CN113820349A - 一种赤泥基轻质土的冻融循环测试方法及抗冻性评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种赤泥基轻质土的冻融循环测试方法及抗冻性评价方法。一种赤泥基轻质土的冻融循环测试方法，是将赤泥基轻质土进行冻结和融化的冻融循环测试，其中融化测试是在20℃～24℃且通风的条件下维持16小时～20小时。一种赤泥基轻质土的抗冻性评价方法，包括以下步骤：将赤泥基轻质土按照该冻融循环测试方法进行冻融循环测试，再采用强度损失率和平均质量损失率对赤泥基轻质土的抗冻性进行评价。本发明提供的冻融循环测试方法能够模拟赤泥基轻质土的实际工况，以此为基础的抗冻性评价方法可以获得与实际更为接近的实验结果，可以更好地指导赤泥基轻质土施工的工程建设。

Description

一种赤泥基轻质土的冻融循环测试方法及抗冻性评价方法

技术领域

本发明涉及土木工程技术领域，特别涉及一种赤泥基轻质土的冻融循环测试方法及抗冻性评价方法。

背景技术

随着我国交通量的日益增长及城市改扩建规模的快速推进，道路工程建设对社会的发展起着越来越重要的作用。泡沫轻质土是现阶段较为主流的新型建筑节能材料，以泡沫剂水溶液为主要原材料，通过机械方法将其制成泡沫，将该半成品加入其他浆料中(包含硅质材料、钙质材料、外加剂等)，给予充分的搅拌处理，满足质量要求后出厂，浇筑成型。泡沫轻质土具有自重轻、流动性好、性能稳定、直立性强、强度高且对环境影响低的优点，目前已广泛应用于道路、地下工程、市政建筑等土木工程建设领域。

由于季节更替的影响，路基土体往往会经受低温时的冻结与升温后的融化，这种现象在我国北方季冻地区尤为明显。冻融循环作用对路基工作性能的影响主要表现在冬季低温时，土体中的孔隙水在负温作用下冻结成冰，导致土体体积膨胀，同时由于周围未冻区的水在各种势梯度的作用下向冻结面聚集，进一步增加冻胀现象；土中孔隙在冻胀作用下体积逐渐增加并联通成裂缝，破坏了土体原有结构；而在夏季升温后，路基土体中的冻结层开始融化，部分融化的水不能及时排出，导致土体吸水饱和，土壤颗粒间的摩阻力下降直至消失，土体软化，强度降低。反复冻融作用会造成路基的翻浆、冒泥、冻胀等病害现象，严重影响路基的正常服役。

目前，轻质土的冻融循环试验在工程规范中一般采用湿冻后放入恒温水箱中进行融化。但根据长期工程监测结果显示，该方法并不能准确地模拟实际环境中赤泥基轻质土基层材料的冻融情况。在实际工程中，可能会出现水分尚未完全排出赤泥基轻质土基层便遭遇冷空气，水分冻结在结构层中，随着天气变暖水分融化并逐渐排出结构层的情况。这种情况对赤泥基轻质土的抗冻性要求更高，所以现行的冻融循环试验方法测出的抗冻性能偏高，并不能很好地指导实际工程建设。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的上述技术问题之一。为此，本发明的目的之一在于提供一种赤泥基轻质土的冻融循环测试方法，本发明的目的之二在于提供一种基于这种冻融循环测试方法进行赤泥基轻质土的抗冻性评价方法。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：

本发明的第一方面提供了一种赤泥基轻质土的冻融循环测试方法，是将赤泥基轻质土进行冻结和融化的冻融循环测试，其中融化测试是在20℃～24℃且通风的条件下维持16小时～20小时。

现有技术冻融循环中融化过程为在恒温水箱中进行，其不能很好地模拟工程的实际工况。在本发明中，通过控制赤泥基轻质土在冻融循环测试中融化过程的测试条件，即在20℃～24℃且通风的条件下维持16小时～20小时，能很好地模拟工程实际中水分尚未完全排出赤泥基轻质土基层便遭遇冷空气，水分冻结在结构层中，随着天气变暖水分融化并逐渐排出结构层的工况，与实际情况更加接近，可以更好地指导工程建设。

优选的，这种赤泥基轻质土的冻融循环测试方法中，融化测试的时间为17小时～19小时；进一步优选的，融化测试的时间为18小时。

优选的，这种赤泥基轻质土的冻融循环测试方法中，所述融化测试是将赤泥基轻质土底部架空放置在可鼓风的恒温烘箱中进行。将赤泥基轻质土底部架空放置，能有效避免实验过程中试件中的水分融化聚集在赤泥基轻质土底部对其性能产生影响，从而影响最终结果的准确性。

优选的，这种赤泥基轻质土的冻融循环测试方法中，所述冻结测试是将赤泥基轻质土先在真空下进行饱水处理，再进行冰冻处理。先在真空下饱水处理，有利于水分充分填充赤泥基轻质土的空隙，有利于在冻融循环过程中准确测出冰荷载对其性能的影响。

优选的，这种赤泥基轻质土的冻融循环测试方法中，所述冻结测试具体是：将赤泥基轻质土先在真空下饱水处理15分钟～20分钟，再在-20℃～-16℃下冰冻8小时～12小时。

优选的，所述冻结测试中，真空度为93.4KPa～100.2KPa；进一步优选的，真空度为95.2KPa～98.4KPa。

优选的，这种赤泥基轻质土的冻融循环测试方法中，所述冻融循环测试前，还包括将赤泥基轻质土进行密闭养护的步骤。

优选的，这种赤泥基轻质土的冻融循环测试方法中，所述密闭养护的温度为18℃～22℃。

优选的，这种赤泥基轻质土的冻融循环测试方法中，所述密闭养护的时间为25天～30天；进一步优选的，密闭养护的时间为27天～29天。

优选的，这种赤泥基轻质土的冻融循环测试方法中，所述密闭养护是在标准养护室中进行。

优选的，这种赤泥基轻质土的冻融循环测试方法中，所述赤泥基轻质土的赤泥质量含量为40％～60％；进一步优选的，赤泥基轻质土的赤泥质量含量为45％～55％。

优选的，这种赤泥基轻质土的冻融循环测试方法中，所述赤泥基轻质土的密度为800kg/m³～1200kg/cm³；进一步优选的，赤泥基轻质土的密度为900kg/m³～1100kg/cm³。

优选的，这种赤泥基轻质土的冻融循环测试方法中，所述赤泥基轻质土的含水率为25％～30％。所述的含水率是将赤泥基轻质土在50℃下烘干至恒重测得。

优选的，这种赤泥基轻质土的冻融循环测试方法中，所述赤泥基轻质土为规格是100mm×100mm×100mm的正方体试件。

优选的，这种赤泥基轻质土的冻融循环测试方法具体包括以下步骤：

1)制备赤泥基轻质土试件；

2)将赤泥基轻质土试块进行密闭养护；

3)将密闭养护后的试件进行冻结测试；

4)将冻结测试后的试件进行融化测试，融化测试是在20℃～24℃且通风的条件下维持16小时～20小时。

本发明的第二方面提供了一种赤泥基轻质土的抗冻性评价方法，包括以下步骤：

将赤泥基轻质土按照本发明第一方面所述的方法进行冻融循环测试，再采用强度损失率△f_c和平均质量损失率△W_n对赤泥基轻质土的抗冻性进行评价，计算公式分别如下：

式(1)中，△f_c——N次冻融循环后的试件抗压强度损失率，％；

f_c0——对比用的一组试件的抗压强度测定值，MPa；

f_cn——经N次冻融循环后的一组试件抗压强度测定值，MPa；

式(2)中，△W_ni——N次冻融循环后第i个试件的质量损失率，％；

W_0i——冻融循环试验前第i个试件的质量，g；

W_ni——N次冻融循环后第i个混凝土试件的质量，g；

式(3)中，△W_n——N次冻融循环后一组试件的平均质量损失率，％；

△W_ni——N次冻融循环后第i个试件的质量损失率，％；

W_ni——N次冻融循环后第i个混凝土试件的质量，g；

当△f_c≤25％且△W_n≤5％时，判定赤泥基轻质土的抗冻融循环次数，评价赤泥基轻质土的抗冻性。

本发明的有益效果是：

本发明提供的冻融循环试验方法能够模拟赤泥基轻质土的实际工况，以此为基础的抗冻性评价方法可以获得与实际更为接近的实验结果，可以更好地指导赤泥基轻质土施工的工程建设。

具体实施方式

以下通过具体的实施例对本发明的内容作进一步详细的说明。实施例中所用的原料、试剂或装置如无特殊说明，均可从常规商业途径得到，或者可以通过现有技术方法得到。除非特别说明，试验或测试方法均为本领域的常规方法。多次是指两次或者两次以上。

以下的实施例均是采用赤泥含量为50wt％，密度1000kg/m³的赤泥基轻质土试件进行试验。

本发明的一个实施例提供了一种赤泥基轻质土冻融循环的测试方法，具体包括以下步骤：

S1：制备规格为100mm×100mm×100mm的正方体赤泥基轻质土试件；

S2：将步骤1制得的试件放入标准养护室中，进行密闭养护28天，其中养护室的条件为温度20±2℃；

S3：将养护完的试件在真空度为99kPa下饱水18min；

S4：将饱水后的试件在-18℃下冰冻10h；

S5：将冰冻后的试件放在架子上即底部架空置于22±2℃且保持通风的恒温烘箱中18h，其中架子下面放一个托盘用于接融化流出的水。

本发明的另一个实施例提供了一种基于上述冻融循环测试方法的赤泥基轻质土抗冻性的评价方法，具体包括：

按照上述实施例的冻融循环测试方法，进行多次冻融循环，测定并计算材料的抗冻性指标△f_c，计算公式如下：

式(1)中：△f_c——N次冻融循环后的试件抗压强度损失率(％)，精确至0.01；

f_c0——对比用的一组试件的抗压强度测定值(MPa)，精确至0.01MPa；

f_cn——经N次冻融循环后的一组试件抗压强度测定值(MPa)，精确至0.01MPa。

对比用的一组试件的抗压强度测定值是指到达龄期的试块的抗压强度值。

同时采用平均质量损失率△W_n进行评价，其计算公式如下：

式(2)中，△W_ni——N次冻融循环后第i个试件的质量损失率(％)，精确至0.01；

W_0i——冻融循环试验前第i个试件的质量(g)；

W_ni——N次冻融循环后第i个混凝土试件的质量(g)。

式(3)中，△W_n——N次冻融循环后一组试件的平均质量损失率(％)，精确至0.01；

△W_ni——N次冻融循环后第i个试件的质量损失率(％)，精确至0.01；

W_ni——N次冻融循环后第i个混凝土试件的质量(g)；

本例中N为3。

本实施例中，将赤泥基轻质土试件进行冻融循环试验，每次冻融循环后对其质量进行测量，结果如表1表示，试验后各指标测定结果如表2所示。

表1 冻融循环试验后试件质量测量结果

表2 冻融循环试验后试件各指标测定结果

从以上的测试结果可以看出，以△f_c≤25％且△W_n≤5％为判断依据，本实施例赤泥基轻质土试件的抗冻性能可满足15次冻融循环，与实际工程中得出的结论一致，说明本实施例的冻融循环测试方法及评价方法更可靠。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种赤泥基轻质土的冻融循环测试方法，其特征在于：将赤泥基轻质土进行冻结和融化的冻融循环测试，其中融化测试是在20℃～24℃且通风的条件下维持16小时～20小时。

2.根据权利要求1所述的冻融循环测试方法，其特征在于：所述融化测试是将赤泥基轻质土底部架空放置在可鼓风的恒温烘箱中进行。

3.根据权利要求1所述的冻融循环测试方法，其特征在于：所述冻结测试是将赤泥基轻质土先在真空下进行饱水处理，再进行冰冻处理。

4.根据权利要求3所述的冻融循环测试方法，其特征在于：所述冻结测试具体是：将赤泥基轻质土先在真空下饱水处理15分钟～20分钟，再在-20℃～-16℃下冰冻8小时～12小时。

5.根据权利要求4所述的冻融循环测试方法，其特征在于：所述冻融循环测试前，还包括将赤泥基轻质土进行密闭养护的步骤。

6.根据权利要求5所述的冻融循环测试方法，其特征在于：所述密闭养护的温度为18℃～22℃，所述密闭养护的时间为25天～30天。

7.根据权利要求1至3任一项所述的冻融循环测试方法，其特征在于：所述赤泥基轻质土的赤泥质量含量为40％～60％。

8.根据权利要求1至3任一项所述的冻融循环测试方法，其特征在于：所述赤泥基轻质土的密度为800kg/m³～1200kg/cm³。

9.根据权利要求1至3任一项所述的冻融循环测试方法，其特征在于：所述赤泥基轻质土为规格是100mm×100mm×100mm的正方体试件。

10.一种赤泥基轻质土的抗冻性评价方法，其特征在于：包括以下步骤：

将赤泥基轻质土按照权利要求1至9任一项所述的方法进行冻融循环测试，再采用强度损失率△f_c和平均质量损失率△W_n对赤泥基轻质土的抗冻性进行评价，计算公式分别如下：

式(1)中，△f_c——N次冻融循环后的试件抗压强度损失率，％；

f_c0——对比用的一组试件的抗压强度测定值，MPa；

f_cn——经N次冻融循环后的一组试件抗压强度测定值，MPa；

式(2)中，△W_ni——N次冻融循环后第i个试件的质量损失率，％；

W_0i——冻融循环试验前第i个试件的质量，g；

W_ni——N次冻融循环后第i个混凝土试件的质量，g；

式(3)中，△W_n——N次冻融循环后一组试件的平均质量损失率，％；

△W_ni——N次冻融循环后第i个试件的质量损失率，％；

W_ni——N次冻融循环后第i个混凝土试件的质量，g；

当△f_c≤25％且△W_n≤5％时，判定赤泥基轻质土的抗冻融循环次数，评价赤泥基轻质土的抗冻性。