盐碱干燥大温差环境下桥梁混凝土结构腐蚀机理与防护研究

摘要

西部盐碱地区自然环境的严酷，使各种建筑物材料的使用寿命严重降低。调查表明：大量已建的结构物在恶劣环境下遭到了不同程度的损毁，其速度正在加快。特别是建在西部盐碱地区的桥梁混凝土结构工程，在盐碱和其它因素的多重作用下，加剧了该地区桥梁建筑材料的侵蚀，桥梁建筑结构的正常“运行”受到威胁。如何确保该地区重要桥梁混凝土工程的耐久性和长寿命，不仅是重大科学技术问题，也是重大社会问题。 本文结合西部某桥梁混凝土结构防护工程，利用当地原材料，研究了不同矿物掺合料对桥梁混凝土结构耐久性能的影响。通过测试混凝土的电通量、氯离子扩散系数，以及混凝土界面过渡区的分布状况和孔结构来评价混凝土的抗渗透性能。同时本文还研究了混凝土结构外防护涂层对提高混凝土抗渗透性、抗侵蚀性等耐久性能的影响以及对混凝土微观结构性能的影响。研究结果表明： 1、粉煤灰、矿渣粉复合掺入通过二次水化作用、微集料效应，细化了混凝土孔径，不仅提高了混凝土的工作性，减少了混凝土坍落度的经时损失，而且粉煤灰、矿渣粉“双掺”的复合叠加效应提高了混凝的强度，也相应提高了混凝土的密实性。尤其是在抗氯离子侵蚀上，粉煤灰、矿渣粉、减水剂“双掺”混凝土表现出良好的抗侵蚀性能。同时在盐碱干燥大温差气候条件下，与“不掺”、“单掺”混凝土相比，“双掺”混凝土界面过渡区的显微硬度值明显高于其它混凝土，界面过渡区分布宽度也大大变短。 2、保护涂层能有效阻止或延缓侵蚀介质渗入混凝土。其中水泥基渗透结晶防水涂料在提高混凝土抗侵蚀能力方面效果较好。水泥基渗透结晶防水涂料能明显提高混凝土抗压强度、抗渗透性能，而且通过修复混凝土材料裂缝和孔隙，显著提高混凝土结构的内部密实度。 3、实验室研究和现场模型试验表明：混凝土结构若采用内外结合的双重防护措施，其中内部防护系统由粉煤灰、矿渣粉、高效减水剂等组成；外部防护系统由混凝土保护涂层组成，如水泥基渗透结晶防水涂料，可以更有效阻止或延缓侵蚀介质渗入混凝土。即使侵蚀介质在局部突破外层防护，混凝土内部仍然由足够的“免疫力”来阻止有害化学反应的发生，保证桥梁混凝土结构的良好耐久性。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1研究背景和意义

1.2国内外研究现状

1.2.1混凝土耐久性研究现状

1.2.2混凝土耐久性配合比设计与制备研究现状

1.2.3混凝土结构表面防护涂层研究现状

1.3本文研究的主要内容

第2章盐碱干燥大温差环境下混凝土结构病害成因研究

2.1概述

2.2腐蚀剥落

2.2.1混凝土的碳化

2.2.2硫酸盐侵蚀

2.2.3氯盐侵蚀

2.2.4盐类的结品腐蚀

2.2.5强碱溶液侵蚀

2.2.6冻融破坏

2.3裂缝

2.3.1干缩裂缝

2.3.2塑性收缩裂缝

2.3.3沉陷裂缝

2.3.4温度裂缝

2.3.5混凝土的碱集料反应

2.4表面磨蚀

2.5干燥大温差产生的裂缝

2.6本章小结

第3章具有免疫能力混凝土试验研究

3.1技术路线

3.2试验原材料

3.2.1水泥

3.2.2粉煤灰

3.2.3矿渣粉

3.2.4细骨料

3.2.5粗骨料

3.2.6矿物外加剂

3.2.7拌和水

3.3混凝土配合比设计

3.4试验研究

3.4.1新拌混凝土工作性能试验

3.4.2混凝土力学性能试验

3.4.3混凝土耐久性试验

3.5本章小结

第4章混凝土抗腐蚀性现场模型研究

4.1概述

4.2技术路线

4.3试验原材料

4.4构件配比与制备

4.5试验结果与分析

4.5.1混凝土构件现场腐蚀调查与分析

4.5.2模型构什强度分析

4.5.3混凝土界面过渡区分析

4.5.4混凝土孔结构分析

4.6本章小结

第5章混凝土结构外防护研究

5.1概述

5.2防腐涂料的选择

5.2.1混凝土保护涂层简介

5.2.2混凝土保护涂层分类

5.2.3混凝土保护层作用方式

5.2.4混凝土保护涂层产品

5.2.5水泥基渗透结晶防水涂料

5.3防护材料的试验与优选

5.3.1试验部分

5.3.2试验结果与讨论

5.4本章小结

第6章结论

参考文献

致谢

附录