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低温下天然浮石混凝土孔结构动态变化试验研究

李恒  
【摘要】:在我国西北寒区,冬季长达5个月左右,该地区大多数混凝土建筑物都遭受自然低温环境影响,混凝土各项性能(物理性能、力学性能、耐久性)都会产生不同程度的变化,其中力学性能(如抗压强度、弹性模量等)是工程材料中一个重要性能指标。因此,研究低温环境对混凝土力学性能的影响,可以更准确的推测混凝土材料的性能和服役寿命。本论文结合实际低温环境,利用自制低温压力装置进行天然浮石、天然浮石混凝土及普通混凝土力学性能试验,采用核磁共振技术对低温下(0℃、-5℃、-10℃、-15℃、-20℃)天然浮石及天然浮石混凝土、普通混凝土进行孔结构动态变化研究。本论文关于以下三个方面进行研究分析:(1)将天然浮石进行低温下的单轴抗压强度以及弹性模量试验,进一步结合低温下天然浮石孔隙度、孔隙孔径分布图及核磁共振成像分析,将不同低温下天然浮石宏观力学性能变化与孔结构变化进行关联分析。(2)进行低温下天然浮石混凝土与普通混凝土的宏观力学性能试验,分析混凝土力学性能随温度变化的趋势;通过对低温下两种混凝土孔隙度、孔隙孔径分布图的分析,探讨不同低温下混凝土内部的结冰情况及孔结构变化情况。(3)分析低温下混凝土孔结构变化与力学性能变化之间的关系。通过已有的混凝土孔结构与强度之间的理论模型进行试验数据的验证,从单因素以及多因素方面进行模型分析与验证,找出适合低温下混凝土孔结构与强度的理论模型。通过试验和分析得到以下结论:(1)低温下饱水的天然浮石单轴抗压强度及弹性模量随温度的降低升高。随着温度降低,天然浮石孔隙度呈减小趋势,非毛细孔和毛细孔体积逐渐减小,凝胶孔体积逐渐增大。(2)低温下天然浮石混凝土的强度及弹性模量随温度降低呈增长趋势,其增长过程分为缓慢增长阶段、线性发展阶段及稳定阶段,天然浮石混凝土强度和弹性模量增长率大于普通混凝土。天然浮石混凝土孔隙度大于普通混凝土且低温下减小幅度也大于普通混凝土,随着温度降低混凝土毛细孔体积减小,凝胶孔占比逐渐增大。(3)低温下天然浮石混凝土的孔隙度、温度与抗压强度的关系较符合对数及幂函数关系;普通混凝土孔隙度、温度与抗压强度关系更符合对数关系及指数关系;低温下两种混凝土温度、孔隙率、平均孔径分布及水泥含量与混凝土抗压强度关系更趋向于指数分布。


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