海洋环境与高温耦合作用下混凝土耐久性的研究

摘要

混凝土结构的耐久性能与服役环境密切相关。在海洋环境中，混凝土会发生氯盐侵蚀，而在高温环境下，混凝土结构因材料失水孔隙增大，更容易受到海水氯化物的侵蚀，降低使用寿命。拟建的首钢二期工程位于寒冷地区的曹妃甸工业区，地下建筑物长期处于海水侵蚀环境中，并且二期焦化工程结构长期服役在高温环境下。结合首钢二期焦化工程混凝土结构服役环境特点，探索了海洋环境与高温耦合作用对混凝土耐久性能影响的规律。
　　试验制备了0.36、0.30和0.24三种水胶比的混凝土。首先，探究了200℃、300℃和500℃高温作用对混凝土抗压强度及抗氯离子渗透性能的影响。第二，将300℃和500℃高温后的混凝土进行快速冻融循环，测试其残余抗压强度、质量损失率、动弹模量和电通量等指标;同时将300℃高温后的混凝土进行硫酸盐干湿交替试验，并测试其残余抗压强度和电通量等指标，探索高温-冻融循环耦合作用及高温-硫酸盐干湿交替耦合作用下对混凝土耐久性的影响。最后，选择0.36水胶比的混凝土在300℃高温作用的混凝土工程上进行了应用。本论文选择0.36水胶比的混凝土，分别掺入NST防腐阻锈型高性能混凝土防水剂（简称:NST）和AN4000聚羧酸高性能减水剂(简称:AN4000)进行对比试验，来探究外加剂类别对高温作用后混凝土耐久性能的影响。试验结果表明:
　　(1)经200℃和300℃高温后，混凝土的抗压强度增高，抗氯离子渗透性下降;经500℃高温后，抗压强度和抗氯离子渗透性均降低。同等温度作用后，掺NST的混凝土与掺AN4000的混凝土相比，掺NST的混凝土耐久性高。
　　(2)高温-冻融循环耦合作用后，随冻融循环次数的增加，混凝土的残余抗压强度和动弹模量均呈下降趋势，质量损失率和电通量增大。相同冻融循环次数下，与300℃相比，500℃高温后的混凝土残余抗压强度和动弹模量低。作用温度和冻融循环次数相同时，掺NST的混凝土比掺AN4000的残余抗压强度、动弹模量和抗氯离子渗透性高。
　　(3)与硫酸盐干湿交替单一因素相比，硫酸盐干湿交替15d后，高温-硫酸盐干湿交替耦合作用下，混凝土的残余抗压强度增长，抗氯离子渗透性能下降;与高温作用单一因素相比，高温-硫酸盐干湿交替耦合作用下的混凝土残余抗压强度下降，抗氯离子渗透性能有所提高。
　　本论文的研究为首钢二期焦化工程混凝土的应用提供了实验支撑，为多因素耦合作用对混凝土耐久性的影响初步探明了规律。

目录

声明

摘要

第1章绪论

1．1研究背景

1．2国内外研究现状

1．2．1氯离子对混凝土耐久性能的影响

1．2．2冻融及高温对混凝土耐久性能的影响

1．2．3多因素耦合作用对混凝土耐久性能的影响

1．3高温损伤与环境侵蚀机理

1．3．1氯离子扩散渗透机理

1．3．2冻融循环破坏机理

1．3．3硫酸盐干湿交替侵蚀机理

1．3．4高温损伤机理

1．4本文主要研究内容

第2章高性能混凝土耐久性试验方案与试验方法

2．1试验方案

2．1．1试验原材料

2．1．2混凝土配合比

2．1．3试验内容

2．1．4试验制作与养护

2．2试验方法

2．2．1立方体抗压强度试验方法

2．2．2高温处理混凝土试验方法

2．2．3常温耐久性试验方法

2．2．4高温作用后的耐久性试验方法

2．3主要试验设备

2．4本章小结

第3章高温对混凝土耐久性的影响

3．1高温后的质量变化

3．1．1表观损伤

3．1．2自由含水率

3．1．3吸水率

3．1．4烧失率

3．2高温后的残余抗压强度

3．2．1温度的影响

3．2．2水胶比的影响

3．2．3外加剂的影响

3．3高温后的抗氯离子渗透性

3．3．1温度的影响

3．3．2配合比的影响

3．3．3外加剂的影响

3．4本章小结

第4章多因素耦合对混凝土耐久性的影响

4．1．1高温-冻融循环后的表观损伤

4．1．2高温-冻融循环后的残余抗压强度

4．1．3高温-冻融循环后的质量损失

4．1．4高温-冻融循环后的动弹模量

4．1．5高温-冻融循环后的抗氯离子渗透性

4．2高温-硫酸盐干湿交替对混凝土耐久性能的影响

4．2．1高温-硫酸盐干湿交替后的残余抗压强度

4．2．2高温-硫酸盐干湿交替后的抗氯离子渗透性

4．3本章小结

第5章首钢二期焦化工程应用实例

5．1工程概况

5．2环境与气候特点

5．3首钢工程混凝土结构耐久性设计

5．3．1结构耐久性设计规定

5．3．2混凝土材料耐久性设计要求

5．4实际工程应用

5．4．1技术方案

5．4．2混凝土生产与施工

5．4．3工程应用结果

5．5本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢

个人简历