海洋环境下长期暴露混凝土的微结构和氯离子渗透性研究

摘要

钢筋混凝土技术已经发展到一个很高的水平了，强度已经不是唯一考评的混凝土的指标了，钢筋混凝土的耐久性直接影响到了其设计使用寿命，而影响钢筋混凝土的耐久性的最主要的原因就是氯离子生头。随着越来越多的港口海岸工程大规模兴建，工程本身对混凝土材料的要求也越来越高，氯离子是通过渗透侵入到混凝土内部最终导致钢筋的生锈，进而影响了结构的审计使用寿命。
　　 本文主要是通过研究海工混凝土结构的破坏机理和修复技术，针对青岛沿海工程中混凝土结构试件进行大量的实验，充分考察混凝土自身微结构以及氯离子对海工混凝土的影响，通过实验测定各种混凝土材料的毛细吸水现象和氯离子的渗透规律，定量的分析海工结构混凝土的毛细吸水和氯离子含量。并进一步针对混凝土为结构的吸水和氯离子对混凝土影响进行深入探讨。
　　 研究结果证实：海洋工程中的钢筋混凝土长期暴露在外边，它的表面上毛细吸水量与时间基本上是成正比关系的，毛细吸水量随着时间的增长不断增加，而混凝土的水灰比是影响混凝土毛细吸水量和吸水系数的主要因素，实验证明不同的水灰比下混凝土的表面微结构吸水量是存在差异的。氯离子主要是通过两种方式侵入混凝土，其中一种是混凝土表面的毛细吸水作用将氯离子吸收进混凝土内部，另一种主要通过浓度梯度下的扩散作用进入到混凝土内部。如果在质量很好且表便涂有防护材料的混凝土条件下，氯离子进入长期暴露的海工混凝土的方式主要有上述后者。提高混凝土质量可以有效地促进海水与混凝土中材料发生有利的化学反应，进而提高了混凝土密实度，其渗透性相应的就降低下来了。对混凝土表面进行涂刷处理，表面获得防水性能，混凝土表层与内部相比水泥水化效果有一定程度降低。暴露在浪溅区的混凝土构件因为钙流失，会导致表层空隙增大，孔隙率也随之增大。
　　 因此对于长期暴露在外的海工混凝土结构通过对其微结构和氯离子渗透性的研究，得出提高混凝土质量、降低氯离子渗透性来有效地保护内部钢筋锈蚀，增加结构的耐久性，提高经济效益。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 混凝土耐久性

1.1.1 混凝土耐久性定义

1.1.2 研究混凝土耐久性的重要意义

1.1.3 国内外混凝土耐久性现状

1.2 混凝土渗透性研究现状

1.2.1 混凝土的渗透机理

1.2.2 混凝土渗透性影响因素分析

1.3 混凝土孔结构研究现状

1.3.1 混凝土孔结构模型

1.3.2 混凝土孔结构测试方法

1.4 本论文的研究目的及内容

第2章 混凝土的氯离子渗透及孔结构研究

2.1 混凝土氯离子渗透性研究

2.1.1 混凝土中氯离子的来源

2.1.2 氯离子侵入混凝土的方式

2.1.3 氯离子侵入混凝土的影响因素

2.1.4 氯离子随机扩散模型

2.2 混凝土内部结构

2.2.1 混凝土微观结构

2.2.2 混凝土孔隙结构及形成

2.2.3 混凝土渗透性与孔结构的关系

第3章 试验方法

3.1 取芯混凝土工程简介

3.1.1 青岛北海船厂码头工程

3.1.2 青岛海洋腐蚀研究所的挡浪坝工程

3.2 毛细吸水试验

3.2.1 试验设备及材料

3.2.2 试验步骤

3.3 氯离子含量滴定试验

3.3.1 试验设备及化学药品

3.3.2 试剂配制

3.3.3 试验步骤

3.4 压汞试验

3.4.1 压汞仪

3.4.2 试样制备

第4章 试验结果

4.1 毛细吸水试验结果

4.2 自由氯离子滴定试验结果

4.3 压汞试验结果

第5章 试验结果分析及讨论

5.1 毛细吸水试验结果分析及讨论

5.1.1 单位面积毛细吸水量

5.1.2 毛细吸收系数

5.2 氯离子含量滴定试验结果分析及讨论

5.2.1 氯离子分布曲线分析

5.2.2 氯离子扩散系数

5.3 压汞试验结果分析及讨论

第6章 结论和展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢