西部盐渍土地区混凝土耐久性试验研究及寿命预测

摘要

混凝土耐久性对于混凝土结构的服役寿命、后期加固维修具有重要的影响。针对西部盐渍土地区混凝土服役寿命短、后期维护费用高等一系列问题，本文依托国家自然基金“西部盐渍土地区基于硫酸盐腐蚀的混凝土耐久性寿命预测研究”，选取了酒泉、西安两个具有典型盐渍土特性的地区进行现场暴露试验，同时深刻总结分析影响混凝土耐久性的因素，结合两地气候特点和现场环境，设计了基于室外暴露地区的室内加速试验。选择相对质量评价参数、相对动弹性模量评价参数及综合损伤评价参数作为评价指标，结合SEM、EDS、XRD微观方法以揭示西部盐渍土地区混凝土腐蚀劣化机理。在此基础之上，利用室内、室外耐久性变化规律，采用K值法进行了现场暴露环境下的寿命预测，主要完成以下科研工作并取得相应的结果： （1）基于酒泉地区的气候特点及腐蚀环境情况，设计室内加速试验，综合考虑干湿循环、离子腐蚀及太阳辐射等影响因子，通过相对质量评价参数、相对动弹性模量评价参数及综合评价参数得到C30、C40、C50三种强度等级的混凝土在多因素耦合作用下的耐久性变化规律：混凝土的相对质量评价参数?1，相对动弹性模量评价参数?2在初期均出现上升，随后下降段速率越来越快，对比看出水胶比越小，混凝土的耐久性能越好。 （2）将三种强度等级混凝土暴露在具有典型盐渍土特性的酒泉、西安两地，并定期进行无损检测，分析两端混凝土耐久性变化规律，得到：酒泉、西安地区暴露环境下混凝土?1、?2变化值都不大，并且两端相对动弹性模量评价参数相差较大，暴露在空气中的一端动弹参数明显下降速率要比另一端的慢，且长端的动弹性模量评价参数比A、B端的变化幅度都要小。两类盐渍土地区，酒泉地区的耐久性损伤严重，西安地区相对较轻。 （3）基于室内加速试验，通过对酒泉、西安地区室外暴露下混凝土利用加速系数K值法进行寿命预测，最终得出C50混凝土的寿命最长，且C50与C40混凝土的寿命相近，C30混凝土的寿命则相差较大。且水胶比越小，混凝土耐久性能越好，服役寿命越长，这是由于水胶比越小的混凝土内部孔隙越少，结构越密实，具有更加良好的抗腐蚀能力。酒泉地区的服役寿命明显低于西安地区的寿命； （4）室内外试验结束后，通过微观电镜可以看到，混凝土内生成许多杆状、片状晶体，应为钙矾石、石膏等物质，这些产物前期降低混凝土内部孔隙率，宏观表现为性能增强，后期混凝土经受这些产物膨胀应力不断增大，直至超越混凝土应力极限，使得混凝土原有孔隙开始胀大贯通，贯通的裂缝促进反应进一步发生，劣化速率不断加快，最终达到失效状态。

目录

声明

第 1章绪论

1.1课题研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.2.1国外研究现状

1.2.2国内研究现状

1.3盐类侵蚀研究进展

1.4混凝土寿命预测研究情况

1.5研究内容及方法

1.5.1研究内容

1.5.2研究方法

1.6技术路线

第 2章试验原材料及设计方案

2.1试验原材料

2.1.1水泥

2.1.2粗骨料

2.1.3细集料

2.1.4矿物掺合料

2.1.5外加剂

2.1.6水

2.2配合比设计

2.3试验方案

2.3.1基于酒泉、西安地区的混凝土现场暴露试验

2.3.2基于室外环境的室内加速试验

2.3.3试验制度

2.3.4混凝土力学性能试验

2.3.5评价参数选取

2.4本章小结

第 3章室内大循环条件下混凝土耐久性研究

3.1引言

3.2不同配合比混凝土相对质量评价参数结果分析

3.3不同配合比混凝土相对动弹性模量评价参数结果分析

3.3.1不同配合比混凝土A端相对动弹性模量评价参数结果分析

3.3.2不同配合比混凝土B端相对动弹性模量评价参数结果分析

3.3.3不同配合比混凝土L端相对动弹性模量评价参数结果分析

3.4不同配合比混凝土综合参数结果分析

3.5抗压强度结果分析

3.6本章小结

第 4章酒泉地区室外暴露试验耐久性试验结果分析

4.1引言

4.2不同配合比混凝土相对质量评价参数结果分析

4.3不同配合比混凝土相对动弹性模量评价参数结果分析

4.3.1不同配合比混凝土A端相对动弹性模量评价参数结果分析

4.3.2不同配合比混凝土B端相对动弹性模量评价参数结果分析

4.3.3不同配合比混凝土L端相对动弹性模量评价参数结果分析

4.4不同配合比混凝土综合参数结果分析

4.5物理力学性能

4.5.1酒泉地区混凝土试验前后抗压强度对比

4.5.2酒泉地区混凝土试验前后抗折强度对比

4.6本章小结

第 5章西安地区室外暴露试验耐久性试验结果分析

5.1引言

5.2不同配合比混凝土相对质量评价参数结果及分析

5.3不同配合比混凝土相对动弹性模量评价参数结果分析

5.3.1不同配合比混凝土A端相对动弹性模量评价参数结果分析

5.3.2不同配合比混凝土B端相对动弹性模量评价参数结果分析

5.3.3不同配合比混凝土L端相对动弹性模量评价参数结果分析

5.4物理力学性能

5.4.1西安地区混凝土试验前后抗压强度对比

5.4.2西安地区混凝土试验前后抗折强度对比

5.5本章小结

第 6章腐蚀环境下混凝土表观性能变化及微观机理分析

6.1引言

6.2各配合比混凝土不同环境下的表观变化特点分析

6.3.1室内混凝土微观分析

6.3.2酒泉地区混凝土微观分析

6.3.3西安地区混凝土微观分析

6.4机理分析

6.4.1硫酸盐腐蚀

6.4.2氯离子腐蚀

6.4.3碳酸盐腐蚀

6.4.4本试验混凝土机理分析

6.5本章小结

第 7章基于K值的室外混凝土寿命预测

7.1引言

7.2酒泉地区各配合比混凝土相对质量评价参数拟合函数

7.3酒泉地区各配合比混凝土服役寿命预测

7.3.1 W/C=0.3组混凝土服役寿命

7.3.2 W/C=0.4组混凝土服役寿命

7.3.3 W/C=0.5组混凝土服役寿命

7.4西安地区各配合比混凝土相对质量评价参数拟合函数

7.5西安地区各配合比混凝土服役寿命预测

7.5.1 W/C=0.3组混凝土服役寿命

7.5.2 W/C=0.4组混凝土服役寿命

7.5.3 W/C=0.5组混凝土服役寿命

7.6本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

致谢

附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录

附录B 攻读学位期间所参与的项目基金及项目