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水泥基材料的若干耐久性问题及机理研究

肖婷  
【摘要】:混凝土的耐久性一直是水泥混凝土界和工程界最为关心的问题之一,近年来其研究已经从单一劣化因素转向多种劣化因素对混凝土耐久性的影响。水泥基材料的冻融和碳化这一对耐久性问题,均会影响其结构和渗透性,故互相关联;水的渗透(渗流)导致水泥石组分的溶蚀,同样影响水泥基材料的上述性能,因此也与冻融和碳化特性有关。本文开展了对冻融作用下水泥基材料不同的破坏特征、裂缝状态下水泥基材料渗透溶蚀特性的研究;通过对冻融过的试件进行碳化试验,以及对碳化过的试件进行冻融试验,着重讨论了冻融和碳化这两种作用的相互影响;同时通过氮气吸附以及SEM等方法从微观角度对水泥基试件在上述不同作用下结构的变化进行了讨论。 冻融循环试验表明,由于净浆、砂浆和混凝土这三种水泥基材料孔结构的不同,使得其破坏时的外观和断面形状各不相同。对试件细观结构的分析得出,硬化水泥浆体的冻融破坏为由表及里较为均匀的破坏。冻融过程中内部的结构变得疏松,大孔径的孔增多,总孔径增大。 对水泥基试件碳化前后的细观结构分析得出,水泥石碳化后,原先的孔被细小的碳酸钙晶粒填充,使总孔隙率降低,孔径细化。水泥浆体的水灰(胶)比越大,碳化对硬化水泥石比表面积和孔结构的影响越大。 考虑到两种因素的相互作用,本文通过试验得出结论:碳化对水泥基试件的抗冻融能力有一定的提高作用,但是作用并不是很显著;冻融循环作用对水泥基试件的抗碳化能力有削减的作用。由此,讨论分析了冻融和碳化组合作用时混凝土碳化过程的经时变化。 裂缝状态下水泥基试件的渗透试验表明,随着渗透时间的延长,试样渗透液的渗透水量、Ca~(2+)含量、pH值和电导率逐渐降低。渗透开始阶段,各项指数有上升的趋势,然后逐渐降低,直至趋于稳定。


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