發(fā)布時間：2019-10-10 08:12

【摘要】：海工混凝土的服役環(huán)境十分嚴酷,一是海水富含的可溶性鹽如氯鹽、硫酸鹽等對混凝土產生化學腐蝕,二是處于潮汐區(qū)的混凝土結構還將受到干濕循環(huán)的加速破壞作用。此外,當混凝土受到荷載作用時,內部微裂縫將引發(fā)和擴展,侵蝕性介質更容易進入混凝土內部。本文針對此類問題開展了化學-力學耦合作用下海工混凝土的劣化規(guī)律與侵蝕機理的研究。配制了耐海水腐蝕的海工混凝土,通過海洋自然暴露腐蝕試驗和室內加速模擬腐蝕試驗,采用氯離子和硫酸根離子化學分析方法,X-CT斷層掃描、MIP孔結構測試、XRD物相分析、DSC-TG綜合熱分析、微觀形貌觀察等微觀結構檢測手段,研究了化學-力學耦合作用下腐蝕離子的侵蝕機理及混凝上內部微結構的演變規(guī)律,探索了腐蝕環(huán)境、水膠比、礦物摻合料、腐蝕時間和彎曲荷載等因素對海工混凝土耐久性的影響。在相同擴散深度上,侵蝕離子含量由大到小排序：干濕循環(huán)鹽霧浸泡,潮汐區(qū)大氣區(qū)；礦物摻合料的摻入,尤其是粉煤灰、礦渣雙摻可明顯降低侵蝕離子含量；總氯離子含量(Gt)與自由氯離子含量(Cf)呈線性關系,氯離子結合能力R隨著混凝土強度的提高而降低；隨著暴露時間的延長,混凝土內部的水泥漿體結構發(fā)生了變化,其孔隙率不斷減小,氯離子的擴散系數(shù)隨之降低；混凝土受彎曲荷載作用時,受拉區(qū)的CH含量顯著低于受壓區(qū),表明受拉區(qū)損傷劣化程度比受壓區(qū)更嚴重。測試化學-力學耦合作用下混凝土的動彈性模量,揭示了海工混凝土損傷劣化的時變發(fā)展規(guī)律；結合相似性理論,提出采用經驗公式擬合海洋現(xiàn)場暴露腐蝕試驗與室內加速模擬腐蝕實驗的動彈性模量之間的相似性關系。提出用經驗公式Edc=m×a^Edg+n擬合海洋潮汐區(qū)動彈性模量Edc/GPa與室內干濕循環(huán)動彈性模量Edg/GPa的相關關系,式中n=0.936×fc-0.249, fc為混凝土90d抗壓強度/MPa,a可取經驗值1.040-1.116,摻加礦物摻合料可適當減小。用經驗公式Edd=m×a^Edy+n擬合海洋大氣區(qū)動彈性模量Edd/GPa與室內鹽霧動彈性模量Edy/GPa的關系,式中n=0.974×fc-0.924, a取經驗值1.055-1.098�；诼入x子擴散的修正模型,對海洋現(xiàn)場暴露環(huán)境中混凝土的服役壽命進行了初步預測。海洋潮汐區(qū)的混凝土服役壽命明顯小于大氣區(qū)的服役壽命,前者約是后者的1/4；保護層厚度對混凝土的服役壽命起著決定性的作用,將保護層厚度x增大50%,混凝土服役壽命將提高約2倍；降低水膠比、摻加礦物摻合料,尤其是粉煤灰、礦渣雙摻將極大地提高海工混凝土的服役壽命。
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TV431

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