江海交匯環(huán)境下承臺混凝土制備技術、耐久性及機理研究.pdf

1、目前重大工程混凝土開裂、耐久性和服役壽命等已引起國內(nèi)外混凝土工程界和科學界的密切關注，也是當今困擾重大基礎設施建造的世界性難題?；炷凉こ虆?shù)的設計和服役期限的預測，一般采用經(jīng)驗法、室內(nèi)加速試驗法、數(shù)學模型法等方法來確定。崇啟大橋位于江海交匯的長江入?？?，且可能出現(xiàn)海水倒灌經(jīng)過崇啟大橋的情況，海水最大鹽度達25g/1，其承臺混凝土承受多種侵蝕性離子和干濕循環(huán)的耦合作用，而目前尚無合理的數(shù)學模型可以直接使用，因此本研究采用室內(nèi)加速法研究該

2、環(huán)境下混凝土的損傷劣化規(guī)律。在考慮水化熱引起的變形影響的同時，本文采用大摻量粉煤灰與礦渣微粉雙摻技術，優(yōu)化設計了大體積混凝土配合比，系統(tǒng)研究了混凝土的工作性、力學性能、抗氯離子擴散性能和水化熱等基本性能。采用烘干38h，冷卻1h，潤濕8h的2d一次的循環(huán)制度，通過長達1年多的室內(nèi)干濕循環(huán)試驗，研究混凝土在3.5％氯鹽、5.0％硫酸鹽，3.5%氯鹽和5.0%硫酸鹽復合鹽及鹽度251/g的崇啟海水等作用下的損傷失效規(guī)律，測試了不同循環(huán)次數(shù)下

3、的超聲速度，測定了不同齡期不同深度的氯離子含量，并借助XRD、MIP和TG-DSC等研究離子的侵蝕機理?；谄叫泄艿奈嚼碚摵虵ick定律的擴散理論，通過水分傳輸方程，評估了高性能承臺混凝土抗腐蝕離子侵蝕的性能。
　　 研究結(jié)果表明：摻入礦物摻合料可顯著減小混凝土的干燥收縮，提高其抗裂性能。復摻粉煤灰和磨細礦渣能降低混凝土水化熱，延遲放熱峰的出現(xiàn)，氯離子擴散系數(shù)隨礦物摻量的增加和齡期的增長而降低，雙摻能更有效地降低氯離子擴散系數(shù)

4、。礦物摻合料的摻入減小了混凝土的最可幾孔徑、臨界孔徑等，改善了孔結(jié)構(gòu)分布粉煤灰摻量越大，最可幾孔徑越小。
　　 干燥前期水分迅速蒸發(fā)，其持續(xù)時間隨干燥溫度的升高而縮短，平均蒸發(fā)水量隨干燥溫度的升高而增大。F30S30組平均蒸發(fā)水量最大，水分蒸發(fā)速度最快。在60℃下，孔隙率的增大有利于水分的傳輸。潤濕過程毛細吸附作用隨溫度的升高增強。平行管吸附理論能夠較準確的描述混凝土潤濕過程。離子不影響混凝土水分潤濕過程中的基本傳輸方程，但影響

5、毛細吸收系數(shù)。
　　 氯鹽腐蝕環(huán)境下，對不配筋混凝土損傷劣化作用較小，僅F0組混凝土發(fā)生明顯劣化，干濕循環(huán)過程中混凝土劣化速率隨礦物摻量的增大而減小。硫酸鹽腐蝕環(huán)境下，干濕循環(huán)368d后，F(xiàn)30S30組混凝土超聲聲速下降14%，其余4組混凝土聲速下降相近在5%～10%之間。復合鹽環(huán)境下，對于大摻量礦物摻合料混凝土，硫酸根的存在加速了氯鹽的腐蝕，氯鹽一定程度上加速了硫酸鹽對混凝土的侵蝕速度，模擬海水環(huán)境下的腐蝕速度最快。不同腐蝕環(huán)

6、境下，硫酸鹽腐蝕強度損失率最大，氯鹽、硫酸鹽復合鹽次之，氯鹽最小；不同配合比混凝土中，F(xiàn)40S20組強度損失率最小。鹽腐蝕環(huán)境下高耐久性混凝土配合比優(yōu)選F40S20組。
　　 干濕循環(huán)后混凝土的總孔隙率要大于自然浸泡條件下的，多害孔和有害孔比重更大。大多數(shù)微裂紋沿細小孔隙生成，在各細孔間逐步擴展最終連通導致混凝土劣化。氯鹽環(huán)境下腐蝕后的總孔隙率、各特征孔徑和大孔分布均小于復合鹽環(huán)境下的，而模擬海水環(huán)境下的最大。硫酸鈉腐蝕的主要產(chǎn)

7、物有：鈣礬石、石膏、碳硫硅鈣石和硫酸鈉結(jié)晶鹽，氯化鈉腐蝕的主要產(chǎn)物有：F鹽、NaCl晶體；硫酸鹽可以阻礙F鹽的生成和NaCl在混凝土內(nèi)的富集結(jié)晶；在于濕循環(huán)條件下硫酸鹽腐蝕生成半水石膏的幾率較大。礦物摻合料的摻入減小了鈣礬石的生成量，硫酸鹽等的存在減少了F鹽的生成，氯鹽和硫酸鹽等侵蝕消耗了大量的Ca(oH）2。
　　 干濕循環(huán)試件的CT-含量明顯高于自然浸泡的，尤其是表層Cl-含量。腐蝕360d后，氯鹽環(huán)境下Cl-濃度最大，復合