅钙渣中β-硅酸二钙水化生成C—S—H类矿物和Ca(OH)_(2),在生成的Ca(OH)_(2)和硅酸钠碱激发剂共同造成的碱性环境OH^(-)的极化作用下,矿渣、粉煤灰中高聚合度的Si—O键、Al—O键在Ca^(2+)和Na^(+)的参与下重新聚合形成C(N)—A—S—H矿物。由于玻璃相比晶相更易发生水化反应,随粉煤灰和硅钙渣质量比增加,7 d水化物中不仅生成了斜钙沸石,还残余有未反应的莫来石和石英。随养护时间延长,莫来石逐渐水化,28 d时生成四方钠沸石,并在粉煤灰/硅钙渣大于0.45时生成贝德石。 展开更多

关键词 粉煤灰 硅钙渣 地聚物 水化机理 水化物

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常年冻土区混凝土孔隙结冰规律对抗压强度的影响 被引量：4

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作者 王萧萧 刘畅 +3 位作者 张菊 刘曙光 闫长旺 李恒 《工业建筑》 CSCD 北大核心 2021年第9期197-201,共5页

为了探究常年冻土区混凝土孔隙结冰规律对抗压强度的影响,使用自制低温压力机测试混凝土抗压强度,并借助核磁共振仪测试混凝土中不同孔径的孔隙结冰规律。基于灰色理论分析了孔隙结冰量对抗压强度的影响规律,并建立了孔隙结冰量与抗压... 为了探究常年冻土区混凝土孔隙结冰规律对抗压强度的影响,使用自制低温压力机测试混凝土抗压强度,并借助核磁共振仪测试混凝土中不同孔径的孔隙结冰规律。基于灰色理论分析了孔隙结冰量对抗压强度的影响规律,并建立了孔隙结冰量与抗压强度的关系模型。结果表明:0~-10℃时,混凝土毛细孔和过渡孔由于孔径较大,快速结冰,使得此温度区间内结冰量和抗压强度迅速增长。过渡孔是混凝土的主要孔隙,-10℃时99.7%的毛细孔和55.8%的过渡孔已经结冰,此时凝胶孔占比增大且不易结冰,结冰量和抗压强度增长缓慢。混凝土过渡孔结冰量对抗压强度影响最为显著,其灰熵关联度为0.985 0,基于GM(0,2)模型的混凝土抗压强度计算值与试验值的平均相对误差为3.33%。 展开更多

关键词 冻土区 混凝土 结冰规律 抗压强度

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