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冻融循环和ASR协同作用下纤维混凝土损伤效应与抑制措施研究

马红娜  
【摘要】: 影响混凝土耐久性的因素是错综复杂的,且多因素的共同作用常常互相促进,从而导致混凝土耐久性迅速下降。碱骨料反应和冻融循环是影响混凝土耐久性的两个重要因素。目前,关于各单一因素对混凝土耐久性破坏的研究已相对成熟和完善,但是关于ASR与冻融循环协同作用的机理仍然没有一个确切与合理的说法。本文在碱硅酸反应、冻融循环单一作用效应对混凝土耐久性影响研究的基础上,以膨胀率、相对动弹模两个指标作为损伤变量,详细研究了纤维混凝土在碱硅酸反应和冻融循环协同破坏作用下的复合损伤效应,并针对这种复合损伤采用三因子二次回归正交设计试验方法,寻求抑制该损伤的措施及各因素最佳组合。考虑到ASR和冻融循环难以同时进行,本试验安排了两种损伤组合方式:其一,先发生ASR再进行冻融;其二,先进行冻融再进行ASR。并就某一指标对比分析单一作用效应和协同作用效应的不同。主要研究结论如下: (1)对于先发生ASR后进行冻融循环的情况:试件在前期发生的ASR会促进后期的冻融破坏,前期ASR反应程度越大(即碱含量越高),后期冻融破坏膨胀率越大,开裂较严重,其抗冻性越差,对应的相对动弹模越小;碱含量为1.5%的试件试验结束时的膨胀率和相对动弹模分别为1.265%和62%。 (2)对于先发生冻融破坏再进行ASR的情况:试件在早期受到的冻融循环作用,同样也会促进后期的ASR损伤,加速损伤过程;早期冻融循环损伤越严重,后期ASR造成的损伤也越严重;受冻融循环作用的试件,在进一步受到ASR作用时,损伤的规律性与单一ASR损伤相类似,类似于较严重的ASR作用。早期冻融循环作用并没有改变后期ASR反应的规律性;冻融循环使混凝土内部产生微损伤、改变混凝土的微观结构以及此过程中碱的富集,是造成其加剧ASR损伤的原因。 (3)试件在ASR和冻融循环两种破坏因素的共同作用下,都体现出比单一作用更大的劣化值,甚至超过了两者单一作用劣化指标之和。也就是说,ASR和冻融循环的协同破坏效应,表现为一种超叠加效应。 (4)通过三元二次回归正交设计,研究了粉煤灰、聚丙烯纤维、引气剂对纤维混凝土在ASR-冻融协同破坏作用下的损伤抑制。经过分析得出在本试验掺量范围内,当粉煤灰掺量取33.53%、聚丙烯掺量取1.25kg/m3、引气剂掺加0.0335%时抑制效果最佳。此外,通过单因子效应分析可知聚丙烯纤维对膨胀率和相对动弹模的作用效应较小。


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