早龄期受冻水泥基材料的孔结构、抗渗性和强度研究

摘要

混凝土的早期冻害会造成其内部孔结构的严重损伤，而混凝土的孔结构特征强烈地影响着混凝土材料的抗渗性能和力学性能。研究孔隙微观结构的变化，探讨早期受冻环境下混凝土的强度和抗渗性能的发展规律，掌握早期冻害的作用过程具有重要的理论意义和工程应用价值。
　　本文将分形理论应用到早期受冻水泥基材料的研究中，根据分形维数的无标度性对孔径进行自主划分，并验证分形维数的物理意义即定量描述孔结构的复杂程度。研究了早期受冻条件下，不同试验因素的水泥基材料氯离子扩散和强度的发展变化规律，并基于孔结构给出了变化规律的内在机制，研究了早期受冻温度对水泥基材料孔结构发展规律的影响，并阐述了早期冻害的作用过程。
　　试验结果表明，早期受冻水泥基材料的孔结构具有明显的分形特性，利用无标度性对孔径进行自主划分，发现其孔径范围不受试验因素的影响，但净浆和砂浆的孔径分布并不相同。
　　在早期受冻的条件下，对于预养24h的净浆，10～350nm的孔径影响早期强度增长，350～6000nm的孔径影响后期强度的增长；对于预养24h的砂浆而言，10～2000nm的孔径是影响强度的主要因素；预养不充分对净浆强度造成的损失非常大，并且预养24h后大于6000nm的孔径基本趋于稳定；而砂浆中大于2000nm的孔径在影响强度的同时，也受预养时间的影响，同样预养24h之后该范围内的孔径趋于稳定。
　　每个区域内的孔径对水泥基材料的抗渗性能都有一定的影响，对于预养24h的砂浆，10～100nm范围内孔径作用效果更大，而对于预养24h的净浆，10～6000nm范围内的孔径则是影响氯离子扩散系数的主要因素。
　　早期受冻会改变水泥基材料内部的孔径分布，其中受冻温度会影响孔径的变化范围，研究发现早期受冻的作用过程是孔结构劣化和填补修复同时进行的过程，在这过程中液态水扮演着重要的角色，水分的迁移、冰晶的形成与扩散对孔结构造成了不可恢复的损失。

目录

第1章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3主要研究内容

第2章 早期受冻水泥基材料孔隙的分形特性

2.1试验原材料

2.2试验方法

2.3试验方案

2.4基于热力学关系提出的分形模型

2.5分形维数

2.6本章小结

第3章 早期受冻水泥基材料的抗渗性研究

3.1水泥净浆的抗渗性能

3.2水泥砂浆的抗渗性能

3.3本章小结

第4章 早期受冻水泥基材料的强度研究

4.1水泥净浆的强度研究

4.2水泥砂浆的强度

4.3本章小结

第5章 受冻温度对水泥基材料孔结构发展规律的影响

5.1水泥净浆

5.2水泥砂浆

5.3早期冻害作用过程分析

5.4本章小结

结论

参考文献

声明

致谢