本文關(guān)鍵詞：寒區(qū)機(jī)場(chǎng)道面混凝土耐久性區(qū)劃及抗凍性參數(shù)設(shè)計(jì)

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【摘要】：混凝土結(jié)構(gòu)的工作環(huán)境等級(jí)、分類一般以環(huán)境侵蝕為主并結(jié)合各自在不同情況下的凍融、侵蝕程度進(jìn)行分類分級(jí)的定性描述,而沒有定量的區(qū)劃指標(biāo)設(shè)計(jì),那么相應(yīng)的混凝土抗凍性設(shè)計(jì)就會(huì)大打折扣,產(chǎn)生適用性、安全性和耐久性問題,甚至未達(dá)到設(shè)計(jì)使用壽命就已破壞。本文利用余紅發(fā)課題組凍融疲勞方程建立了室內(nèi)與現(xiàn)場(chǎng)混凝土凍融循環(huán)之間的關(guān)系,統(tǒng)計(jì)分析了較有價(jià)值的全國(guó)520個(gè)氣象臺(tái)站點(diǎn)歷年氣象資料,結(jié)合預(yù)測(cè)模型理論提出了混凝土耐久性區(qū)劃,為機(jī)場(chǎng)道面混凝土在鹽凍環(huán)境下的耐久性設(shè)計(jì)提供了區(qū)劃參考,并取得了如下創(chuàng)新性成果:1、從混凝土耐久性理論基礎(chǔ)出發(fā),確定了混凝土抗凍性環(huán)境區(qū)劃指標(biāo),引用規(guī)范、文獻(xiàn)等深入討論了寒區(qū)混凝土凍融循環(huán)過程,明確了室內(nèi)快凍法、室外實(shí)際工程基于水凍和鹽凍的兩類大環(huán)境指標(biāo),選定了室內(nèi)快凍法基于水凍環(huán)境相對(duì)動(dòng)彈性模量低于60%和鹽凍環(huán)境相對(duì)動(dòng)彈性模量低于80%的破壞標(biāo)準(zhǔn)。2、以-3℃作為自然凍融循環(huán)的溫度交替點(diǎn),詳細(xì)闡述了氣溫?cái)?shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析方法、處理過程。編制出最冷月氣溫、日最低氣溫、最大降溫速度的平均值(μ)等值面圖和標(biāo)準(zhǔn)差(σ)等值面圖,經(jīng)過修正得到具有95%保證率的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)等值面圖。同時(shí)圍繞全國(guó)520個(gè)氣象臺(tái)站點(diǎn)的正負(fù)溫度交替數(shù)據(jù),繪制了年正負(fù)溫度交替次數(shù)等值面圖,研究了日凍融循環(huán)次數(shù)的32種典型循環(huán)特征,得出自然環(huán)境以日凍融循環(huán)次數(shù)1次為主的結(jié)論,在此基礎(chǔ)上得到全國(guó)年凍融循環(huán)次數(shù)等值面圖。經(jīng)過模擬分析發(fā)現(xiàn),海拔的上升與緯度的增大會(huì)引起凍融循環(huán)次數(shù)上升,海拔高低與緯度大小是凍融循環(huán)次數(shù)變化的兩種誘因。3、基于余紅發(fā)課題組凍融疲勞模型進(jìn)行了混凝土耐久性壽命預(yù)測(cè),討論了該模型與李金玉課題組和金偉良課題組預(yù)測(cè)模型的差異與優(yōu)勢(shì),得出了室內(nèi)外凍融循環(huán)次數(shù)的轉(zhuǎn)換關(guān)系在1:7~1:8左右,而非李金玉課題組認(rèn)為的1:10~1:15�；凇痘炷两Y(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB/T50476-2008)劃分了6類凍融環(huán)境等級(jí)。基于靜水壓理論和滲透壓理論,提出了影響混凝土抗凍性的年自然凍融循環(huán)次數(shù)、日最低氣溫和最大降溫速度等三大指標(biāo)的具體權(quán)重。結(jié)果表明,對(duì)于某一特定地區(qū),混凝土發(fā)生凍融破壞的影響因素中,年自然凍融循環(huán)次數(shù)對(duì)抗凍性的影響最大,占比可達(dá)到90%,其次是日最低氣溫,占比8%,最后才是最大降溫速度,占比2%。以抗凍等級(jí)F50的混凝土為例,預(yù)測(cè)了該混凝土在全國(guó)范圍內(nèi)的凍融壽命。分別按100年、50年和30年三個(gè)設(shè)計(jì)年限繪制了水凍環(huán)境下的混凝土抗凍等級(jí)分布圖,即抗凍性區(qū)劃圖表。4、結(jié)合李金玉課題組提出的混凝土抗凍性參數(shù)設(shè)計(jì)模型,運(yùn)用余紅發(fā)課題組的凍融疲勞方程模型,將混凝土抗凍性與混凝土含氣量、水膠比和粉煤灰摻量等配合比參數(shù),以及年自然凍融循環(huán)次數(shù)、最大降溫速度和日最低氣溫等自然環(huán)境參數(shù)有機(jī)聯(lián)系在一起,實(shí)現(xiàn)了對(duì)混凝土在自然環(huán)境下凍融壽命的預(yù)測(cè)。以此為基礎(chǔ),將全國(guó)混凝土抗凍性區(qū)劃與混凝土抗凍性參數(shù)聯(lián)系在一起,進(jìn)而按4級(jí)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用級(jí)別的規(guī)定,分別推算出在6類凍融環(huán)境等級(jí)相應(yīng)的抗凍參數(shù)取值范圍,以此繪制出假定混凝土水膠比為0.45時(shí)在100年、50年、30年和5年等4類設(shè)計(jì)年限下的混凝土含氣量等值分布圖,以及假定含氣量為5%時(shí)在4類設(shè)計(jì)年限下的混凝土水膠比等值分布圖。最終總結(jié)出了一套基于抗凍性參數(shù)的混凝土配合比設(shè)計(jì)流程,并針對(duì)抗凍性設(shè)計(jì)提出了建議。5、在分析混凝土鹽凍剝蝕機(jī)理的基礎(chǔ)上,運(yùn)用課題組建立的混凝土抗凍性與凍融介質(zhì)的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系,進(jìn)一步調(diào)整了余紅發(fā)課題組凍融疲勞方程的凍融損傷失效參數(shù),使其能夠適用于鹽凍環(huán)境。繪制了100年、50年和30年等3種設(shè)計(jì)年限基于3.5%濃度的氯化鈉(Na Cl)、乙二醇(EG)、丙二醇(PG)、醋酸鈣鎂(CMA)、醋酸鉀(KAC)和醋酸鈉(NAC)等6種凍融介質(zhì)下的混凝土抗凍性區(qū)劃圖,以滿足寒區(qū)機(jī)場(chǎng)道面混凝土在各種凍融環(huán)境下的抗凍性參數(shù)設(shè)計(jì)要求。計(jì)算分析了未引氣C40普通混凝土(OPC40),含氣量5%、礦渣摻量30%的C40高性能混凝土(HPC40S30),含氣量5%、粉煤灰摻量20%的C50高性能混凝土(HPC50F20)在7種凍融介質(zhì)作用下的凍融壽命,得出OPC40凍融壽命從大到小依次是:CMA水EG≈PGKAC≈NAC≈Na Cl,HPC40S30凍融壽命從大到小依次是:水≈CMA≈NACPGEGNa Cl≈KAC,HPC50F20凍融壽命從大到小依次是:CMANAC≈PG水≈EG≈KAC≈Na Cl。在寒區(qū)機(jī)場(chǎng)、公路等重大基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中,建議采用高性能混凝土,并根據(jù)機(jī)場(chǎng)不同位置選用合適的除冰液。6、圍繞機(jī)場(chǎng)道面混凝土耐久性區(qū)劃及抗凍性參數(shù)設(shè)計(jì)在全國(guó)的通用性、準(zhǔn)確性,分別選取華北、西北、東北地區(qū)和青藏高原等4個(gè)典型樣本城市機(jī)場(chǎng)展開了實(shí)際工程驗(yàn)證,根據(jù)水凍情況檢驗(yàn)了實(shí)際工程混凝土配合比,根據(jù)鹽凍情況提出了該地區(qū)機(jī)場(chǎng)運(yùn)營(yíng)管理的除冰建議。
【關(guān)鍵詞】：混凝土 耐久性 水凍環(huán)境 鹽凍環(huán)境 除冰液 區(qū)劃 設(shè)計(jì)
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：U414;V351.11
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-17
• 注釋表17-18
• 第一章 緒論18-30
• 1.1 引言18-19
• 1.2 本文研究背景與意義19-22
• 1.2.1 研究背景19-21
• 1.2.2 研究意義21-22
• 1.3 國(guó)內(nèi)外研究概況22-28
• 1.3.1 混凝土耐久性研究22
• 1.3.2 混凝土耐久性相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范22-23
• 1.3.3 混凝土耐久性區(qū)劃研究現(xiàn)狀23-28
• 1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容28-30
• 1.4.1 抗凍性區(qū)劃存在的問題28-29
• 1.4.2 主要研究?jī)?nèi)容29-30
• 第二章 基于快速凍融循環(huán)試驗(yàn)方法的混凝土抗凍性環(huán)境區(qū)劃指標(biāo)分析30-37
• 2.1 引言30
• 2.2 寒區(qū)混凝土耐久性理論基礎(chǔ)30-33
• 2.2.1 靜水壓假說30-32
• 2.2.2 滲透壓假說32
• 2.2.3 鹽結(jié)晶壓機(jī)制32-33
• 2.3 凍融循環(huán)過程分析33-34
• 2.3.1 凍融循環(huán)降溫階段33
• 2.3.2 凍融循環(huán)升溫階段33-34
• 2.4 快速凍融循環(huán)試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)氣候與環(huán)境指標(biāo)34-36
• 2.4.1 快速凍融循環(huán)試驗(yàn)34-35
• 2.4.2 快凍法標(biāo)準(zhǔn)氣候與環(huán)境指標(biāo)35-36
• 2.4.3 混凝土失效指標(biāo)36
• 2.5 實(shí)際工程凍融破壞的氣候與環(huán)境指標(biāo)36
• 2.6 本章小結(jié)36-37
• 第三章 我國(guó)環(huán)境氣候的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)調(diào)查與統(tǒng)計(jì)分析37-54
• 3.1 引言37-39
• 3.2 氣溫?cái)?shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析39-42
• 3.2.1 自然凍融循環(huán)定義39-40
• 3.2.2 數(shù)據(jù)處理過程40-42
• 3.2.3 投影參數(shù)設(shè)置42
• 3.3 氣溫等值圖繪制與分析42-47
• 3.3.1 μ、σ 等值面圖42-44
• 3.3.2 標(biāo)準(zhǔn)值等值面圖44-47
• 3.4 凍融循環(huán)次數(shù)的統(tǒng)計(jì)與分析47-53
• 3.4.1 日凍融循環(huán)次數(shù)47-48
• 3.4.2 年自然凍融循環(huán)次數(shù)48-53
• 3.5 本章小結(jié)53-54
• 第四章 基于水凍的混凝土抗凍性區(qū)劃54-64
• 4.1 引言54
• 4.2 室內(nèi)外凍融循環(huán)次數(shù)轉(zhuǎn)換的新方法54-56
• 4.2.1 凍融損傷疲勞方程54
• 4.2.2 自然環(huán)境下混凝土結(jié)構(gòu)凍融壽命預(yù)測(cè)模型54-55
• 4.2.3 與李金玉課題組預(yù)測(cè)模型、金偉良課題組預(yù)測(cè)模型的差異55-56
• 4.3 工程環(huán)境作用等級(jí)劃分56-57
• 4.4 混凝土抗凍性區(qū)劃圖繪制57-63
• 4.4.1 影響混凝土抗凍性指標(biāo)權(quán)重57-58
• 4.4.2 自然環(huán)境的凍融等級(jí)劃分與實(shí)例58-61
• 4.4.3 混凝土抗凍性區(qū)劃圖61-63
• 4.5 本章小結(jié)63-64
• 第五章 機(jī)場(chǎng)道面混凝土抗凍性參數(shù)設(shè)計(jì)64-73
• 5.1 引言64
• 5.2 余紅發(fā)課題組模型與李金玉課題組模型結(jié)合64-65
• 5.3 混凝土抗凍性參數(shù)等級(jí)劃分65-70
• 5.4 混凝土配合比設(shè)計(jì)方法與流程70-71
• 5.5 混凝土抗凍耐久性設(shè)計(jì)建議71-72
• 5.6 本章小結(jié)72-73
• 第六章 基于鹽凍的機(jī)場(chǎng)道面水泥混凝土的抗凍性區(qū)劃73-105
• 6.1 引言73
• 6.2 關(guān)于鹽凍對(duì)混凝土破壞的討論73-74
• 6.3 調(diào)整余紅發(fā)課題組凍融疲勞方程74
• 6.4 混凝土抗凍性與凍融介質(zhì)之間的關(guān)系74-75
• 6.5 基于機(jī)場(chǎng)道面混凝土的鹽凍環(huán)境等級(jí)分布圖75-79
• 6.6 基于鹽凍環(huán)境的機(jī)場(chǎng)道面混凝土耐久性區(qū)劃圖79-92
• 6.7 混凝土的水凍與鹽凍壽命分布圖92-103
• 6.8 本章小結(jié)103-105
• 第七章 我國(guó)典型機(jī)場(chǎng)道面混凝土的抗凍性參數(shù)驗(yàn)證與除冰建議105-112
• 7.1 引言105
• 7.2 華北地區(qū)北京首都機(jī)場(chǎng)105-106
• 7.2.1 工程概況105
• 7.2.2 與實(shí)際對(duì)比分析105-106
• 7.2.3 抗凍性參數(shù)驗(yàn)證與除冰建議106
• 7.3 西北地區(qū)烏魯木齊機(jī)場(chǎng)106-108
• 7.3.1 工程概況106-107
• 7.3.2 與實(shí)際對(duì)比分析107
• 7.3.3 抗凍性參數(shù)驗(yàn)證與除冰建議107-108
• 7.4 東北地區(qū)長(zhǎng)春機(jī)場(chǎng)108-109
• 7.4.1 工程概況108
• 7.4.2 與實(shí)際對(duì)比分析108-109
• 7.4.3 抗凍性參數(shù)驗(yàn)證與除冰建議109
• 7.5 青藏高原玉樹機(jī)場(chǎng)109-111
• 7.5.1 工程概況109-110
• 7.5.2 與實(shí)際對(duì)比分析110
• 7.5.3 抗凍性參數(shù)驗(yàn)證與除冰建議110-111
• 7.6 本章小結(jié)111-112
• 第八章 結(jié)論與展望112-115
• 8.1 主要研究成果112-113
• 8.2 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)113
• 8.3 研究展望113-115
• 參考文獻(xiàn)115-118
• 致謝118-119
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文119-120
• 附錄 氣溫?cái)?shù)據(jù)處理代碼120

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3 趙亞丁,陳樹仁,張寶生;造孔料對(duì)燒結(jié)坯體孔結(jié)構(gòu)及抗凍性的影響[J];新型建筑材料;1999年05期

4 陳聯(lián)榮;黃士元;;混凝土的抗凍性與其氣泡結(jié)構(gòu)[J];上海建材學(xué)院學(xué)報(bào);1989年03期

5 徐希昌;吳學(xué)禮;;粉煤灰水泥混凝土的抗凍性[J];上海建材學(xué)院學(xué)報(bào);1990年04期

6 王宗昌;;水工混凝土抗凍性質(zhì)量保證措施[J];石油工程建設(shè);1991年06期

7 顧貴林;淺析混凝土的抗凍性[J];房材與應(yīng)用;1999年06期

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10 方t，

本文編號(hào)：956133