憎水与引气对混凝土的改性效应

论文摘要

严寒地区交通工程经常受到除冰盐冻害的影响,通常掺入引气剂可以提高交通工程的混凝土抗冻性,但并不能改善混凝土的渗透性,交通工程中混凝土结构的破坏往往是由于环境中氯离子因混凝土孔隙的毛细管作用渗入到混凝土内部,引发钢筋锈蚀而使混凝土结构发生的破坏。严重者盐冻直接剥蚀破坏,为此,本研究探索了严寒地区交通工程混凝土在内掺憎水和引气双重条件下对混凝土的改性效应。结合ASTM C1202测试手段和SEM微观方法,发现在内掺憎水和引气条件下,憎水剂的加入可以明显改善混凝土由于含气量过大而造成的抗氯离子扩散能力下降,同时内掺憎水剂可以显著改善混凝土的微观孔隙表面特征,降低混凝土微孔隙的毛细管作用。表明内掺憎水和引气外加剂条件下对严寒地区交通工程混凝土具有明显的改善效应。通常制备耐海水腐蚀的混凝土要掺入粉煤灰和磨细矿渣掺合料,但掺粉煤灰和矿渣的混凝土抗冻性不好,耐海水冻融性能更差,通常采用较高的含气量,可以克服该缺陷。在工程中,即使是流动性非常好的混凝土,其气泡尺寸的差异及其分布也是非常复杂的,为制备高耐海水冻融和腐蚀的混凝土,研究了高抗海水冻融混凝土的含气量与氯离子扩散系数关系,研究发现混凝土的含气量、气泡分形维数与电通量具有良好的相关关系,混凝土的抗氯离子扩散能力可以用引入的气泡的集束分形维数和气泡分布维数来表征,随着分形维数的增大,混凝土的抗氯离子扩散能力增强。气泡分布分形维数反映了气泡的复杂程度,客观地描述了气泡的级配,气泡级配的改善在很大程度上提高了混凝土抗氯离子扩散能力。为深入研究寒冷地区盐冻条件下混凝土材料的耐久性行为,分别对水胶比为0.4和0.28的非引气混凝土、水胶比为0.28含气量为7.0%的引气混凝土开展了试验研究,用压汞测孔方法测试了三种混凝土经过盐冻前后,不同范围孔径条件下的孔隙分形维数,并进行了比较研究。研究表明,混凝土中孔径处于50nm~550nm范围内其孔隙分形维数与在盐冻后变化比较显著,即盐冻过程中对该范围内的孔隙影响最大,客观上该范围孔隙在混凝土所受过冷水的渗透压力也是最大的,此外,盐冻损伤后总孔隙率略有降低,而分形维数改变比较明显。混凝土的孔隙分形维数可以较好地反映出混凝土盐冻损伤后的结构特征,表明盐冻损伤后50nm~ 550nm之间的孔径粗化现象很明显,这一孔径范围的分形维数可以作为盐冻损伤大小的重要参数。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外有关渗透性的研究进展
• 1.2.1 混凝土的渗透性和耐久性的关系
• 1.2.2 评价混凝土抗渗性常用方法的优缺点
• 1.3 提高混凝土抗渗性的措施
• 1.4 存在问题和不足
• 1.5 本文主要研究内容与预期目标
• 1.5.1 本文主要研究内容
• 1.5.2 预期目标
• 第二章 原材料及实验方法
• 2.1 原材料性质
• 2.1.1 胶凝材料
• 2.1.2 骨料
• 2.1.3 外加剂
• 2.2 试验方法
• 2.2.1 试验参照的基本标准
• 2.2.2 坍落度测试
• 2.2.3 含气量测试
• 2.2.4 抗氯离子渗透的评价方法及原理
• 2.2.5 压汞测试方法及原理
• 2.2.6 扫描电镜
• 第三章 内掺憎水与引气对严寒地区混凝土的改性
• 3.1 配合比设计
• 3.2 电通量测试结果与分析
• 3.2.1 电通量测试结果
• 3.2.2 数据分析
• 3.2 冻融循环试验结果与分析
• 3.2.1 试验方案
• 3.2.2 数据分析
• 3.3 机理分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 引气混凝土气泡分布分形维数与抗氯离子扩散特征
• 4.1 配合比设计
• 4.2 试件制作
• 4.3 分形维数计算方法
• 4.3.1 集束分形维数计算方法
• 4.3.2 气泡分布分形维数的计算方法
• 4.4 分形维数的计算与电通量测试结果
• 4.4.1 集束分形维数的计算
• 4.4.2 气泡分布分形维数的计算
• 4.4.3 电通量测试结果
• 4.5 结果分析
• 4.5.1 集束维数
• 4.5.2 分布分形维数
• 4.6 本章小结
• 第五章 寒冷地区盐冻条件下混凝土材料的孔隙分形特征
• 5.1 配合比设计
• 5.2 混凝土孔隙的分形维数
• 5.2.1 混凝土孔隙的复杂性
• 5.2.2 压汞测试中分形维数的计算
• 5.3 混凝土孔隙分形维数的分析与评价
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 作者简介
• 作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢