海洋暴露环境下现代混凝土耐久性研究

论文摘要

混凝土结构以其优越的性能被广泛地应用于土木工程（如建筑、水利设施、港口工程和交通土建工程等）的各个领域。然而，由于氯离子侵蚀、混凝土碳化等环境因素的影响，大量混凝土结构在服役早期就遭受严重的破坏，用于混凝土结构加固和重建的费用相当惊人。当前，钢筋混凝土结构的耐久性已成为国际社会共同关注的问题，各国学者对混凝土氯离子侵蚀单因素作用的问题已进行了大量的研究。由于处于海洋环境中的钢筋混凝土结构其建造维修过于复杂，为了避免因此造成的人力物力浪费，这就对处于海洋环境的混凝土建筑结构有更长的服役寿命要求，然而海洋环境对混凝土结构的严重腐蚀性使这一工作的难度加大。所以，海洋环境中混凝土耐久性问题的研究是一项艰巨而繁琐的工作。混凝土结构的耐久性研究较多集中在宏观方面，其实混凝土内部的微观结构在混凝土耐久性方面的作用也不容忽视，本文通过对实海海洋环境混凝土的抗氯离子性能和混凝土内部的孔结构进行试验分析，作出试验结果评估，研究内容主要有以下几点：[1]海洋腐蚀试验环境主要以大气区、潮汐区和水下区为主，同时在这个三个腐蚀区域的试验控制较好进行，这三个腐蚀区域有不同的腐蚀特点，将不同配合比的混凝土分别在三个区域中进行1个月、3个月、9个月和12个月的腐蚀试验，然后对受腐蚀后的混凝土进行氯离子含量测试试验，以此为依据评估混凝土的抗氯离子侵蚀性能，分析造成该性能差异的原因；[2]由于试验样品大小的限制，不能进行更长期的腐蚀试验，试验中加入实际工程配合比，这些实际工程均已在海洋环境中经历长期海洋腐蚀作用，用短期试验数据同长期试验数据作对比分析，分析混凝土在经历长期的腐蚀作用后，其性能的变化差异；[3]选取部分有对比性的配合比进行压汞试验来评测混凝土内部的孔结构分布情况以及水泥净浆试块进行XRD和XRF试验，从微观范围检测混凝土的耐久性能，增加评估结果的可靠性；[4]高性能混凝土日趋广泛的应用，引起混凝土界的高度重视，对胶州湾海底隧道所采用的高性能混凝土作了耐久性评估试验，为该工程的建设提供理论依据。试验结果表明：海洋三种不同的腐蚀区域的腐蚀程度为潮汐区>水下区>大气区，同一种配合比的混凝土在同一腐蚀区域，随着腐蚀时间的增加氯离子的渗透深度越大，表层氯离子浓度越大；水胶比对于混凝土的抗氯离子侵蚀性能有较大影响，水胶比越大，混凝土抗氯离子侵蚀性能越差；矿物掺合料可以有效改善混凝土的抗氯离子渗透性能，但要想得到优质配合比混凝土，需要在水灰比和矿物掺合料两方面同时控制；通过压汞试验、X衍射试验和X荧光试验等微观试验，得到同氯离子测定试验相同的试验结果，使宏观的试验结果更具有说服力。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景、意义
• 1.2 海洋混凝土结构劣化情况调查及研究进展
• 1.3 混凝土耐久性的国内外研究现状
• 1.3.1 海洋混凝土的腐蚀机理
• 1.3.2 高性能混凝土的开发与应用
• 1.3.3 混凝土在海洋环境中的微结构损伤研究
• 1.4 课题的主要研究工作
• 1.4.1 研究的总体目标
• 1.4.2 研究的主要内容
• 1.5 课题的研究特色
• 第二章 原材料及试验方法
• 2.1 实验原材料简介
• 2.2 拌合成型和养护
• 2.3 试验方法
• 2.3.1 氯离子侵蚀试验
• 2.3.2 压汞试验
• 2.3.3 X 荧光试验
• 2.3.4 X 衍射试验
• 2.4 试验配合比
• 第三章 现代混凝土在海洋环境下的损伤研究
• 3.1 海洋环境腐蚀区域特点分析
• 3.2 潮汐区混凝土损伤规律
• 3.2.1 水胶比对混凝土损伤的影响
• 3.2.2 腐蚀龄期对混凝土损伤的影响
• 3.3 大气区混凝土损伤规律
• 3.4 水下区混凝土损伤规律
• 3.5 长期暴露混凝土的反演试验
• 3.5.1 码头混凝土
• 3.5.2 挡浪坝混凝土
• 3.6 氯离子数据拟合结果分析
• 第四章 海洋环境下混凝土微结构演变研究
• 4.1 混凝土孔结构试验
• 4.2 XRF 试验结果分析
• 4.3 XRD 试验结果分析
• 第五章 现代混凝土在海底隧道工程中的应用与评估
• 5.1 隧道混凝土工作性及表观形貌
• 5.2 隧道混凝土强度发展规律
• 5.3 隧道混凝土强度波动调查
• 5.4 隧道混凝土氯离子扩散系数
• 5.5 隧道混凝土初始氯离子浓度和碱含量
• 5.6 隧道混凝土抗渗透性
• 5.7 隧道混凝土抗碳化性能
• 5.8 隧道混凝土抗冻性能研究
• 5.9 隧道混凝土保护层波动调查
• 5.10 隧道混凝土取芯调查及耐久性评估
• 第六章 结论及展望
• 6.1 本课题研究内容总结
• 6.2 需要进一步研究的问题
• 参考文献
• 在学期间发表的论文和成果
• 致谢