新疆公路水泥混凝土小型构造物早期破损与防治技术研究

论文摘要

新疆地区冬季寒冷,冰雪天气常见,出于交通运输安全的考虑,冬季较为频繁地使用除冰盐,加之该地区土地盐渍化严重,导致除冰盐带入的含氯离子在内的各盐类化合物及其它腐蚀物质极易和冻融协同作用,使混凝土发生盐冻剥蚀破坏,腐蚀混凝土及锈蚀其内部的钢筋结构,破坏力度远远超过普通水泥混凝土冻融破坏。本文针对盐冻腐蚀破坏问题,开展新疆地区公路小型混凝土构造物早期破损与防治技术研究,旨在全面提高该地区小型构造物混凝土的耐久性能和长期路用性能。首先,通过大量实地调查与理论分析,明确了当地构造物混凝土腐蚀破坏机理,在对当地公路构造物混凝土原材料优选的基础上,设计了正交试验方案,优化出耐久性混凝土配合比,并以抗盐冻性为指标,合理地调整引气剂掺量。为了增强耐久性混凝的抗盐冻腐蚀性能,选用质量稳定、耐久性能优异的SR乳液聚合物对混凝土进行改性。通过试验分析了聚合物乳液掺量对混凝土性能的影响规律,混凝土经聚合物改性后表现出相对较低的水灰比和较高的力学性能。通过构造物混凝土路用性能试验研究,确定了聚合物最佳掺配比例。同时,论文还对混凝土抗盐冻性能影响显著的含气量参数进行了深入研究,重点在盐冻耦合条件下,就含气量对引气混凝土的长期路用性能进行了试验研究,进而确定了合理的含气量范围。另外,本文还重点开展了构造物涂层防护技术研究,研发了耐久性能和防护性能更为优异的聚合物水泥涂料JSA,提出了公路构造物混凝土防腐涂层耐久性指标及相关的评价、测试方法。借助于SEM及“压汞”等现代技术,深入分析了聚合物改性混凝土的微观形貌和孔结构,揭示了聚合物水泥混凝土的改性机理。最后,通过各类防腐蚀措施的全寿命周期费用分析,认为涂层防护技术具有明显的经济性优势,极具应用价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的提出及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 主要研究内容
• 第二章 研究技术路线与试验方法及设备
• 2.1 技术路线
• 2.2 试验基本方法及相关设备
• 2.2.1 常规试验
• 2.2.2 非常规试验
• 第三章 新疆公路水泥混凝土小型构造物破损现状及机理分析
• 3.1 新疆气候、环境调查分析
• 3.1.1 区域地形特点
• 3.1.2 气候特点
• 3.1.3 混凝土所处环境及其作用等级判断
• 3.2 小型构造物用混凝土原材料状况调查
• 3.3 公路水泥混凝土构造物破坏状况调查
• 3.3.1 冻融剥蚀破坏
• 3.3.2 伴随除冰盐的冻融耦合侵蚀破坏
• 3.3.3 盐份随溶液迁移造成的混凝土腐蚀破坏
• 3.4 水泥混凝土小型构造物破损机理分析
• 3.4.1 混凝土中的盐份迁移过程分析
• 3.4.2 盐冻循环下混凝土破坏过程分析
• 3.4.3 盐溶液对混凝土的化学腐蚀
• 3.5 本章小结
• 第四章 公路小型构造物水泥混凝土优化设计及路用性能研究
• 4.1 公路小型构造物应具备的技术性质及要求
• 4.1.1 构造物的设计使用年限要求
• 4.1.2 耐久混凝土的技术要求
• 4.2 小型构造物水泥混凝土原材料优选
• 4.2.1 水泥
• 4.2.2 集料
• 4.2.3 引气剂
• 4.3 公路小型构造物普通混凝土优化设计
• 4.3.1 混凝土配合比正交设计
• 4.3.2 基于混凝土耐久性的配合比优化
• 4.4 聚合物改性水泥混凝土配合比设计
• 4.4.1 聚合物在公路水泥混凝土中的应用
• 4.4.2 聚合物抗腐蚀乳液的优选
• 4.4.3 聚合物改性水泥混凝土配合比设计
• 4.5 小型构造物水泥混凝土路用性能研究
• 4.5.1 抗冻融性能
• 4.5.2 抗氯离子渗透性
• 4.5.3 耐磨性
• 4.6 适用于新疆小型构造物混凝土的最佳配比推荐
• 4.7 本章小结
• 第五章 盐冻、水耦合状态下小型构造物水泥混凝土长期性能研究
• 5.1 盐冻、水耦合状态下不同含气量混凝土的长期性能试验研究
• 5.1.1 抗盐冻性能
• 5.1.2 抗氯离子渗透性
• 5.1.3 抗压强度
• 5.1.4 耐磨性能
• 5.2 盐冻、水耦合状态下含气量对混凝土长期性能的影响
• 5.2.1 含气量对混凝土长期性能的综合影响
• 5.2.2 盐冻、水耦合状态下混凝土适宜含气量的推荐
• 5.3 本章小结
• 第六章 涂层防护技术在公路小型构造物中的应用研究
• 6.1 涂层防护技术简介
• 6.2 涂层材料的性质要求及比选
• 6.2.1 涂层材料的优选
• 6.2.2 性能对比试验
• 6.2.3 试验结果及分析
• 6.3 涂层材料组分配比的优化
• 6.3.1 聚合物水泥涂料的组成及作用机理
• 6.3.2 新涂料的开发
• 6.3.3 性能对比试验
• 6.4 涂层材料施工工艺
• 6.4.1 聚合物水泥涂料涂覆要求
• 6.4.2 聚合物水泥涂料养护要求
• 6.4.3 质量控制与检查
• 6.5 本章小结
• 第七章 改性水泥混凝土微观结构研究
• 7.1 微观形貌
• 7.1.1 微观形貌照片
• 7.1.2 微观形貌分析
• 7.2 孔结构
• 7.2.1 孔径分布
• 7.2.2 孔结构参数
• 7.3 聚合物水泥混凝土改性机理
• 7.4 本章小结
• 第八章 经济性分析
• 8.1 各种防治措施造价分析
• 8.2 全寿命周期费用及效益分析
• 8.2.1 全寿命周期费用
• 8.2.2 效益分析
• 8.3 本章小结
• 结论与建议
• 参考文献
• 致谢