环境侵蚀下水泥砂浆力学性能的试验研究

论文摘要

水泥砂浆由于长期遭受外界环境的腐蚀作用,导致水泥砂浆耐久性能降低而提前发生开裂,甚至破坏。本文在系统总结国内外有关混凝土材料腐蚀研究工作基础上,主要研究受腐蚀后水泥砂浆的抗压强度和本构关系,主要研究内容包括:首先,研究了受盐腐蚀水泥砂浆的抗压强度。考虑了NaHCO3,Na2SO4两种腐蚀介质作用,研究了0.01mol/L、0.05mol/L、0.1mol/L和0.5mol/L四种浓度作用下腐蚀后水泥砂浆的抗压强度,试验结果表明,两种腐蚀性介质作用下,水泥砂浆抗压强度的变化不同,在NaHCO3溶液中,随着腐蚀时间的增加,水泥砂浆强度逐渐下降而在Na2SO4溶液中的水泥砂浆的腐蚀情况与离子浓度的变化有关,在0.01mol/L、0.05mol/L中强度上升而在0.1mol/L和0.5mol/L溶液中下降显著,试件严重脱落。其次,针对pH为2.5、4.5和12三种溶液的腐蚀作用,研究了腐蚀后水泥砂浆的抗压强度,以及应力一应变曲线的变化规律;阐述了受盐酸腐蚀水泥砂浆性能劣化的内在原因。试验结果表明,盐酸腐蚀作用下,水泥砂浆的抗压强度与腐蚀时间和溶液浓度成近似的线性下降关系。应力—应变曲线逐渐趋于平缓,但形状未发生太大变化。基于试验研究,提出了盐酸腐蚀水泥砂浆强度的计算模型。通过计算结果与试验数据得比较,计算模型的计算结果具有很好的准确性,对酸腐蚀环境中水泥砂浆强度的预测具有重要的理论价值和工程意义。最后,探讨了冻融循环对水泥砂浆的腐蚀作用,对水泥砂浆试块在0、5、30、60、90次冻融循环作用下进行了抗压强度的测定,试验结果表明,在冻融循环作用下,水泥砂浆冻融循环前后的抗压强度之比与循环的次数成近似的线性关系,并求出了冻融循环下水泥砂浆强度的计算模型以及本构模型,通过与试验数据的比较,计算模型结果的精度都很高,可以使用在实际工程中。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究水泥砂浆环境侵蚀的背景
• 1.1.1 水泥砂浆简介
• 1.1.2 环境侵蚀的背景
• 1.2 国内外在环境侵蚀方面的研究工作综述
• 1.2.1 在化学侵蚀作用下的研究
• 1.2.2 在冻融循环作用下的研究
• 1.3 国内外在混凝土本构关系方面的研究工作综述
• 1.4 课题研究的目的和意义
• 1.5 课题的主要内容
• 第二章 试验概况
• 2.1 试验设计
• 2.2 试件制作
• 2.2.1 材料的选用
• 2.2.2 砂浆配合比
• 2.2.3 试件的制作与养护
• 2.3 试验设备
• 2.3.1 电子万能试验机的使用
• 2.3.2 酸度计的使用
• 2.4 试验方法
• 2.4.1 化学侵蚀部分
• 2.4.2 冻融循环部分
• 2.4.3 轴心抗压强度
• 第三章 水泥砂浆化学侵蚀后单轴抗压强度试验研究
• 3.1 引言
• 2SO₄和NaHCO₃溶液中水泥砂浆的单轴抗压强度试验'>3.2 在Na₂SO₄和NaHCO₃溶液中水泥砂浆的单轴抗压强度试验
• 3.2.1 试验现象与破坏形态
• 3.2.2 试验结果分析
• 3.2.3 化学侵蚀机理初步分析
• 3.3 在pH溶液中水泥砂浆的单轴抗压强度试验
• 3.3.1 试验现象与破坏形态
• 3.3.2 试验结果分析
• 3.3.3 化学侵蚀机理初步分析
• 3.4 pH溶液腐蚀水泥砂浆抗压强度计算模型
• 3.4.1 受腐蚀水泥砂浆强度计算模型的建立
• 3.4.2 受腐蚀水泥砂浆强度计算模型的验证
• 3.5 小结
• 第四章 水泥砂浆冻融循环后单轴抗压强度试验研究
• 4.1 引言
• 4.2 试验现象与破坏形态
• 4.3 试验结果分析
• 4.3.1 不同水泥掺量的水泥砂浆冻融性质的影响
• 4.3.2 冻融次数对水泥砂浆冻融性质的影响
• 4.4 冻融侵蚀机理初步分析
• 4.5 小结
• 第五章 基于试验的水泥砂浆冻融循环下本构模型的研究
• 5.1 引言
• 5.2 冻融循环下水泥砂浆本构模型的研究
• 5.2.1 冻融循环下水泥砂浆本构模型的确定
• 5.2.2 冻融循环下水泥砂浆本构模型的验证
• 5.3 小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢