不同材料改性混凝土的性能研究及现状分析

传统水泥混凝土由于存在抗拉强度低、脆性大、凝结硬化较缓慢、干缩量大等缺点,不能够满足当前实际工程对其力学性能的要求。当前,国内外研究者通过矿物添加剂、聚合物、纤维等材料,对普通混凝土进行改性研究,提高其综合性能,并取得了显著效果。论文从以上三个方面系统总结了国内外对混凝土改性研究的成果,全面分析改性混凝土的改性机理及其对混凝土性能的影响,认为改性材料的选择与材料的经济性、试验工艺、改性效果等有关,聚合物乳液和纤维材料是目前研究最为广泛的材料;对混凝土改性应当重视提高改性材料与骨料之间的粘结力及其在混凝土中的均匀分散度;现有聚合物改性机理模型虽然在不断完善,但还不能完全解释可溶性聚合物对混凝土的改性机理;目前具有巨大前景的石墨烯、石墨烯纤维以及纳米碳纤维材料对混凝土的改性性能有待进行进一步研究。

气候变暖背景下沱沱河盆地多年冻土与融区地温过程研究

沱沱河盆地地处青藏高原腹地,区内多年冻土与融区分布复杂。多年冻土与融区的分布及其变化是冻土学研究的重要内容,同时对于居民生产、生活以及工程建设选址具有重要的意义。基于20世纪80年代已有研究中对沱沱河盆地多年冻土和融区的分区,利用北岸青藏铁路沿线5个钻孔(N1~N5)和南岸一级阶地5个钻孔(S1~S5)的地温观测数据,研究了沱沱河南北岸多年冻土与融区的地温及其变化过程。结果表明,在区域气候暖湿化背景下,北岸多年冻土、融区经历了显著的升温退化过程。自2005—2020年,N1孔位的多年冻土经历了显著的下引式退化过程,从极高温不稳定冻土已退化为融区。2005—2013年期间,融区内年平均地温升温速率为0.3~0.4℃·(10a)^(-1)。南岸自一级阶地至开心岭山前缓坡既有贯穿型也有非贯穿型融区的发育,融区的发育与河流与渗透-辐射机制以及冻结层上水发育有关。通过对盆地内10个钻孔的地温以及近20a的时间变化过程分析,加深了沱沱河盆地多年冻土与融区空间分布及其变化的认识。从盆地内多年冻土与融区的制图角度和工程建设需求出发,未来仍需要开展多手段现场勘察工作及对融区发育机制方面的深入研究。

不同冻土条件下渠道地基热状况模拟研究

多年冻土区水利工程的建设和运营会对下伏多年冻土产生显著热影响,且不同冻土条件下影响程度明显不同。以高海拔多年冻土区某渠道工程为背景,在考虑冻融土体内水分迁移、冰水相变及土体未冻水含量与温度非线性关系基础上,构建了冻融土体水-热耦合数学模型。利用该模型,开展了气候变暖背景下,渠道多年冻土地基热状况长期演化规律模拟预测,并考虑多年冻土年平均地温(TMAGT)和体积含冰量(i_(v))的影响。结果表明,当多年冻土含冰量为少冰(i_(v)≤10%)时,渠道垂向和横向热侵蚀显著,运营50年后渠道下部和岸坡下30 m范围已无多年冻土。当T_(MAGT)为−0.5℃时,自岸坡向外约10 m范围内下部多年冻土已退化,而当T_(MAGT)为−1.0和−1.5℃时,岸坡下部仍有多年冻土分布。随着含冰量的增加,多年冻土热惰性显著增加。当多年冻土含冰量由少冰(i_(v)≤10%)增加至多冰(10%<i_(v)≤20%)、富冰(20%<i_(v)≤30%)时,即使在T_(MAGT)为−0.5℃时,运营50年后渠道下部仍有多年冻土存在,但是自渠道中心形成了一个“锅底状”的融化盘。在过水和气候变暖因素作用下,渠底和坡脚多年冻土表现为自上而下的退化模式,而岸坡和天然场地多年冻土退化表现为活动层的缓慢下移和上限附近多年冻土的缓慢升温。