单轴持续压荷载及矿物掺合料对混凝土氯离子渗透性的影响研究

论文摘要

以往对于混凝土结构耐久性的研究往往集中于无应力状态下的混凝土结构,很少考虑实际服役条件下诸多复杂因素的综合作用对混凝土结构耐久性的影响,尤其是荷载对混凝土结构渗透性的影响。而混凝土结构在实际工程应用中一般都要承受不同类型的各种复杂荷载作用。很显然,混凝土结构无应力状态下的情形往往不能代表实际结构所处复杂环境下的状态。在不考虑荷载作用的条件下,对于混凝土结构渗透性及耐久性研究所取得的静态指标与实际服役条件下混凝土结构的状态不相吻合,甚至存在较大的偏差。针对这一情况,本文另辟蹊径地考虑了实际服役状态下混凝土结构承受的荷载作用,研究了持续荷载作用对混凝土结构的渗透性及耐久性的影响。本文以辽宁省滨海公路辽河特大桥为工程背景,按照混凝土结构耐久性设计要求,采用单掺矿物掺合料(粉煤灰、矿渣、硅灰)的方法进行了C30混凝土配合比设计,从而使该工程混凝土在北方寒冷地区海洋环境下,满足结构耐久性要求。在此基础上,利用自行设计的加载装置,研究了在不同荷载水平的单轴持续压荷载作用下掺入不同矿物掺合料的素混凝土的氯离子渗透性,考查氯离子渗透系数随矿物掺合料掺量及应力水平的变化规律,找出了不同矿物掺合料对混凝土渗透性影响之间的差异,分析了单轴持续压荷载作用及矿物掺合料对混凝土渗透性的影响机理,探索氯离子渗透系数与荷载水平及矿物掺合料掺量的关系,并建立了相应的数学模型。通过对本试验结果的分析,得出以下主要结论：1.单轴持续压荷载的存在会影响混凝土的渗透性。当应力比小于50%时,扩散系数变化相对较缓慢；当应力比超过50%后,扩散系数显著增大。混凝土的氯离子扩散系数与应力比之间近似满足抛物线的数学模型。2.单掺矿物掺合料可以改善混凝土的抗氯离子渗透性,改善效果依次为：SF>SG>FA。混凝土的氯离子扩散系数随单掺矿物掺合料的掺量的增加而近似呈负指数的函数关系下降。3.对于掺入矿物掺合料的混凝土而言,其渗透性与抗压强度之间不具备良好的相关性。

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 荷载作用下混凝土结构耐久性的研究现状
• 1.3.1 混凝土在荷载作用下的破坏机理
• 1.3.2 荷载作用下混凝土耐久性的研究现状
• 1.4 本文的研究内容
• 1.4.1 问题的提出
• 1.4.2 本文的主要工作
• 2 混凝土配合比设计及试验方案确定
• 2.1 配合比设计
• 2.1.1 配合比设计原则
• 2.1.2 配合比设计方法
• 2.1.3 配合比设计指标
• 2.2 试验方案的确定
• 2.2.1 试验方案
• 2.2.2 本试验配合比
• 2.2.3 试验测试的内容
• 3 试验概况
• 3.1 原材料选择
• 3.1.1 胶凝材料
• 3.1.2 骨料
• 3.1.3 外加剂
• 3.1.4 水
• 3.2 试件的制备
• 3.2.1 混凝土的成型
• 3.2.2 混凝土的养护
• 3.2.3 试件制作
• 3.3 试验设备
• 3.3.1 液压式万能材料试验机
• 3.3.2 单、双向加力架
• 3.3.3 氯离子扩散系数测定仪
• 3.3.4 超声波清洗机
• 3.3.5 交直流两用电子天平
• 3.4 主要的测试方法及原理
• 3.4.1 新拌混凝土工作性测定
• 3.4.2 氯离子扩散系数测定
• 3.4.3 加荷载试验
• 4 单轴持续压荷载及矿物掺合料对混凝土氯离子渗透性的影响
• 4.1 引言
• 4.2 试验内容及说明
• 4.2.1 试验总体思路
• 4.2.2 试验测试的项目
• 4.2.3 试验研究的主体
• 4.3 单轴持续压荷载对混凝土氯离子渗透性的影响
• 4.3.1 试验结果分析
• 4.3.2 机理分析
• 4.3.3 数学模型
• 4.4 单掺矿物掺合料对混凝土氯离子渗透性的影响
• 4.4.1 试验结果分析
• 4.4.2 机理分析
• 4.4.3 单掺不同矿物掺合料的混凝土氯离子渗透性的比较
• 4.4.4 数学模型
• 4.5 混凝土的强度与渗透性的关系
• 5 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢