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水泥仿木护栏土层产生冻胀变形的机理

2020-12-04

  使水泥仿木护栏土层产生冻胀变形的原因很多, 土的分散性, 土颗粒的矿物成分和交换离子特性, 土中所含的水分的多少, 便水产生冻结的温度, 还有土中所含的盐分, 都决定着土层在自然冻结期内是否会生冻胀, 而我们知道, 土的冻胀是由于土中水分冻结, 可见水分是水泥护栏冻胀的初要条件, 而土中水分的多少是影响冻胀的基本因素。

  存在于水泥护栏的液态水分为结合水和自由水两大类, 结合水又分为强结合水和弱结合水两种, 强结合水紧靠土粒表西, 不能传递静水压力, 由于受到电分子吸引力较强, 强结合水相当牢靠的结合在土杜表面, 性质接近于固体, 弱结合水紧靠引水外围形成一层结合水膜, 也不能传递静水压力, 但水膜较厚的弱句邻近较薄的水膜缓慢转移, 且共离土粒表西越远, 受到的电分子吸引力您小, 并逐步过渡到自由水, 由于土中水受到电分子吸引力大小不同, 其结冰的温度也不同, 强结合水的结冰温度为-78℃, 弱结合水的外层在-0.5℃即可冻结, 而越靠近土粒表面, 其结冰温度越低, 大约在-20℃~-30℃才能冻结。

  当土层温度降至0℃时, 水泥仿木护栏里孔隙中的自由水, 先冻结成冰晶体, 随着温度的进一步下降, 弱结合水的外层也冻结成冰, 从而使土粒吸附的结合水膜减薄, 土粒产生过剩的吸引力, 而结合水膜的减薄, 又使膜中的粒子浓度增加而产生渗附压力, 这样在土层的冻结峰面就产生了压力差, 在这个压力差的作用下, 冻结峰面下部的未冻结水被吸引到冻结峰面处, 并被冻结为冰晶, 使未冻结水不断向上输运, 形成水的上升通道, 随着土层温度的持续降低, 冻结峰面向下发展, 上一过程被重复进行, 因为同质量的冰的体积要大于水的体积, 所以, 当水泥仿木护栏中的水分冻结为冰的体积大于水泥护栏孔隙的体积时, 土层便会产生冻胀。

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