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题名盐侵-冻融耦合作用下纤维风积沙混凝土劣损机理研究
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作者
谢德江
祁延录
赵加海
吴鹏
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机构
新疆铁道勘察设计院有限公司
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出处
《铁道科学与工程学报》
北大核心
2025年第7期3086-3097,共12页
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基金
国家自然科学基金资助项目(51878666)
中国铁路科技研究开发计划课题(WLMQ-KGHZGS-HRTL-GGB-2020-0032)。
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文摘
为研究我国西北地区盐侵冻融环境对交通土建工程中纤维风积沙混凝土的劣化影响,采用室内物理力学试验、本构推导及数值仿真分析等手段,开展盐侵-冻融耦合作用下纤维风积沙混凝土多尺度损伤特性研究。试验采用的硫酸钠腐蚀液浓度为0、5%和10%,冻融次数分别设计为0、20、60和80次。基于试验成果揭示混凝土冻融腐蚀耦合作用下的渐进性劣化机理并建立损伤演化的理论模型,提出用于研究其微观特性的随机损伤离散元建模方法。结果表明,纤维风积沙混凝土质量损失率随冻融次数增加而逐渐增大,且在冻融60次后显著增加,高浓度盐液可使得混凝土的质量损失率提高3倍以上。基于试验数据提出了冻融耦合作用下的力学特征参数计算公式,得出抗压强度和弹性模量最大衰减65%和48.5%。盐侵腐蚀产物的膨胀力及冻融循环的作用力进一步削弱了局部结构的完整性,可形成易剥落型碎屑。提出的随机损伤本构模型计算结果误差率少于6%,并基于离散元二次开发分析得出盐侵-冻融环境下试样受轴向荷载作用时破碎严重,单位时间内最大裂缝数量变幅为69.8%,引起的总裂纹数最大变幅为23.7%,模型可以有效表征纤维风积沙混凝土在盐侵-冻融环境下内部的碎裂加剧及损伤累积状态。研究成果可为西北盐碱荒漠区混凝土结构设计及材料优化提供参考。
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关键词
风积沙混凝土
盐侵冻融
物理力学特性
本构方程
离散元损伤模型
多尺度特性
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Keywords
wind-deposited sand concrete
salt intrusion freezing and thawing
physical-mechanical properties
constitutive equation
discrete element damage modeling
multiscale properties
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分类号
TU37
[建筑科学—结构工程]
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