盐冻环境下桥面铺装混凝土耐久性的研究

摘要

水泥混凝土因强度高、稳定性好、经济效益高等优点，目前在我国交通行业尤其是桥面铺装领域得到广泛应用。但为了消除北方寒冷地区的路面结冰状况，普遍进行除冰盐撒布，结果造成水泥混凝土铺装层强度迅速衰减，影响公路的安全通行能力。本文首先通过统计分析天水市气象数据，并结合路面盐浓度确定试验条件；其次，进行SAC、JS、P.O混凝土适配，并分别将三种混凝土置于质量浓度为0、2%、3.5%、5%的NaCl溶液中进行快速冻融循环试验，分析不同条件下混凝土的冻融损伤发展规律；再次，对混凝土进行电通量及氯离子扩散系数测定试验，探讨其抗氯离子侵蚀能力并对两种试验方法下的数据进行相关性分析，为进一步揭示混凝土耐久性能规律提供依据；最后，通过孔结构测试和扫描电镜观察，对不同混凝土在盐冻环境下的内部损伤发展机理进行分析，以期系统性研究盐冻环境下桥面铺装混凝土耐久性。
　　试验结果表明：（1）随着冻融次数的增加，混凝土的抗压强度及相对动弹性模量均逐渐衰减，相比于盐冻，水冻下混凝土并未发生明显质量变化，破坏速度缓慢且程度低。盐浓度对混凝土的破坏程度表现为3.5%＞5%＞2%＞0%。两种环境下的混凝土抗冻性能均为P.O＞JS＞SAC，这与胶粉的高聚性、硅灰的细集料效应和火山灰效应关系密切，相比于水冻破坏，盐冻中的混凝土表现出明显的浆体脱落、并伴有白色晶体析出。
　　（2）随着龄期的增长，混凝土的电通量及氯离子扩散系数逐渐降低，氯离子扩散系数法的试验结果更具敏感性，对两者进行线性拟合，得到相关系数0.64925。强度高的混凝土表现为电通量与氯离子扩散系数值均偏低，说明混凝土强度越高、其内部结构越密实，抵抗氯离子渗透性能更好。28d与56d两种龄期的不同类型混凝土，渗透结果均为SAC＞JS＞P.O，说明相比于胶粉的物理填充及高粘结性，硅灰的二次水化效应对抗渗性提高更具优势，相比于28d强度，P.O56d强度增长达14%，而SAC、JS仅增长3%～4%，这与不同种类混凝土相同龄期下水化程度差异有关。
　　（3）硅灰及胶粉的掺入直接从孔结构方面影响混凝土性能，且不同胶凝材料组成中硅灰的作用效应存在差别。相同水灰比下，不同种类的混凝土气泡数量、平均气泡半径、气泡间隔系数间的发展规律较为一致，含气量及气泡径分布发展不明显；对比三种混凝土的抗压强度及耐久性指数，P.O均表现出明显优势，这与硅灰的二次水化效应有直接关系，同时耐久性指数随着气泡间隔系数的降低及气泡数量的增多而增大，抗压强度则随着平均气泡半径减小而提高。通过SEM观察发现，冻融后的混凝土结构均从致密逐渐发展到松散以至破坏，其中SAC结构最为松散，P.O致密性最好。SAC与JS内部的盐冻腐蚀物AFt与Fridel盐明显增多，这与该类水泥基内部SO3与C3A含量较高有关，从而对混凝土结构产生更为严重的剥蚀破坏。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究的背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文的研究目的及内容

第二章 原材料性能与试验方法

2.1 原材料及试验设备

2.2 试验方法

第三章 试验方案设计

3.1 天水市气象数据分析

3.2 氯盐侵蚀分析

3.3 混凝土配合比设计

第四章 不同条件下混凝土抗冻性变化规律研究

4.1 水冻环境中混凝土的抗冻性

4.2 盐冻环境中混凝土的抗冻性

4.3 小结

第五章 混凝土抗氯离子渗透性能分析

5.1 电通量试验结果及分析

5.2 RCM试验结果及分析

5.3 电通量试验和RCM试验结果的相关性分析

5.4 小结

第六章 盐冻条件下混凝土的内部损伤微观机理研究

6.1 孔结构试验分析

6.2 硬化浆体SEM分析

6.3 小结

第七章 结论与展望

7.1 结论

7.2 展望

参考文献

致谢

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