盐水侵蚀和冻融对混凝土性能的影响研究

摘要

混凝土的耐久性研究具有深远的意义，从材料角度研究混凝土耐久性主要针对混凝土中存在的腐蚀、冻融、碳化及钢筋锈蚀等问题，实际环境中常常是多种腐蚀环境共存，故要考虑多因素损伤的混凝土性能分析。北方寒冷地区的海工混凝土结构中均会遭受冻融循环和海水侵蚀两种破坏形式，混凝土的抗冻融性是反映混凝土耐久性的重要指标之一，海水侵蚀是海工混凝土最广泛的劣化形式，结合两种破坏对海工混凝土劣化研究有重要的理论和工程实践意义。本文从海水侵蚀和冻融破坏的机理分析出发，利用正交设计的方法研究了水胶比、粉煤灰和矿粉掺量对混凝土抗海水侵蚀性能的影响规律；并在该规律的引导下，调整胶凝材料组分比例，对混凝土在分别经历淡水和海水冻融循环后其性能的发展变化规律进行分析。研究表明： ⑴水胶比是影响混凝土抗海水侵蚀性能的显著因素，双掺粉煤灰和矿渣粉有利于改善混凝土的抗海水侵蚀性能，且当胶凝组分中掺入15％的粉煤灰和20％的矿粉时，混凝土的抗海水侵蚀性能最佳。 ⑵随着海水冻融循环次数的增加，混凝土的外观破损程度增加，质量和动弹性模量下降愈快，抗压强度和抗氯离子渗透性能衰减更厉害；相对于淡水冻融，海水冻融破坏要更严重，而且水胶比越大，混凝土对海水冻融破坏要更加敏感；在快速冻融和海水侵蚀并存的过程中，冻融破坏是混凝土结构劣化的主导因素。 ⑶复掺矿物掺合料的低水胶比混凝土，其胶凝材料体系的各组分比例对抗海水冻融性能的有一定影响。当粉煤灰和矿渣粉的掺量依次占15％和20％时，混凝土的微观结构体系得到有效改善，其抗海水冻融性能最佳。

目录

文摘

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第1章绪论

1.1当前混凝土耐久性研究背景

1.2盐冻环境下混凝土的破坏研究

1.2.1混凝土盐冻破坏研究进展

1.2.2影响混凝土抗冻性能的因素

1.2.3混凝土冻融损伤的表征手段

1.3本课题的提出及主要工作

1.3.1课题的提出

1.3.2论文的主要内容

第2章混凝土受海水冻融破坏机理分析

2.1海水侵蚀混凝土机理

2.1.1硫酸盐侵蚀混凝土机理

2.1.2氯盐侵蚀混凝土机理

2.1.3镁盐侵蚀混凝土机理

2.1.4多种离子共同侵蚀混凝土机理

2.2混凝土冻融破坏机理

2.2.1静水压假说

2.2.2渗透压假说

2.3海水侵蚀与冻融对混凝土的复合效应

第3章混凝土抗海水侵蚀影响因素分析

3.1试验材料

3.2试验方案

3.2.1目前典型的侵蚀方法与评价指标

3.2.2本试验采用的侵蚀方法与评价指标

3.2.3人工海水的配制

3.2.4正交试验设计参数的选取

3.3试验结果

3.4结果分析

3.4.1相对抗折强度影响因素分析

3.4.2相对抗压强度影响因素分析

3.4.3双指标综合分析-功效系数法

3.5本章小结

第4章海水冻融对混凝土性能的影响

4.1试验材料

4.2试验方案

4.2.1试验方法

4.2.2测试指标与方法

4.2.3冻融试验条件

4.2.4试件的制备

4.3水泥混凝土冻融试验结果与分析

4.3.1外观形貌分析

4.3.2质量损失

4.3.3动弹性模量变化

4.3.4力学性能变化

4.3.5抗渗透性能变化

4.4复掺矿物掺合料混凝土冻融试验结果与分析

4.4.1外观形貌分析

4.4.2质量损失

4.4.3动弹性模量变化

4.5本章小结

第5章海水冻融对混凝土损伤程度预测研究

5.1引言

5.2冻融破坏损伤程度评估手段

5.2.1已有的评估预测原理

5.2.2本章采用的评估方法

5.3海水冻融破坏损伤程度预测手段

5.3.1灰色系统的概念与原理

5.3.2 GM(1，1)模型的建立

5.4损伤程度评估及预测结果分析

5.4.1损伤程度计算结果

5.4.2损伤程度预测结果及分析

5.4.3精度分析与模型修正

5.5本章小节

第6章结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

致谢

附录