北方寒冷海洋环境混凝土氯离子扩散系数的研究

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冻融循环条件下混凝土的劣化对其氯离子扩散系数影响的试验研究,进而对混凝土保护层厚度设计提出初步计算方法。首先,对滨海公路辽河特大桥工程六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。采用双掺和三掺矿物掺合料,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。采用混凝土中双掺和三掺优质矿物掺合料,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)测定了不同龄期和冻融循环后混凝土中氯离子扩散系数。结果表明：冻融循环对混凝土劣化和龄期对混凝土损伤的修复对氯离子渗透性能起到双重影响；混凝土氯离子扩散系数随冻融循环次数的增加而近似呈直线关系增大,随标准养护龄期的增长而近似呈指数函数关系下降。最后,建立综合考虑养护龄期和冻融循环对混凝土的影响而求得氯离子扩散系数,继而计算混凝土保护层厚度的计算模型。利用标养28d氯离子扩散系数,采用Fick第二定律计算的保护层厚度照比本文计算模型计算结果明显偏大,该结论与近二十年我国沿海地区混凝土结构保护层厚度的调查统计结果相一致。

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 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 试验概况
• 2.1 试验方案及配合比设计
• 2.1.1 配合比设计指标
• 2.1.2 试验方案
• 2.1.3 配合比数据
• 2.1.4 试验测试项目
• 2.2 试验原材料
• 2.2.1 胶凝材料
• 2.2.2 骨料
• 2.2.3 外加剂
• 2.2.4 水
• 2.3 试件的制备
• 2.3.1 混凝土的搅拌及养护
• 2.3.2 试件制作
• 2.4 试验设备
• 2.4.1 含气量测定仪
• 2.4.2 快速冻融试验机
• 2.4.3 氯离子扩散系数测定仪
• 2.4.4 动弹性模量测量仪
• 2.4.5 超声波清洗机
• 2.5 主要的测试方法及原理
• 2.5.1 新拌混凝土工作性测定
• 2.5.2 含气量测定
• 2.5.3 氯离子扩散系数测定
• 2.5.4 冻融循环试验
• 2.5.5 动弹模量试验
• 3 矿物掺合料混凝土配合比设计及耐久性研究
• 3.1 引言
• 3.2 混凝土配合比材料介绍及选择
• 3.2.1 胶凝材料
• 3.2.2 外加剂
• 3.2.3 混凝土参数选择及配合比设计
• 3.3 混凝土的工作性和抗压强度试验
• 3.3.1 试验内容及说明
• 3.3.2 混凝土工作性试验结果与分析
• 3.3.3 混凝土抗压强度试验结果与分析
• 3.4 含气量对混凝土抗冻性能的影响
• 3.4.1 试验内容及说明
• 3.4.2 混凝土抗冻性实验数据
• 3.4.3 混凝土抗冻性数据分析
• 3.5 RCM法测定混凝土氯离子扩散系数
• 3.5.1 试验内容及说明
• 3.5.2 混凝土氯离子扩散系数实验数据
• 3.5.3 混凝土氯离子扩散系数数据分析
• 3.6 本章结论
• 4 冻融循环及龄期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 试验方案介绍
• 4.2.2 试验参数确定
• 4.3 混凝土氯离子扩散系数随龄期变化规律研究
• 4.3.1 龄期对混凝土抗氯离子渗透性的影响
• 4.3.2 试验结果分析
• 4.3.3 混凝土龄期与氯离子扩散系数的回归分析
• 4.4 冻融循环的劣化作用对混凝土渗透性的影响
• 4.4.1 冻融循环对混凝土渗透性的影响
• 4.4.2 试验结果及分析
• 4.4.3 冻融循环次数与混凝土氯离子扩散系数的回归分析
• 4.5 经冻融循环后混凝土再养护对氯离子扩散系数的影响
• 4.6 冻融循环及氯离子侵蚀共同作用下混凝土保护层厚度计算模型
• 4.6.1 计算模型的确定
• 4.6.2 参数的确定
• 4.6.3 设计使用寿命周期内混凝土氯离子扩散系数平均值计算
• 4.6.4 混凝土保护层厚度计算
• 4.7 本章结论
• 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