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技術文章

凍融循環定義與對土的影響

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定義

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

F200是混凝土抗凍性的一個等級,表示混凝經過200個凍融循環后,質量損失不超過5%、動彈性模量降低不大于40%或強度降低不超過25%。

混凝土抗凍性試驗,凍融循環的溫度

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化作用形式,對的物理力學性質有著強烈的影響。

研究表明,凍融循環使原狀土的結構性得到顯著的弱化,這表現在凍融循環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上的峰值強度逐漸消失。而對于重塑,其初始狀態對凍融循環的作用效果有較大影響。

研究表明:凍融使密實的孔隙比增大,而使松散土的孔隙比減小,密實土和散土在經過凍融循環后其孔隙比趨向于一個穩定值--殘余孔比,松粉質土和低密度黏土及正常固結重塑土由于在凍融過程中被壓密,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,凍融循環則會引起與原狀類似的結構弱化現象。

凍融循環對不同種類的結構性具有不同的甚至是截然相反的作用效果,要研究凍融循環對土結構性的影響規律,首先弄清在凍融循環過程中土的三相組成分別所起的作用和可能發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。凍融循環過程中,隨著溫度的正負波動,土體中的水會發生相變,由液態水變成固態水或由固態冰變成液態水。由于水與冰的密度不同,固態冰的體積比等質量液態水的體積大,當液態水轉變為固態冰時,冰晶生長體積膨脹,對周圍的土顆粒產生擠壓,這將會破壞顆粒之間的膠結,使土顆粒發生位移甚至破碎變形,同時也會改變孔隙的形態。更重要的是,凍融循環過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、顆粒排列等結構性要素發生顯著改變,使得凍融循環對土結構性的影響變得更加復雜。在凍融過程中,水分發生遷移的基本條件有:1)水的存在,2)遷移通道的存在,3)遷移動力的來源。而土的液相氣相和固相組成提供了這3個條件。



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