海洋环境下活性粉末混凝土耐久性研究

论文摘要

混凝土结构在海洋环境下极易被腐蚀。活性粉末混凝土（Reactive Powder Concrete,简称RPC）具有卓越的力学性能及耐久性能,将RPC应用到海洋工程中是未来之趋势。本文针对海洋环境对RPC的耐久性能进行了试验研究,研究内容及基本结果如下:根据紧密堆积理论,借用土力学液限概念,把液限理论应用于RPC的配合比设计中。并通过强度试验验证了配合比设计的正确性。对RPC进行了抗渗试验,试验表明:逐级加压到2.2 MPa并稳定压力为期半个月,氯离子扩散到RPC内部的平均深度为8-10 mm。通过对结果的处理可以预测在某一深度处的氯离子百分含量。在Fick第二定律的基础上进行改进,描述氯离子在RPC内的扩散过程,建立了基于RPC抗氯离子渗透的寿命预测模型。对RPC进行了快速冻融试验,淡水冻融与海水冻融平行进行。试验结果表明:500次淡水冻融与海水冻融以后,两者RPC的质量损失都不到1%,试件表观有少量破损,而相对动弹性模量为初始值的80%。400次冻融循环以后,海水冻融同淡水冻融相比,相对动弹性模量下降的幅度逐渐变大。本文研究了不同冻融循环后氯离子的扩散情况,研究表明随着冻融次数的增加一定深度处的氯离子浓度不断变大,氯离子扩散系数也逐渐变大。建立了基于RPC抗冻性的寿命预测模型,分别对淡水冻融以及海水冻融的RPC的寿命进行了预测。结果表明海水环境下的寿命比淡水短8-10年。对RPC进行了电通量试验,最大电通量小于30库仑,比普通混凝土小1-2个数量级,可见RPC的高耐久性能。通过试验研究,对RPC在海洋环境下的耐久性有了初步的认知,为RPC在海洋工程中的应用提供了理论依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 研究目的及意义
• 1.2.1 研究意义
• 1.2.2 研究目的
• 1.3 国内外在该方向的研究现状及分析
• 1.3.1 国外在该方向的研究现状及分析
• 1.3.2 国内在RPC 配合比方面的研究现状及分析
• 1.3.3 国内在RPC 抗渗性、冻融破坏以及收缩方面的研究现状
• 1.4 主要研究内容及研究方案
• 第2章 配合比设计
• 2.1 RPC 的配制原理与技术
• 2.2 试验概况
• 2.2.1 试验材料
• 2.2.2 试件配合比设计
• 2.2.3 试件的成型与制备
• 2.2.4 试验仪器与试验方法
• 2.3 试验结果与分析
• 2.3.1 RPC 液限值的确定
• 2.3.2 强度与液限的关系
• 2.4 本章小结
• 第3章 抗渗性能试验研究
• 3.1 抗渗试验
• 3.1.1 试验原材料及配合比
• 3.1.2 试验方案
• 3.2 能谱分析氯离子渗透情况
• 3.2.1 试验原理
• 3.2.2 扫描电镜下微观形貌
• 3.2.3 能谱分析数据及分析
• 3.3 化学分析法
• 3.3.1 试验方案
• 3.3.2 试验数据及分析
• 3.4 氯离子渗透混凝土耐久性寿命预测
• 3.4.1 混凝土结构寿命简介
• 3.4.2 氯离子侵蚀理论及RPC 结构寿命预测模型
• 3.4.3 氯离子临界浓度
• 3.4.4 混凝土保护层厚度
• 3.4.5 氯离子扩散系数
• 3.4.6 抗氯离子侵蚀耐久性寿命预测及分析
• 3.5 氯离子在混凝土中的传输机理
• 3.6 提高耐久性的措施
• 3.7 本章小结
• 第4章 RPC 抗冻性试验
• 4.1 RPC 冻融破坏机理
• 4.2 试验概况
• 4.2.1 冻融试验设备
• 4.2.2 快速冻融试验方案
• 4.3 冻融试验数据及分析
• 4.3.1 冻融试验质量损失
• 4.3.2 冻融循环相对动弹性模量损失
• 4.3.3 冻融循环后强度损失
• 4.4 冻融循环对氯离子扩散的影响
• 4.4.1 试验方案简介
• 4.4.2 试验数据及分析
• 4.5 海水冻融下RPC 的寿命预测
• 4.5.1 冻融循环寿命预测理论
• 4.5.2 冻融循环寿命预测结果
• 4.6 本章小结
• 第5章 电通量试验
• 5.1 实验原理简介
• 5.2 电通量试验方案
• 5.2.1 试验原材料及配合比
• 5.2.2 试验数据处理
• 5.3 电通量试验数据分析
• 5.4 电通量与平均电流的拟合关系
• 5.5 本章小结
• 结论
• 附录
• 参考文献
• 致谢