地铁专用混凝土材料抗渗性与耐久性的关系

摘要

地下工程结构的抗渗耐久问题一直是被关注的焦点。特别是近年来，面对日益严重的城市交通问题，国内诸多大城市，把大力发展轨道交通作为解决城市交通问题的重要策略和手段，轨道交通在国内已呈现蓬勃发展的势态。但地下工程的渗水问题却呈现出严重的趋势，几乎所有的隧道工程都存在渗漏问题。因此，研究混凝土的抗渗耐久问题就有非常重要的意义。
　　 本文在苏州地铁原有混凝土配合比基础上，通过调整配合比，研究了纤维和引气剂掺入后对混凝土渗透性的影响，并针对不同渗透性的水泥基材料，进行耐久性测试，研究了渗透性对耐久性的影响。具体结论如下：
　　 1.研究向材料中单掺引气剂，单掺聚乙烯醇纤维，引气剂和聚乙烯醇纤维复掺后对水泥基材料抗渗性能的影响。并使用MIP，SEM来观察水泥基复合材料的内部孔结构，对其影响机理进行分析。实验结果表明，当引气剂掺量为万分之0.4时，材料的抗渗性最优。复掺的实验结果表明引气剂掺量为万分之0.4，聚乙烯醇纤维掺量为1kg/m3的水泥基复合材料的抗渗性最好，并优于单掺纤维和单掺引气剂的材料。
　　 2.在GEM（general effective media）渗透理论的基础上，做了三个假设，计算出水灰比 一定时，临界孔径与渗透系数之间的关系，为临界孔径影响水泥基材料的抗渗性提供了理论基础。
　　 3.将分形几何的方法应用研究混凝土内部孔结构中，利用分形维数（孔隙体积分形维数和孔轴线分形维数）作为描述水泥基复合材料孔结构特征参数。计算结果表明，引气剂和聚乙烯醇纤维复掺（引气剂掺量为万分之0.4，聚乙烯醇纤维掺量为1kg/m3）的水泥基复合材料的孔隙体积分形维数和孔轴线分形维数最大，因此其孔结构最为复杂，孔的曲折度最大。抗渗性能最好。
　　 4.试验结果显示，水泥基材料的抗渗性与其抗碳化能力有很好的线性相关性。碳化深度随平均渗水高度的减小而呈现减小的趋势。
　　 5.试验结果显示，水泥基复合材料的抗渗性与其抗氯离子渗透能力有很好的线性相关性。电量值随平均渗水高度的减小而呈现减小的趋势。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.1.1 混凝土渗透性与耐久性的关系

1.1.2 混凝土渗透性的含义

1.1.3 混凝土的孔结构

1.2 国内外研究现状

1.2.1 混凝土渗透性的研究现状

1.2.2 混凝土孔结构分形特征的研究现状与进展

1.3 本文主要研究内容

第二章 试验原材料、配合比和水泥基复合材料力学性能

2.1 试验原材料

2.1.1 水泥

2.1.2 矿物掺合料

2.1.3 集料

2.1.4 纤维

2.1.5 外加剂

2.1.6 水

2.2 试验配合比

2.3 水泥基复合材料的力学性能

2.3.1 成型与养护

2.3.2 力学性能

2.4 渗透试验

2.4.1 实验设备

2.4.2 试验概况

2.4.3 砂浆抗渗试验结果

第三章 水泥基复合材料孔结构与渗透性的关系

3.1 孔结构对渗透性的影响

3.1.1 孔隙率

3.1.2 平均孔径

3.1.3 临界孔径

3.1.4 最可几孔径

3.2 混凝土孔结构的分形维数

3.2.1 空间填充模型

3.2.2 Menger海绵模型

3.3 基于孔结构的混凝土渗透性计算理论

3.3.1 Katz和Thompson渗透理论

3.3.2 GEM(general effective media)渗透理论

3.4 基于GEM渗透理论计算临界孔径与渗透系数的关系

3.5 本章小结

第四章 引气剂和纤维对水泥基复合材料渗透性的影响

4.1 概述

4.2 引气剂对水泥基复合材料的抗渗性的影响

4.2.1 基于MIP法对抗渗试验结果的分析

4.2.2 基于分形维数对抗渗试验结果的分析

4.2.3 基于SEM对抗渗试验结果的分析

4.3 不同种类的纤维对水泥基复合材料抗渗性的影响

4.3.1 基于MIP法对对抗渗试验结果的分析

4.3.2 基于分形维数对抗渗试验结果的分析

4.3.3 基于SEM对抗渗试验结果的分析

4.4 引气剂和纤维复掺对水泥基材料抗渗性的影响

4.4.1 基于MIP法对对抗渗试验结果的分析

4.4.2 基于分形维数对抗渗试验结果的分析

4.5 本章小结

第五章 水泥基复合材料抗渗性与耐久性的关系

5.1 概述

5.2 水泥基复合材料抗渗性与耐久性之间的关系

5.2.1 碳化机理

5.2.2 试验方法及结果

5.2.3 水泥基复合材料的碳化与渗透性的关系

5.3 水泥基复合材料渗透性与氯离子扩散的关系

5.3.1 概述

5.3.2 电通量(ASTMC1202)试验

5.3.3 水泥基复合材料渗透性与氯离子扩散的关系

5.4 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间发表论文情况