【摘 要】
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随着公路工程建设的飞速发展,我国在季冻区和永冻区都修建了大量的公路,但是由于季冻区恶劣的气候环境,导致公路工程的建设、维修和养护都面临着巨大的考验。高聚物注浆技术作为一种十分成熟的技术已经广泛的应用于非冻土区道路的非开挖维修中,但其在反应的过程中会放出大量的热量,如若应用于季冻区将会破坏周围土层的热力学平衡,影响路基的稳定性。低放热高聚物注浆材料是一种新型的材料,它可以降低在反应过程中放出的大量热
【基金项目】
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广东省引进创新创业团队项目(2016ZT06N340);
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随着公路工程建设的飞速发展,我国在季冻区和永冻区都修建了大量的公路,但是由于季冻区恶劣的气候环境,导致公路工程的建设、维修和养护都面临着巨大的考验。高聚物注浆技术作为一种十分成熟的技术已经广泛的应用于非冻土区道路的非开挖维修中,但其在反应的过程中会放出大量的热量,如若应用于季冻区将会破坏周围土层的热力学平衡,影响路基的稳定性。低放热高聚物注浆材料是一种新型的材料,它可以降低在反应过程中放出的大量热量,减少热力学因素对路基稳定性的影响。季冻区的道路时常会受到冻融循环的作用,这种作用是否会对低放热高聚物注浆材料的力学性能产生影响亟待研究。因此,开展冻融循环条件下低放热高聚物注浆材料力学性能的研究就尤为重要。本文基于低放热高聚物注浆材料冻融循环试验,研究了冻融损伤机理与冻融循环作用对力学性能的影响,并建立了低放热高聚物注浆材料冻融损伤模型。主要研究内容和成果如下:(1)开展了不同密度的低放热高聚物注浆材料冻融循环试验,总结了吸水率随冻融次数的变化规律,对经历不同次数冻融循环作用的试件进行了扫描电镜处理,揭示其冻融损伤机理。结果表明:试件的吸水率随冻融次数呈现先增大后逐渐减小的趋势,呈非线性关系;扫描电镜的结果显示材料的冻融损伤是一种随机损伤,应用随机损伤的理论模型描述最为恰当。(2)开展了冻融循环后低放热高聚物注浆材料力学性能试验,测量不同密度不同冻融次数下材料的动弹性模量、抗压强度和抗拉强度,总结了冻融次数与动弹性模量、冻融损伤度的关系,建立了不同密度的材料力学性能与冻融次数间的关系。结果表明:材料的冻融损伤度随着冻融次数的增加线性增大;材料的抗压强度和抗拉强度会随着密度的增大而增大,随着冻融次数的增大而减小;材料的压缩应力曲线有较明显的三阶段特征,而拉伸应力曲线的弹性变形阶段不明显。(3)基于Weibull概率分布函数,建立了基于冻融损伤度和强度的低放热高聚物注浆材料冻融损伤模型和力学衰减模型,并推导了强度与冻融损伤度之间的关系。通过对试验数据的拟合,结果表明模型的准确性良好。开展低放热高聚物注浆材料在冻融循环条件下的力学性能试验研究,推导冻融损伤模型,为低放热高聚物注浆材料在季冻区道路非开挖修复的应用提供了理论基础,为季冻区冻融循环环境下低放热高聚物注浆材料损伤过程及寿命预测提供了良好的理论参考。
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