室内加速试验和海洋暴露条件下的配筋混凝土损伤劣化规律研究

摘要

近年来重大工程混凝土的抗裂性、耐久性和服役寿命等已引起国内外混凝土工程界和科学界的密切关注，也是当今困扰重大基础设施建造的世界性难题。其中海洋环境中，混凝土受离子侵蚀严重，因此研究海工混凝土的抗离子侵蚀问题尤为重要。本文针对此类问题研究了室内加速与海洋暴露下混凝土损伤劣化规律与腐蚀机理。
　　 通过混凝土超声波声速、氯离子和硫酸根离子等试验表明:在化学-力学耦合作用下的混凝土在复合盐溶液中处于浸泡、盐雾和干湿循环三种室内加速试验条件下逐渐损伤劣化规律，其腐蚀程度依次为干湿循环＞盐雾＞浸泡。混凝土在海洋大气区与海洋潮汐区两种现场暴露环境下的腐蚀程度为海洋潮汐区＞海洋大气区。二者之间有相同的规律性和较好的相似性。
　　 通过扫描电镜(SEM)对试样表面形貌的观察，以及X-CT对试样内部孔结构的检测等，对不同水胶比，不同矿物掺合料以及不同加载应力对混凝土抗氯离子渗透能力的影响进行了试验和分析，结果表明:矿渣微粉和粉煤灰的加入可以对氯离子的渗透起到阻碍作用，降低水胶比可以明显改善混凝土的抗离子腐蚀性能，加载应力越大，混凝土的腐蚀越严重。
　　 本文利用Fick第二定律计算得到的氯离子含量与实际测得的氯离子含量进行拟合均具有较好的规律性和相关性。
　　 室内加速试验下混凝土氯离子扩散系数与腐蚀时间呈幂函数关系。现场暴露环境下氯离子扩散系数与室内加速试验下氯离子扩散系数满足对数函数关系。对海洋大气区暴露试验与室内盐雾试验加载混凝土的氯离子扩散系数的关系为D海洋=7.16257 ln D室内-8.11242;对海洋潮汐区暴露试验与室内干湿循环试验加载混凝土的氯离子扩散系数的关系为D海洋=8.31453lnD室内-11.04117。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 选题背景

1．2 研究目的及意义

1．3 海工结构混凝土损伤暴露试验研究现状

1．3．1 国内外海工钢筋混凝土耐久性研究现状

1．3．2 结构混凝土海洋长期耐久性暴露试验研究现状

1．4 氯盐、硫酸盐等腐蚀条件下混凝土耐久性研究现状

1．5 主要研究内容及方案

1．5．1 研究内容

1．5．2 研究思路

1．5．3 研究方法

第二章 原材料与试验方法

2．1 原材料性能

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 硅灰

2．2 试验方法

2．2．1 混凝土加载装置与损伤程度测试

2．2．2 干湿循环试验方法

2．2．3 盐雾试验方法

2．2．4 氯离子与硫酸根离子含量测试方法

2．2．5 X射线衍射分析(XRD)

2．2．6 扫描电子显微镜(SEM)分析

2．2．7 MIP测试方法

2．2．8 X-CT断层扫描成像

第三章 海工混凝土配合比与基本性能

3．1 配合比设计

3．1．1 配合比设计要求

3．1．2 海工混凝土配合比设计要求

3．1．3 混凝土试验配合比

3．2 混凝土工作性

3．3 混凝土力学性能

3．3．1 混凝土90d力学性能

3．3．2 混凝土抗压强度发展规律

3．4 孔结构分析

3．5 本章小结

第四章 室内加速试验下混凝土损伤劣化规律研究

4．1 室内加速试验

4．1．1 浸泡环境下混凝土损伤劣化规律

4．1．2 盐雾环境下混凝土损伤劣化规律

4．1．3 干湿循环环境下混凝土损伤劣化规律

4．2 结果分析与讨论

4．2．1 不同腐蚀环境对混凝土损伤劣化的影响

4．2．2 不同腐蚀溶液对混凝土损伤劣化的影响

4．3 XRD分析

4．4 不同腐蚀环境下受损试件的SEM分析

4．5 不同腐蚀环境下受损混凝土的X-CT分析

4．6 本章小结

第五章 海洋暴露试验下混凝土损伤劣化规律研究

5．1 海洋暴露试验

5．1．1 海洋大气区混凝土损伤劣化规律

5．1．2 海洋潮汐区混凝土损伤劣化规律

5．2 结果分析与讨论

5．2．1 不同现场腐蚀环境对混凝土损伤劣化的影响

5．2．2 不同应力比对混凝土损伤劣化的影响

5．3 现场腐蚀环境对混凝土劣化影响的X-CT分析

5．4 本章小结

第六章 室内加速试验与海洋暴露试验的混凝土抗氯离子渗透性能的对比研究

6．1 室内加速试验对氯离子扩散系数的影响

6．2 现场暴露试验对氯离子扩散系数的影响

6．3 室内加速与现场暴露下氯离子扩散系数的关系

6．4 混凝土氯离子传输机理模型验证

6．5 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