单向荷载、冻融循环及龄期对混凝土氯离子渗透性的影响研究

论文摘要

本文在前人对混凝土氯离子扩散系数、冻融循环对混凝土的劣化及混凝土耐久性设计等研究的基础上,以辽宁省营口市滨海公路辽河特大桥混凝土耐久性设计为研究背景,进行关于北方寒冷地区在单向荷载、冻融循环对混凝土的劣化以及龄期对混凝土损伤的修复条件下对混凝土氯离子扩散系数影响的试验研究。首先,对滨海公路辽河特大桥工程系列混凝土进行了配合比设计,对各系列混凝土的力学和耐久性进行了系统试验。试验结果表明：提高混凝土耐海水的侵蚀能力,必须提高其抗氯离子渗透性能。采用双掺矿物掺合料,水胶比低于0.38,胶凝材料总量不少于470kg/m3,可有效降低氯离子扩散系数,提高混凝土抗海水侵蚀能力。采用混凝土中双掺优质矿物掺合料,使用优质高效减水剂降低水胶比,仍是目前提高混凝土抗氯离子等有害离子侵蚀的主要方法。其次,采用电迁移试验(RCM法)测定了在不同单向荷载、冻融循环和龄期下混凝土的氯离子扩散系数。结果表明：单向荷载、冻融循环对混凝土的劣化以及龄期对混凝土损伤的修复都对氯离子渗透性能起到影响；混凝土氯离子扩散系数随单向荷载的增加近似呈二次函数关系增大、随冻融循环次数的增加近似呈一次函数关系增大、随标准养护龄期的增长近似呈幕乘数函数关系下降。最后,根据单向荷载、冻融循环、标准养护龄期及水胶比对混凝土氯离子扩散系数的影响,分析每个试验因素下混凝土氯离子扩散系数与标准养护28天时氯离子扩散系数的差别及各因素之间的影响差异,建立混凝土的氯离子扩散系数与各因素之间的函数关系。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 混凝土结构耐久性研究背景与研究意义
• 1.2 氯离子侵蚀作用下混凝土结构耐久性的研究现状
• 1.2.1 氯离子侵蚀机理
• 1.2.2 氯离子侵蚀模型
• 1.2.3 氯离子扩散系数的测定方法
• 1.3 冻融循环环境下混凝土结构耐久性的研究现状
• 1.3.1 混凝土冻融循环作用下的破坏机理
• 1.3.2 影响混凝土抗冻性的因素
• 1.4 荷载作用下混凝土结构耐久性的研究现状
• 1.4.1 混凝土在荷载作用下的破坏机理
• 1.4.2 荷载作用下混凝土耐久性的研究现状
• 1.5 本文的研究内容
• 1.5.1 问题的提出
• 1.5.2 本文的主要工作
• 2 加力架和应力环的设计
• 2.1 单向加力架的设计
• 2.1.1 侧壁计算
• 2.1.2 内侧高度、宽度计算
• 2.1.3 底板计算
• 2.1.4 上板计算
• 2.2 双向加力架的设计
• 2.2.1 双向加力架的尺寸
• 2.2.2 上下底板计算
• 2.2.3 侧壁计算
• 2.3 螺栓的设计
• 2.3.1 螺栓选用
• 2.3.2 螺栓的受力计算
• 2.4 应力环的设计
• 2.4.1 应力环钢管的选用
• 2.4.2 应变片的连接
• 2.4.3 应力环的标定
• 2.4.4 应力环的连接
• 3 试验概况
• 3.1 试验方案及配合比设计
• 3.1.1 配合比设计指标
• 3.1.2 试验方案
• 3.1.3 配合比
• 3.1.4 试验测试的内容
• 3.2 试验材料
• 3.2.1 胶凝材料
• 3.2.2 骨料
• 3.2.3 外加剂
• 3.2.4 水
• 3.3 试件的制备
• 3.3.1 混凝土的搅拌及养护
• 3.3.2 试件制作
• 3.4 试验设备
• 3.4.1 液压式万能材料试验机
• 3.4.2 单、双向加力架
• 3.4.3 含气量测定仪
• 3.4.4 快速冻融试验机
• 3.4.5 氯离子扩散系数测定仪
• 3.4.6 动弹性模量测量仪
• 3.4.7 超声波清洗机
• 3.5 主要的测试方法及原理
• 3.5.1 新拌混凝土工作性测定
• 3.5.2 含气量测定
• 3.5.3 氯离子扩散系数测定
• 3.5.4 冻融循环试验
• 3.5.5 动弹模量试验
• 3.5.6 加荷载试验
• 4 混凝土配合比设计及耐久性研究
• 4.1 引言
• 4.2 混凝土配合比材料介绍及选择
• 4.2.1 胶凝材料
• 4.2.2 外加剂
• 4.2.3 混凝土参数选择及配合比设计
• 4.3 混凝土的工作性和抗压强度试验
• 4.3.1 试验内容及说明
• 4.3.2 混凝土工作性试验结果与分析
• 4.3.3 混凝土抗压强度试验结果与分析
• 4.4 含气量对混凝土抗冻性能的影响
• 4.4.1 试验内容及说明
• 4.4.2 混凝土抗冻性实验数据
• 4.4.3 混凝土抗冻性数据分析
• 4.5 RCM法测定混凝土氯离子扩散系数
• 4.5.1 试验简介
• 5 单向荷载、冻融循环及龄期对混凝土氯离子渗透性的影响
• 5.1 引言
• 5.2 试验内容及说明
• 5.2.1 试验方案介绍
• 5.2.2 试验参数确定
• 5.3 单向荷载的劣化作用对混凝土渗透性的影响
• 5.3.1 单向荷载对混凝土渗透性的影响
• 5.3.2 试验结果分析
• 5.4 冻融循环的劣化作用对混凝土渗透性的影响
• 5.4.1 冻融循环对混凝土渗透性的影响
• 5.4.2 试验结果分析
• 5.5 标养龄期的修复作用对混凝土渗透性的影响
• 5.5.1 混凝土龄期对其氯离子渗透性的影响
• 5.5.2 试验结果分析
• 5.6 混凝土水胶比对混凝土渗透性的影响
• 5.6.1 不同单向荷载下混凝土水胶比对其氯离子渗透性的影响
• 5.6.2 不同冻融循环后混凝土水胶比对其氯离子渗透性的影响
• 5.6.3 不同标养龄期后混凝土水胶比对其氯离子渗透性的影响
• 6 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢