在冻融循环作用下绿色高耐久性混凝土的损伤失效过程及损伤抑制

摘要

绿色高耐久性混凝土(Green high durable concrete，GHDC)，是近年来在绿色高性能混凝土(GHPC)、高性能膨胀混凝土、混杂纤维增强混凝土的基础上，开发的一种既具有高耐久性(高的抗渗性、抗冻性及抗腐蚀性)、高工作性和经济适用性，又具有保护环境、节约能源、有益于社会可持续发展的新型混凝土。 本文首先制备了7大系列19组配合比的混凝土，并依据塑性收缩开裂试验的结果，优选出GHDC的典型配合比，制备出不同强度等级的GHDC。针对当前混凝土耐久性的研究动态，在冻融循环作用、35％外部弯曲应力、NaCl溶液侵蚀、MgSO4溶液侵蚀、(MgCl2和Na2SO4 )复合溶液侵蚀等因素作用下，进行了混凝土在单一冻融、双重(冻融+35％弯曲应力、冻融+10％NaCl、冻融+5％MgSO4、冻融+5％MgCl2+5％Na2SO4)因素作用和多重(冻融+35％弯曲应力+10％NaCl、冻融+35％弯曲应力+5％MgSO4、冻融+35％弯曲应力+5％MgCl2+5％Na2SO4)因素作用下的抗冻性试验。主要研究了大掺量矿物掺和料(粉煤灰、矿渣和硅灰)、水胶比、外加剂(高效引气剂、膨胀剂)多元复合，纤维混杂增强、腐蚀溶液和外部弯曲应力等因素对混凝土冻融损伤产生的影响，并分析冻融损伤的发生、发展和抑制规律，对抑制混凝土冻融损伤的规律进行了实验研究。主要得出如下结论： (1) 35％外部弯曲应力加速了混凝土的冻融劣化过程和冻融损伤程度，在实际工程混凝土使用环境中应充分重视应力的作用。 (2) 混凝土在盐溶液中的双重及多重因素冻融损伤程度均低于单一冻融因素损伤的程度；混凝土在不同盐环境下的冻融寿命长短依次是：复合溶液(5％MgCl2+5％Na2SO4 )﹥5％MgSO4﹥10％NaCl。 (3) 水胶比减小和大掺量矿物掺和料(粉煤灰+矿渣+硅灰)，对在(冻融+10％NaCl)和（冻融+5％MgSO4)双重因素作用下抑制混凝土冻融损伤的效果不显著；对在单一冻融因素、(冻融+应力)和(冻融+复合溶液)作用下，可以显著改善混凝土的抗冻性和抗腐蚀性，混凝土的抗冻性和抗腐蚀性都得到一定程度的改善。 (4) 外加剂(膨胀剂+引气剂)与混杂纤维增强的多元复合产生了抑制冻融损伤的复合效应，抑制混凝土冻融损伤的效果非常明显，使混凝土抵抗冻融损伤的能力更强，使混凝土抗冻融损伤的寿命大大提高。 (5) 通过实验数据的回归分析，获得了试验条件下混凝土冻融损伤失效过程的数学模型。 (6) 实际应用中，应根据各种措施的特点，对于不同冻融损伤环境选用不同的措施，掺加不同的外加剂，采用合适的纤维混杂比例，以达到抑制冻融损伤、提高混凝土抗冻性的最佳效果。