混凝土保护层结构与渗透性现场检测方法的研究

论文摘要

混凝土保护层指最外层钢筋到混凝土外表面之间的一层混凝土,是钢筋混凝土结构的一部分。与混凝土材料相比较,混凝土保护层的结构与渗透性具有特殊性。混凝土保护层是钢筋混凝土结构抵抗外界侵蚀的重要防线,对钢筋混凝土结构的耐久性具有重要意义。本文研究了混凝土保护层的结构与渗透性,以及混凝土保护层渗透性的现场检测方法。研究内容与取得的成果如下:(1)采用数字图像分析技术,以毫米为单位,在垂直混凝土保护层表面的一维方向上逐层分析粗骨料的体积含量等分布特征。由于边界效应,混凝土在垂直成型面方向上由外到内粗骨料体积含量逐渐增加,超过边界效应层后,骨料分布趋于均匀。边界效应层的厚度实际上在5mm左右。粗骨料最大粒径对边界效应层厚度的影响并不明显。对于级配良好的粗骨料,控制边界效应层厚度的是粗骨料最小粒径。采用自行设计的试验方法对钢筋的卡阻效应进行了初步研究。在满足规范要求的条件下,钢筋对粗骨料的通过有一定的阻挡作用。这主要表现为保护层混凝土中的粗骨料含量略少,浆体量略多;但是卡阻效应对保护层内的骨料粒径分布影响不大。(2)通过对PERMIT离子迁移试验与NEL试验进行对比试验,证明两种方法的实验结果有良好的相关性。PERMIT离子迁移试验方法设备简单,操作方便,试验时间短,可以正确反映保护层混凝土或结构表层混凝土的抗氯离子渗透性。(3)通过室内试验并结合青岛海湾大桥工程现场实测,改进了PERMIT试验结果的分析和数据处理方法,提出了用回路最大电流值来计算氯离子扩散系数,简化了PERMIT离子迁移试验方法。PERMIT离子迁移试验方法可以用于评价透水模板布对混凝土保护层抗渗性的改善效果。PERMIT离子迁移试验给出的氯离子扩散系数可以定性地评价混凝土的抗氯离子渗透性,用于混凝土工程的现场质量控制。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 混凝土保护层结构的特殊性
• 1.3 混凝土保护层的渗透性
• 1.3.1 混凝土材料抗氯离子渗透性能的试验方法
• 1.3.2 混凝土保护层渗透性的现场检测方法
• 1.3.3 提高混凝土保护层抗渗性的技术措施
• 1.4 研究的主要问题及研究思路
• 1.4.1 研究的主要问题
• 1.4.2 研究思路与内容
• 第2章 混凝土保护层的结构
• 2.1 概述
• 2.2 混凝土边界效应层中粗骨料分布特征
• 2.2.1 原材料及配合比
• 2.2.2 试验方法
• 2.2.3 试验结果分析
• 2.2.4 骨料体积含量分布曲线
• 2.3 钢筋的卡阻效应对混凝土保护层中骨料分布的影响
• 2.3.1 原材料及配合比
• 2.3.2 试验方法
• 2.3.3 试验结果分析
• 2.4 本章小结
• 第3章 边界效应层的孔隙率与渗透性
• 3.1 概述
• 3.2 试验用混凝土原材料及其主要配合比
• 3.3 试验方法
• 3.3.1 孔隙率试验
• 3.3.2 渗透性试验
• 3.4 试验结果分析
• 3.4.1 边界效应层的孔隙率
• 3.4.2 边界效应层的抗氯离子渗透性
• 3.4.3 混凝土的有效孔隙率
• 3.5 本章小结
• 第4章 混凝土保护层的渗透性研究
• 4.1 概述
• 4.2 混凝土保护层渗透性的研究模型
• 4.3 配合比及试验方法
• 4.4 试验结果分析
• 4.4.1 混凝土保护层的渗透性
• 4.4.2 粉煤灰掺量对混凝土保护层渗透性的影响
• 4.5 ASTMC1202 验证试验
• 4.5.1 原材料与配合比
• 4.5.2 试验方法
• 4.5.3 试验结果
• 4.6 混凝土试件损伤层分析
• 4.7 本章小结
• 第5章 混凝土保护层渗透性现场检测方法研究
• 5.1 概述
• 5.2 PERMIT 试验方法介绍
• 5.3 稳态电迁移试验基本原理
• 5.4 试验原材料及配合比
• 5.5 试验方法
• 5.6 试验结果分析
• 5.6.1 PERMIT 试验的典型试验结果
• 5.6.2 溶液电导率与氯离子浓度的换算关系
• 5.6.3 试验时间的确定及试验数据处理
• 5.6.4 PERMIT 试验与NEL 试验
• 5.6.5 PERMIT 试验的回路最大电流
• 5.6.6 PERMIT 试验的6h 电通量
• 5.6.7 PERMIT 试验的稳态迁移开始时间
• 5.7 本章小结
• 第6章 PERMIT 试验方法的进一步分析
• 6.1 概述
• 6.2 理论计算公式
• 6.3 试验原材料及配合比
• 6.4 试验结果及分析
• theo )'>6.4.1 理论氯离子扩散系数(D_theo)
• theo)的评价指标'>6.4.2 基于理论氯离子扩散系数(D_theo)的评价指标
• 6.4.3 Nernst－Plank 与Nernst－Einsten 方程
• 6.5 本章小结
• 第7章 PERMIT 试验方法的应用
• 7.1 概述
• 7.2 试验室研究
• 7.2.1 混凝土配合比
• 7.2.2 试验方法
• 7.2.3 试验结果分析
• 7.3 工程应用研究
• 7.3.1 青岛海湾大桥工程概述
• 7.3.2 试验过程
• 7.3.3 试验结果分析
• 7.4 本章小结
• 第8章 结论
• 8.1 研究总结
• 8.2 需要进一步开展的工作
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果