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高性能水泥基材料的冻融与碱硅酸反应协同作用

李天艳  
【摘要】:随着耐久性研究的广泛深入进行,越来越多的研究者意识到单因素耐久性研究很难说明实际条件下的问题,必须对混凝土在多种破坏因素作用下的耐久行为特性进行研究。混凝土的耐久性主要包括冻融循环、碱集料反应、碳化、硫酸盐腐蚀和钢筋锈蚀等各种作用。本文选取了冻融作用与碱硅酸反应(ASR)两个因素,主要研究混凝土在ASR与冻融双重因素共同作用下的损伤失效过程的规律和特点,并揭示混凝土损伤失效的细观和微观机理。 本课题研究是在一个基本混凝土配合比基础上,改变胶凝材料碱含量,以Na_2O计分别为0.5%、1.0%和1.5%,同时考虑了煤矸石对冻融-ASR协同效应的影响。 对混凝土在冻融-ASR双重因素作用下的损伤失效过程研究选取了三种损伤组合方式,①先进行冻融再进行ASR;②先进行ASR再进行冻融;③1周ASR后10次冻融再1周ASR,如此重复。首先进行了冻融作用对ASR的正负效应研究,将冻融次数取0次、20次和40次之后继续进行ASR。结果表明,混凝土膨胀值随着先进行冻融次数的增加而增大,相对动弹也呈现类似规律,即混凝土最终劣化程度随着冻融次数的增加而增大。冻融循环对ASR早期略有加速,对ASR后期基本没有加速作用。其次进行了ASR对冻融作用的影响研究,将混凝土进行4周ASR再进行冻融作用。结果表明,碱集料反应对冻融循环破坏有促进作用,随着碱集料反应程度的提高,混凝土开裂愈严重,混凝土抗冻性愈低。与单因素冻融作用相比,经过4周ASR结束时混凝土孔结构得到优化,混凝土抗冻性得到了明显改善。同时发现,先进行1、2、3周ASR后再进行冻融的混凝土抗冻性基本没有得到改善。最后在混凝土采取冻融与ASR交替进行中发现,与单因素ASR和冻融作用相比,混凝土劣化速度减缓,劣化程度减小。掺加40%的煤矸石与空白样相比,ASR得到了有效抑制,抗冻性得到明显改善,在冻融-ASR协同效应中与空白样具有相同的规律。


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