【摘要】：海工混凝土的服役環(huán)境十分嚴(yán)酷,一是海水富含的可溶性鹽如氯鹽、硫酸鹽等對混凝土產(chǎn)生化學(xué)腐蝕,二是處于潮汐區(qū)的混凝土結(jié)構(gòu)還將受到干濕循環(huán)的加速破壞作用。此外,當(dāng)混凝土受到荷載作用時,內(nèi)部微裂縫將引發(fā)和擴展,侵蝕性介質(zhì)更容易進入混凝土內(nèi)部。本文針對此類問題開展了化學(xué)-力學(xué)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(nèi)加速模擬腐蝕試驗,采用氯離子和硫酸根離子化學(xué)分析方法,X-CT斷層掃描、MIP孔結(jié)構(gòu)測試、XRD物相分析、DSC-TG綜合熱分析、微觀形貌觀察等微觀結(jié)構(gòu)檢測手段,研究了化學(xué)-力學(xué)耦合作用下腐蝕離子的侵蝕機理及混凝上內(nèi)部微結(jié)構(gòu)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(guān)系,氯離子結(jié)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(nèi)部的水泥漿體結(jié)構(gòu)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(yán)重。測試化學(xué)-力學(xué)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(jié)合相似性理論,提出采用經(jīng)驗公式擬合海洋現(xiàn)場暴露腐蝕試驗與室內(nèi)加速模擬腐蝕實驗的動彈性模量之間的相似性關(guān)系。提出用經(jīng)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(nèi)干濕循環(huán)動彈性模量Edg/GPa的相關(guān)關(guān)系,式中n=0.936×fc-0.249, fc為混凝土90d抗壓強度/MPa,a可取經(jīng)驗值1.040-1.116,摻加礦物摻合料可適當(dāng)減小。用經(jīng)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(nèi)鹽霧動彈性模量Edy/GPa的關(guān)系,式中n=0.974×fc-0.924, a取經(jīng)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(yù)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(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TV431

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