混凝土在其服役過程中通常會受到各種環(huán)境因素下的聯(lián)合作用,比如溶蝕、凍融循環(huán)等,為了提高混凝土材料的抗凍融破壞耐久性,國內(nèi)外學(xué)者進行了多方面研究,如使用摻合料、早強劑、抗凍劑、引氣劑、纖維等措施。內(nèi)養(yǎng)護是將預(yù)濕吸水的內(nèi)養(yǎng)護材料替代骨料作為混凝土原料,因向混凝土提供內(nèi)部水分補償,對緩解自干燥,減小自收縮,增強混凝土密實性,提高結(jié)構(gòu)耐久性具有重要意義。本文通過室內(nèi)試驗、理論分析等手段,選取100-250μm粒徑的高吸水樹脂(SAP)與輕細骨料(LWA)為內(nèi)養(yǎng)護材料,設(shè)置不同內(nèi)養(yǎng)護材料摻量和引入水量,進行快速凍融與鹽凍試驗研究,通過觀測宏觀質(zhì)量損失、SEM微觀形貌結(jié)構(gòu)與物相組成,對內(nèi)養(yǎng)護混凝土凍融破壞進行機理分析,并提出內(nèi)養(yǎng)護混凝土最優(yōu)抗凍性方案,探討凍融與鹽凍環(huán)境下內(nèi)養(yǎng)護高強混凝土耐久性損傷劣化機理,旨在對特殊環(huán)境下服役的高強混凝土綜合性能設(shè)計提供重要理論基礎(chǔ)與應(yīng)用價值。具體研究如下:(1)通過試驗得知,內(nèi)養(yǎng)護材料的摻入會降低高強混凝土的抗壓強度,但降低幅度較小,主要是由于內(nèi)養(yǎng)護水引起的水化充分產(chǎn)生的鈣礬石AFt、AFm引起的致密性減弱、SAP釋水后形成大孔洞而導(dǎo)致的強度降低;輕細骨料振搗過程中出現(xiàn)上浮現(xiàn)象,改變試塊表面的水灰比與表層混凝土性質(zhì),對混凝土的強度有較大影響,但內(nèi)養(yǎng)護混凝土強度仍滿足規(guī)范設(shè)計要求;(2)通過清水和3%NaCl鹽溶液快速凍融試驗,獲取宏觀抗凍性指標(biāo)質(zhì)量損失率和相對動彈性模量,為便于分析,將含SAP內(nèi)養(yǎng)護材料的試塊標(biāo)記為HSC+數(shù)字,數(shù)字為引入水量,含LWA內(nèi)養(yǎng)護材料的試塊標(biāo)記為LWA+數(shù)字,同配比的基準(zhǔn)混凝土標(biāo)記為HSC,分析如下:在水凍環(huán)境中經(jīng)150次凍融循環(huán),SAP摻量為0.24%,預(yù)濕水量為總水量10%的HSC10混凝土質(zhì)量損失率最低,僅為0.2%;質(zhì)量損失率從小到大順序為HSC10HSC0LWA5LWA10HSC5HSCLWA0,可見采用內(nèi)養(yǎng)護技術(shù)可提高混凝土的抗凍性,其中內(nèi)養(yǎng)護材料SAP提高抗凍性的效果要優(yōu)于LWA。凍融25、50、75、100和150次后分析試塊相對動彈性模量知,相比基準(zhǔn)混凝土HSC,LWA0組與HSC10組混凝土相對動彈性模量較大,抗凍性優(yōu)于基準(zhǔn)混凝土,其他組試塊的動彈性模量稍有降低,但降幅不大�？傮w看來,摻加LWA更能有利于摻加SAP的試驗組,對提高高強混凝土的抗凍性有更加積極的影響。經(jīng)3%NaCl溶液快凍的試塊相較于標(biāo)準(zhǔn)凍融試驗的清水環(huán)境下質(zhì)量損失率都有約50%程度的增加,表面剝落嚴(yán)重,但是相對動彈性模量的下降比在水中時稍為緩慢。(3)經(jīng)鹽凍(單邊凍融)之后,質(zhì)量損失率隨引入水量的增加而降低,HSC10-HSC10HSC5-HSC5HSC0HSC,主要原因是:水結(jié)冰膨脹引起混凝土面層漿體剝落是導(dǎo)致質(zhì)量減小。相對動彈性模量表現(xiàn)為HSC10-HSC5-HSC10HSC5HSC0HSC,混凝土內(nèi)部產(chǎn)生微小而均勻的氣泡,不易被水充滿,飽水度明顯降低。同時及時吸納受凍區(qū)的過冷水,緩解鹽溶液產(chǎn)生的結(jié)冰壓,可以改善混凝土的抗鹽凍性能;氯離子與水化產(chǎn)物反應(yīng)生成水化氯鋁酸鈣,起到緩解侵蝕破壞的作用。進行電鏡掃描分析,主要對SAP孔洞處、骨料與水泥漿體聯(lián)結(jié)處與微裂縫處的微觀形貌與物象組成進行觀測,根據(jù)鈣礬石的生長形態(tài),可以證明在SAP釋水形成孔洞處,空氣由于無法進入而形成真空,內(nèi)外存在壓力差形成“微氣泵”,為“微氣泵”假說提供了依據(jù)。為SAP的摻加導(dǎo)致的強度降低,自收縮減小,抗凍性能提高提供了理論依據(jù)。(4)根據(jù)實驗研究結(jié)果選取最優(yōu)內(nèi)養(yǎng)護材料摻量方案,認為HSC10試驗組(SAP摻量0.24%,內(nèi)養(yǎng)護水量為SAP質(zhì)量的25倍)的抗凍性與自收縮效果最好。對內(nèi)養(yǎng)護高強混凝土的綜合性能設(shè)計與工程利用提供了理論依據(jù)。
【學(xué)位單位】：華北水利水電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TU528
【部分圖文】：

圖 1.1-1 混凝土鹽凍破壞Figure 1.1-1 Concrete salt damage高強混凝土的滲透性很小，針對早期的不利變形，為了調(diào)控高強混凝土的自干燥與自收縮現(xiàn)象，減少因體積變化而導(dǎo)致的裂縫，為了可以從混凝土內(nèi)部為水泥水化作用提供充足的水分，加速凝膠材料形成穩(wěn)定的結(jié)晶，提高粘結(jié)力，故提出內(nèi)養(yǎng)護技術(shù)，來降低自干燥和自收縮對混凝土的影響，改善混凝土的物理，增強結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能。近年來混凝土材料的耐久性課題研究中的內(nèi)養(yǎng)護技術(shù)研究是國際研究的熱點與前沿。內(nèi)養(yǎng)護混凝土由粗骨料、砂、水泥、硅灰、粉煤灰、礦渣、減水劑、內(nèi)養(yǎng)護材料組成，經(jīng)過攪拌機攪拌形成混凝土試塊，再放入養(yǎng)護室進行一段時間的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護。雖然這種混凝土試塊是多相復(fù)合的，但是本質(zhì)上和其他普通混凝土材料無大差別，經(jīng)過多次的凍融循環(huán)之后，混凝土材料內(nèi)部原有的微孔隙以及微裂紋等積累到了一定的程度，會對材料的各種性能產(chǎn)生不利的影響，之后材料也會因此發(fā)生破壞或者形變。Kliege 在1957年首先提出了讓輕集料做為水分的載體來促進水泥水化，內(nèi)養(yǎng)護的概念有了初步的萌芽。內(nèi)養(yǎng)護技術(shù)的概念則是由美國學(xué)者 Philleo[2]提出的。國際材料結(jié)構(gòu)研究實驗聯(lián)合會和美國混凝土協(xié)會一致認為，內(nèi)養(yǎng)護在預(yù)先加入養(yǎng)護材料的情況下，根據(jù)養(yǎng)護時的具

-1技術(shù)路線圖

-1SAP吸水前狀態(tài)Figure2.1-1SAPpre-waterabsorptionstate

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前9條

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本文編號：2813443