复杂环境下混凝土破坏机理研究

论文摘要

混凝土耐久性是影响混凝土结构安全性使用性能的重要因素。由于混凝土本身是一种多相多组份的复合材料,影响其性能的因素多,随机性大。混凝土的破坏常常是各种物理、化学其它因素复合作用的结果。实际工程中的混凝土一般都受到两种或两种以上因素的共同作用。本文主要针对新疆南疆等地区的混凝土的耐久性差的问题,探索普通混凝土在氯盐及冻融环境、硫酸盐及冻融环境、氯盐+硫酸盐及冻融环境下混凝土的破坏机理。利用正交试验比较在水环境、氯盐环境、硫酸盐环境、氯盐+硫酸复合盐环境下冻融循环后,混凝土的抗压强度、质量损失、长度膨胀率,分析水灰比、水泥用量、粗骨料尺寸三因素对混凝土耐久性的影响。在以上分析的基础上,通过X射线衍射和扫描电镜分析,对普通混凝土在复杂环境下的破坏机理进行了初步研究。本研究得到如下主要结论:1.水灰比是影响混凝土强度和耐久性的最主要因素。水灰比越大,混凝土抗压强度越小,质量损失率越大,膨胀率越大,耐久性越差。2.并非水泥用量越大,其耐久性越好。在水灰比一定的情况下,应该存在合理水泥用量使混凝土耐久性最佳。3.普通混凝土在不同条件冻融循环下,随着冻融循环次数增加,其质量呈先增加后减少趋势。4.在SO42-、Cl-、Mg2+共存的冻融环境下,硫酸盐对混凝土耐久性的侵蚀影响较大。冻融早期氯离子渗透能力最强;SO42-在一定程度上有缓和氯离子渗透的作用。冻融后期随着混凝土毛细孔SO42-含量增多,其侵蚀越来越明显,并且成为混凝土耐久性恶化的主要原因。复杂环境中SO42-、Cl-的存在,加速了Mg（OH）2和少量的CaMg（CO3）2、Al2（SO4）3·H2O、Mg4（OH）2（CO3）3·3H2O的反应生成;而Mg（OH）2、CaMg（CO3）2、Al2（SO4）3·H2O、Mg4（OH）2（CO3）3·3H2O的反应过程,消耗部分Ca（OH）2、CaCO3、水化铝酸钙等,并破坏了水泥石的结构,从而影响了钙矾石、碳硫硅钙石的反应和生成量。5.复杂环境下,水灰比越大,水泥用量越大,Mg2+与Ca（OH）2、CaCO3、水化铝酸钙等反应产生的Mg（OH）2、CaMg（CO3）2、Al2（SO4）3·HO、Mg4（OH）2（CO3）3·3H2O越多,甚至从混凝土内生长出来。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景及问题的提出
• 1.2 国内外研究动态
• 1.2.1 混凝土硫酸盐侵蚀破坏机理的研究
• 1.2.2 混凝土氯盐侵蚀破坏的机理研究
• 1.2.3 混凝土冻融破坏的机理研究
• 1.2.4 氯盐+冻融共同作用下混凝上的性能研究
• 1.2.5 硫酸盐+冻融共同作用下混凝上的性能研究
• 1.2.6 氯盐+硫酸盐共同作用下混凝土性能的的研究
• 1.3 研究的目的与意义
• 1.4 本文的研究内容
• 第2章 试验原材料、配合比及试验方案
• 2.1 试验准备
• 2.1.1 原材料的选择
• 2.1.2 试验主要设备
• 2.1.3 浸泡溶液
• 2.2 试验
• 2.2.1 正交试验设计
• 2.2.2 研究方案及试件制备
• 2.2.3 试验方法
• 第3章 氯盐、硫酸盐冻融环境下混凝土的性能研究
• 3.1 正交试验抗压强度结果及分析
• 3.2 正交试验物理性能结果及分析
• 3.2.1 长方体试件冻融后的质量损失试验结果及分析
• 3.2.2 长方体试件冻融后的膨胀率试验结果及分析
• 3.3 本章小结
• 第4章 复杂环境下混凝土的性能研究
• 4.1 复杂环境下正交试验抗压强度及分析
• 4.2 复杂环境下物理性能结果及分析
• 4.3 本章小结
• 第5章 复杂环境下混凝土破环的微观机理分析
• 5.1 试验仪器及方法
• 5.1.1 试验主要仪器设备
• 5.1.2 试验方法
• 5.2 X射线衍射分析
• 5.2.1 试验结果及分析
• 5.3 扫描电镜分析
• 5.3.1 试验结果及分析
• 5.4 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 进一步工作的方向
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果