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盐水侵蚀和冻融对混凝土性能的影响研究

占宝剑  
【摘要】: 混凝土的耐久性研究具有深远的意义,从材料角度研究混凝土耐久性主要针对混凝土中存在的腐蚀、冻融、碳化及钢筋锈蚀等问题,实际环境中常常是多种腐蚀环境共存,故要考虑多因素损伤的混凝土性能分析。北方寒冷地区的海工混凝土结构中均会遭受冻融循环和海水侵蚀两种破坏形式,混凝土的抗冻融性是反映混凝土耐久性的重要指标之一,海水侵蚀是海工混凝土最广泛的劣化形式,结合两种破坏对海工混凝土劣化研究有重要的理论和工程实践意义。 论文从海水侵蚀和冻融破坏的机理分析出发,利用正交设计的方法研究了水胶比、粉煤灰和矿粉掺量对混凝土抗海水侵蚀性能的影响规律;并在该规律的引导下,调整胶凝材料组分比例,对混凝土在分别经历淡水和海水冻融循环后其性能的发展变化规律进行分析。试验研究表明: (1)水胶比是影响混凝土抗海水侵蚀性能的显著因素,双掺粉煤灰和矿渣粉有利于改善混凝土的抗海水侵蚀性能,且当胶凝组分中掺入15%的粉煤灰和20%的矿粉时,混凝土的抗海水侵蚀性能最佳。 (2)随着海水冻融循环次数的增加,混凝土的外观破损程度增加,质量和动弹性模量下降愈快,抗压强度和抗氯离子渗透性能衰减更厉害;相对于淡水冻融,海水冻融破坏要更严重,而且水胶比越大,混凝土对海水冻融破坏要更加敏感;在快速冻融和海水侵蚀并存的过程中,冻融破坏是混凝土结构劣化的主导因素。 (3)复掺矿物掺合料的低水胶比混凝土,其胶凝材料体系的各组分比例对抗海水冻融性能的有一定影响。当粉煤灰和矿渣粉的掺量依次占15%和20%时,混凝土的微观结构体系得到有效改善,其抗海水冻融性能最佳。 以上述试验的部分数据为样本,采用损伤值ω评价混凝土遭海水冻融的损伤程度,以灰色GM(1,1)模型对海水冻融混凝土的损伤程度进行预测,并对预测模型进行残差修正。结果表明:该模型的预测值与试验值吻合良好,灰色系统在预测混凝土海水冻融损伤程度方面具有一定的可行性,值得进一步地深入研究。


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