【摘要】：在我國北方部分地區(qū)沙塵暴頻發(fā),土地鹽漬化嚴重,全年溫差大,干濕類型豐富,這些區(qū)域特殊自然環(huán)境是引起混凝土材料耐久性損傷失效的重要原因。本文以內蒙古中西部地區(qū)土壤鹽堿化、風沙和嚴寒環(huán)境為研究背景,用水泥砂漿代替混凝土以研究其表面在惡劣服役環(huán)境下的劣化機理。根據實地采樣分析結果配制復合鹽溶液,進行復合鹽-凍融-干濕循環(huán)多因素組合作用下的快速腐蝕試驗。采用氣流挾沙噴射法,利用模擬風沙環(huán)境侵蝕實驗系統(tǒng)進行了沖蝕磨損試驗研究,用沖蝕率評價材料沖蝕磨損程度分析了不同沖蝕力學參數下的侵蝕規(guī)律。通過掃描電子顯微鏡、激光共聚焦顯微鏡和X射線衍射儀等技術手段測定不同階段試件微觀形貌和化學成分,從微觀角度解釋水泥砂漿在不同劣化制度下沖蝕破壞機理,為該地區(qū)的混凝土基礎設施防護和耐久性評價提供理論依據。具體研究內容如下:1.通過實地采樣,分析內蒙古中西部地區(qū)代表性區(qū)域土樣易溶鹽種類和含量,配制快速腐蝕試驗所用的8%,10%和12%三種不同濃度的NaCl和Na2SO4復合鹽溶液,進行復合鹽-凍融循環(huán)、復合鹽-干濕循環(huán)和復合鹽-凍融-干濕循環(huán)三組快速腐蝕試驗。2.三組快速腐蝕試驗后分別進行水泥砂漿受風沙沖蝕試驗,結果如下:(1)沖蝕率隨沖蝕角度的增加而增大,法向動能分量是造成脆性材料沖蝕破壞的主要原因;(2)沖蝕率隨著沖蝕速度的增大而呈現(xiàn)類指數增長趨勢,不同濃度和凍融循環(huán)次數下均呈現(xiàn)出相同的變化規(guī)律。(3)沖蝕率隨著下沙量的增加而減小;(4)復合鹽-凍融循環(huán)條件下,沖蝕率隨著凍融循環(huán)次數的增加,試件的平均沖蝕率出現(xiàn)先減小后增大的趨勢,且不同溶液濃度下,凍融循環(huán)為10次時沖蝕率均達到最小;(5)復合鹽-干濕循環(huán)條件下,沖蝕率隨著干濕循環(huán)次數的增加先下降后上升,濃度越大沖蝕率變化趨勢越平緩,沖蝕率處于“低谷期”的時間越長;(6)復合鹽-凍融-干濕循環(huán)作用下,沖蝕率隨著凍融-干濕循環(huán)的經歷一個先減小后增大的過程,濃度越高,上升段出現(xiàn)時間越晚。3.通過掃描電子顯微鏡(SEM)和激光共聚焦顯微鏡(LSCM)觀察試件表面形貌,利用X射線衍射儀(XRD)測定鹽腐蝕后試件表面化學成分,分析其沖蝕損傷規(guī)律,從微觀角度解釋混凝土材料受風沙沖蝕破壞機理:(1)經過三組快速腐蝕試驗后,水泥砂漿試件棱角部位均出現(xiàn)不同程度的脫落現(xiàn)象,上表面水泥漿剝落,側表面有白色物質附著;(2)復合鹽溶液中的SO2-4和Cl-會與水泥砂漿發(fā)生化學反應,生成鈣礬石和石膏晶體,充斥在其內部起到密實填充的作用,提高了抗沖蝕能力;(3)沖蝕機理表現(xiàn)為水平方向的切削作用和垂直方向的沖擊作用;(4)復合鹽-凍融循環(huán)條件下,化學反應的晶體產物和低溫過飽和結晶的膨脹力,以及滲透壓和凍脹作用是影響其抗沖蝕磨損程度的主要因素;(5)復合鹽-干濕循環(huán)條件下,試件沖蝕率主要受其內部的干縮、滲透和結晶膨脹等作用的影響;(6)復合鹽-凍融-干濕循環(huán)條件下,鹽離子遷移滲透,在材料內部發(fā)生化學反應,再加之干燥收縮和低溫過飽和結晶等作用,水泥砂漿內部結構更容易變得酥松,是多重因素作用下的一系列物理變化和化學變化共同作用的結果。
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【學位授予單位】：內蒙古工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TQ177.62

【參考文獻】

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1 安莉娟;;1971-2010年內蒙古干濕變化特征及對水資源影響[J];冰川凍土;2016年03期

2 田海峰;牛錚;;內蒙古1953～2013年四季平均氣溫演化特征研究[J];干旱區(qū)資源與環(huán)境;2016年01期

3 郝，

本文編號：2431412