【摘要】：混凝土的凍融破壞會給處于負(fù)溫地區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)帶來損壞。實(shí)際服役混凝土通常處于復(fù)雜的機(jī)械荷載和環(huán)境因素作用下，其劣化過程是一個復(fù)雜的物理、化學(xué)、力學(xué)等共同作用的過程，研究多因素條件下的混凝土的耐久性，可以為實(shí)際混凝土工程的耐久性評估和壽命預(yù)測提供依據(jù)，從而指導(dǎo)實(shí)際工程中的混凝土耐久性設(shè)計(jì)。 本文以常用的摻有粉煤灰和礦渣粉的混凝土（FA-BFS混凝土）為研究對象，模擬了實(shí)際工程中混凝土遭受的多重因素；探索了多因素協(xié)同作用下混凝土的性能退化規(guī)律和評價方法；采用粘貼式應(yīng)變計(jì)監(jiān)測了混凝土基體的變形，研究了基體的殘余應(yīng)變和冷凍過程表觀凍脹系數(shù)的變化；結(jié)合與抗凍性傳統(tǒng)參數(shù)的對比結(jié)果和殘余應(yīng)變的演變規(guī)律，提出了混凝土凍融破壞的損傷模型。本文取得了以下研究成果： 1）明確了雙因素和三因素作用下混凝土劣化的形式以及各因素對混凝土劣化過程的影響。 2）用應(yīng)變表征了混凝土凍融過程中所產(chǎn)生的內(nèi)部損傷。凍融過程中混凝土基體產(chǎn)生了不可逆的殘余應(yīng)變，殘余應(yīng)變與凍融條件下基體內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)及裂紋的產(chǎn)生與擴(kuò)展直接相關(guān)，可以用來表征基體的損傷程度。 3）提出了混凝土在凍融循環(huán)降溫過程的表觀凍脹系數(shù)的概念，并建立了用其表征混凝土凍融損傷的方法。 4）初步建立了基于殘余應(yīng)變的混凝土凍融損傷模型，并提出了將其運(yùn)用于實(shí)際工程的初步思路。用Boltzmann函數(shù)分析了混凝土基體殘余應(yīng)變的增長規(guī)律，提出了殘余應(yīng)變表征混凝土損傷的初步模型，，將混凝土劣化分為三個階段。第一階段由于內(nèi)部溶液結(jié)冰膨脹混凝土基體開始產(chǎn)生膨脹性微裂紋，基體產(chǎn)生較大變形；第二階段，混凝土內(nèi)部裂紋開始導(dǎo)通，內(nèi)部水分的遷移使得混凝土變形持續(xù)線性緩慢增長；第三階段，混凝土內(nèi)部裂紋密度增加，孔隙連通程度較大，疏松的飽水基體在凍脹力的作用下產(chǎn)生破壞性的大幅變形。 5）通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了對于單獨(dú)作用下混凝土耐久性增強(qiáng)的三種措施，即摻加引氣劑、表面樹脂增強(qiáng)和鋼纖維增強(qiáng)，對多因素協(xié)同條件下混凝土的耐久性增強(qiáng)依然有效。
[Abstract]:Concrete freeze-thaw damage will bring damage to the infrastructure in the negative temperature area. Concrete in practical service is usually subjected to complex mechanical loads and environmental factors, and its deterioration process is a complex process of physical, chemical and mechanical interaction. The durability of concrete under multi-factor conditions is studied. It can provide basis for durability evaluation and life prediction of practical concrete engineering, and guide concrete durability design in practical engineering. In this paper, the common concrete mixed with fly ash and slag powder (FA-BFS concrete) is used as the research object to simulate the multi-factors of concrete in practical engineering, and to explore the performance degradation law and evaluation method of concrete under multi-factor synergistic action. The deformation of concrete matrix was monitored by a adhesive strain gauge, and the changes of the matrix residual strain and the apparent frost heave coefficient during the freezing process were studied, and the results of comparison with the traditional freezing resistance parameters and the evolution law of the residual strain were combined. The damage model of freeze-thaw failure of concrete is proposed. In this paper, the following research results are obtained: 1) the form of concrete deterioration under the action of two factors and three factors and the influence of each factor on the deterioration process of concrete are clarified. 2) the concrete is characterized by strain. Internal damage caused by freezing and thawing. During freeze-thaw process, the concrete matrix produces irreversible residual strain, which is directly related to the formation and propagation of pore structure and cracks in the matrix under freeze-thaw conditions. It can be used to characterize the damage degree of the matrix. 3) the concept of the apparent frost heave coefficient of concrete during the freezing and thawing cycle cooling process is proposed. The method to characterize the freeze-thaw damage of concrete is established. 4) the freeze-thaw damage model of concrete based on residual strain is preliminarily established, and the preliminary idea of applying it to practical engineering is put forward. The growth law of residual strain in concrete matrix is analyzed by using Boltzmann function. A preliminary model of residual strain to characterize the damage of concrete is proposed. The deterioration of concrete is divided into three stages. In the first stage, the inner solution icing expansion concrete matrix began to produce expansive microcracks, and the matrix produced large deformation. In the second stage, the internal cracks of the concrete began to conduct. In the third stage, the density of internal cracks increases and the degree of pore connectivity increases. Under the action of frost heaving force, loose saturated matrix produces destructive large deformation. 5) through experiments, three measures to enhance the durability of concrete under single action, that is, adding air entraining agent, are verified. Surface resin reinforcement and steel fiber reinforcement are still effective for durability enhancement of concrete under multi-factor synergistic conditions.
【學(xué)位授予單位】：中國建筑材料科學(xué)研究總院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TU528.2

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