【摘要】：鋼筋銹蝕仍然是目前鋼筋混凝土結構面臨的最嚴峻的耐久性問題。一方面,海洋工程及沿海城市的混凝土建筑物長期受到環(huán)境氯離子的侵蝕,另一方面,河砂資源日益枯竭,海砂的資源化利用越來越廣泛,而海砂、甚至是淡化海砂中的氯離子含量仍往往超出規(guī)范標準限值,這些都將導致鋼筋混凝土結構出現嚴重的腐蝕破壞,而目前還沒有有效的方法防止普通混凝土中鋼筋銹蝕的發(fā)生。活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete,簡稱RPC)是一種新型超高強水泥基復合材料,其具有超高的力學性能和良好的延性,同時具有良好的抗氯離子滲透性,如將其用于海洋工程或海砂混凝土中,可有效降低氯離子的滲透速率,防止或極大地減緩鋼筋銹蝕的發(fā)生。本文采用改進的快速電遷移試驗方法對外滲和內摻氯離子在RPC混凝土中的擴散分布規(guī)律進行了研究,對比研究了石英砂、河砂和海砂RPC試塊以及普通砂漿試塊的氯離子擴散速率,結合孔結構測試結果對其擴散速率進行了討論;同時,模擬實際工程環(huán)境,考察了干濕循環(huán)下外界氯離子在RPC梁和普通混凝土梁中的擴散分布規(guī)律,以及內摻海砂的RPC梁和普通混凝土梁在室內環(huán)境下氯離子的擴散分布情況。主要研究內容及結果如下:(1)經過30V恒壓192h的快速電遷移試驗后,外滲的氯離子在RPC中的遷移量遠低于普通砂漿;RPC試塊中的氯離子含量隨著厚度增加呈顯著的下降趨勢,外滲氯離子未完全浸透試塊,RPC處于非穩(wěn)態(tài)電遷移階段;而普通砂漿試塊中的氯離子含量隨厚度增加基本不變,外滲氯離子已完全浸透試塊,普通砂漿處于穩(wěn)態(tài)電遷移階段;石英砂RPC、河砂RPC和河砂普通砂漿中的氯離子擴散系數D分別為6.50×10~(-14)m~2/s、7.48×10~(-14)m~2/s和1.51×10~(-12)m~2/s,RPC的抗氯離子擴散性能遠高于河砂普通砂漿,石英砂RPC的抗氯離子擴散性能略高于河砂RPC。內摻氯離子時,無論是內摻NaCl還是由海砂引入氯離子的情況下,RPC中的氯離子遷移量均遠低于普通砂漿,石英砂RPC中的氯離子遷移量僅為海砂RPC的1/2,這表明RPC特別是石英砂RPC能顯著降低內部氯離子的遷移。(2)氯離子在混凝土中的滲透和擴散主要取決于混凝土內部的微結構,特別是孔結構;其中,孔徑為10-100nm的微毛細孔越少,孔體積分形維數越大,則抗氯離子擴散性能越好。壓汞試驗結果表明,RPC的微毛細孔含量遠低于普通砂漿,孔分形維數大于普通砂漿,因此無論是外滲還是內摻氯離子情況下,RPC的抗氯離子擴散性能均遠優(yōu)于普通砂漿;石英砂RPC、河砂RPC和海砂RPC的微毛細孔含量相近,但石英砂RPC的孔體積分形維數較其余兩者大,因此無論是外滲還是內摻氯離子的情況下,石英砂RPC的抗氯離子擴散性能均為最優(yōu)。(3)以RPC梁和普通混凝土梁為試驗對象,研究氯鹽干濕循環(huán)條件下氯離子在混凝土梁中的擴散分布規(guī)律。結果表明,RPC梁中各方向的氯離子的擴散深度小于10mm,而普通混凝土中氯離子的擴散深度小于20mm,與兩側梁端面距離大于氯離子擴散深度的混凝土梁內各橫截面的氯離子含量分布基本一致。開裂混凝土中不同深度處的氯離子含量普遍高于未開裂混凝土中相同深度處的氯離子含量;與損傷裂縫距離超過10mm后,混凝土沒有受到裂縫中氯離子形成的與裂縫成垂直方向的侵蝕作用;在深度為0~5mm的范圍內,裂縫的存在明顯提高了RPC中的氯離子含量,但對普通混凝土影響不大。利用Fick第二定律作為時間預測模型,預測RPC梁和普通混凝土梁中鋼筋銹蝕的時間分別為121.3年和2.2年,預測開裂RPC梁和開裂普通混凝土梁中開裂處鋼筋銹蝕的時間分別為2.3年和0.4年。(4)以RPC梁和普通混凝土梁為試驗對象,研究Qg摻海砂條件下氯離子在混凝土梁中的擴散分布規(guī)律。結果表明,在Qg摻海砂條件下放置18個月后,RPC梁和普通混凝土梁中隨著與鋼筋距離的增大,Qg摻氯離子的濃度逐漸降低;RPC梁中鋼筋處Qg摻氯離子的增量為0.0016%,僅約為普通混凝土梁中鋼筋處Qg摻氯離子增量0.0156%的1/10�；陔娢缓愣〞r氯離子在電場作用下的運輸通量恒定的原理,預測Qg摻海砂條件下RPC梁和普通混凝土梁中鋼筋銹蝕的時間分別為100.5年和8.9年。
【學位授予單位】：廣東工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TU528
【圖文】：

石英砂

硅粉Fig.1-3SilicaSandFig.1-4SiliconPowder

圖 1-7 ASTM C1202 法試驗裝置Fig. 1-7 ASTM C1202 Method Test Device遷移法的一個特例，人為放大氯離子數在陰極槽加入同樣濃度的氯化鈉溶液，用 NEL 法測得 RPC 和高性能混凝土的

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