干湿循环与氯离子耦合作用下混凝土传输与微结构演化

摘要

因混凝土耐久性不足导致结构失效，造成经济损失、资源浪费和环境污染的问题已引起国内外工程界和科学界的广泛关注，是当今困扰重大基础设施建设的世界性难题。海工环境中，干湿交替区域受离子侵蚀作用的影响尤为严重，因此研究干湿循环和离子耦合作用下的传输和劣化过程十分重要。本文研究了干湿循环过程水分和盐溶液在混凝土中传输的模型、混凝土劣化规律和微结构演变过程。 研究了不同浓度不同温度环境下混凝土润湿过程盐溶液传输规律，实验结果表明，吸水速率随温度升高而增大，随溶液浓度提高先增大后减小，并利用实验数据拟合验证了基于平行管吸附理论和Washburn方程的水分传输模型。同时在以扩散作用为主导的的干燥过程水分传输模型基础上，结合实验分析了不同配比混凝土同一环境下干燥过程的差异。 研究了混凝土边界层水分传输规律，通过实验数据验证了基于块体和薄片的相似性、干燥过程和润湿过程相似性的质量传输模型和混凝土—环境界面饱和度变化模型。 对比研究了不同循环制度氯盐环境下混凝土进行干湿循环的劣化情况，以及氯离子传输速率。干湿时间比增大，混凝土劣化速率增大，氯离子传输速率也增大，腐蚀程度增大。 通过微观检测手段，研究分析了干湿循环作用下混凝土内部微结构演化，并与宏观的劣化情况进行了对比。干湿循环作用下混凝土总体孔隙率有所增加，腐蚀产物的生成对孔隙率也造成了一定的影响。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 选题背景

1．2 混凝土耐久性研究现状

1．3 混凝土内传输过程研究

1．3．1 混凝土内传输过程综述

1．3．2 水分传输的研究

1．3．3 氯离子的传输过程的研究

1．4 主要研究内容及方法

1．4．1 主要研究内容

1．4．2 技术路线与实验方案

第二章 混凝土原材料与基本性能

2．1 原材料成分和性能

2．1．1 水泥

2．1．2 粉煤灰

2．1．3 矿渣微粉

2．1．4 外加剂

2．1．5 细集料

2．1．6 粗集料

2．1．7 拌合用水

2．2 混凝土配合比与基本性能

2．3 混凝土孔隙率

2．4 本章小结

第三章 离子耦合作用下的水分传输研究

3．1 润湿过程传输机理

3．2 实验方案

3．2．1 润湿过程块体质量变化

3．2．2 润湿过程混凝土内部相对湿度的变化

3．3 实验结果与讨论

3．3．1 润湿过程块体质量变化

3．3．2 润湿过程相对湿度的变化

3．4 混凝土干燥过程规律

3．5 本章小结

第四章 传输过程边界层的实验研究与模拟

4．1 混凝土边界层传输过程分析

4．2 实验方案

4．3 实验结果与分析

4．3．1 润湿过程

4．3．2 干燥过程

4．4 本章小结

第五章 干湿循环作用下的混凝土损伤劣化

5．1 实验方案

5．2 循环制度对混凝土劣化性能的影响

5．2．1 6d循环制度下超声声速变化规律

5．2．2 不同干湿循环制度下混凝土超声声速变化规律的比较

5．3 干湿循环作用下氯离子传输性能研究

5．3．1 干湿循环作用下Cl-传输机理

5．3．2 不同龄期自由氯离子含量测定

5．4 本章小结

第六章 干湿循环作用下混凝土微观演化与分析

6．1 物相分析

6．1．1 XRD物相分析

6．1．2 DSC-TG综合热分析

6．2 干湿循环作用下混凝土孔结构变化测定

6．2．1 MIP孔结构测试

6．2．2 混凝土孔结构分形表征

6．3 混凝土内部形貌观察(SEM)

6．4 本章小结

第七章 结论与展望

7．1 结论

7．2 展望

致谢

参考文献

作者在学期间发表的论文和取得的学术成果清单