青藏高原地區(qū)混凝土抗凍設(shè)計及預(yù)防措施研究.pdf

1、青藏高原地區(qū)具有海拔高，空氣稀薄等環(huán)境特征，使得該地區(qū)晝夜正負(fù)溫差大，年正負(fù)溫差天數(shù)遠(yuǎn)多于平原地區(qū)，極易誘發(fā)混凝土材料出現(xiàn)早期凍害及后期抗凍耐久性問題。由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展滯后，青藏高原地區(qū)的工程建設(shè)尚處于起步階段，目前針對青藏高原地區(qū)混凝土抗凍設(shè)計方法及預(yù)防措施仍照搬基于平原地區(qū)環(huán)境氣候特征提出的混凝土抗凍設(shè)計指標(biāo)，而并未充分考慮由于青藏高原地區(qū)因氣溫環(huán)境（頻繁的正負(fù)溫交替）及氣壓（低氣壓）條件上與平原地區(qū)存在的巨大差異對抗凍混凝土設(shè)計方法及

2、預(yù)防措施產(chǎn)生的影響。
　　為此，本論文針對青藏高原地區(qū)特殊的氣候環(huán)境，以提高青藏高原混凝土抗凍性能（早期抗凍及后期抗凍耐久性）為目標(biāo)，主要進(jìn)行了如下幾方面的研究:
　　首先，論文分析了影響混凝土凍融損傷程度的不同因素，在此基礎(chǔ)上總結(jié)高原地區(qū)特殊氣候環(huán)境中影響混凝土抗凍設(shè)計的典型氣候特征;而后，通過整理青藏高原地區(qū)20個氣象站近40年氣象資料，統(tǒng)計回歸得到了青藏高原地區(qū)混凝土年均凍融次數(shù)計算公式，并依此對青藏高原不同地區(qū)進(jìn)行了

3、混凝土結(jié)構(gòu)物抗凍耐久性設(shè)計區(qū)劃，提出了相應(yīng)抗凍設(shè)計等級推薦值，為青藏高原地區(qū)抗凍混凝土設(shè)計奠定基礎(chǔ)。
　　其次，通過分析早期受凍對混凝土性能影響的損傷機(jī)理，針對青藏高原環(huán)境氣候特征給出不同強(qiáng)度等級混凝土材料所要求達(dá)到的抗凍臨界強(qiáng)度。在此基礎(chǔ)上，對現(xiàn)有成熟度法中表觀反應(yīng)活化能Ea的取值方法進(jìn)行改進(jìn)，提出了一種能夠合理預(yù)測混凝土強(qiáng)度發(fā)展的計算方法;進(jìn)一步通過恒溫養(yǎng)護(hù)試驗(yàn)以及模擬高原地區(qū)氣候環(huán)境下的變溫養(yǎng)護(hù)試驗(yàn)，驗(yàn)證了該方法能夠保證將設(shè)

4、定范圍內(nèi)混凝土抗壓強(qiáng)度的預(yù)測精度控制在10％以內(nèi)，明顯優(yōu)于ASTM C1074中使用的方法。本方法能夠更準(zhǔn)確的預(yù)測青藏高原地區(qū)的混凝土強(qiáng)度發(fā)展趨勢，從而有效防止其遭受早期凍害。
　　隨后，通過降低攪拌氣壓來模擬高原地區(qū)的低氣壓環(huán)境，測定了低氣壓環(huán)境中摻加4種常見引氣劑的引氣混凝土含氣量、氣孔結(jié)構(gòu)參數(shù)以及氣泡穩(wěn)定性。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，新拌引氣混凝土含氣量隨環(huán)境氣壓降低呈線性減少，當(dāng)環(huán)境氣壓降低至50kPa時，混凝土含氣量降低約20％～52％

5、;同時，低氣壓條件下攪拌的硬化混凝土氣孔結(jié)構(gòu)參數(shù)整體要劣于常壓條件下攪拌的硬化混凝土，且其氣泡穩(wěn)定性也較差。據(jù)此，提出了改進(jìn)青藏高原混凝土抗凍性的具體預(yù)防措施。同時，本部分研究還為確定高原混凝土抗凍設(shè)計中不同抗凍等級的引氣混凝土含氣量值提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
　　最后，本論文通過建立混凝土抗凍耐久性指數(shù)與材料特征參數(shù)（水灰比、氣泡間距系數(shù)以及含氣量）之間的函數(shù)關(guān)系，結(jié)合本研究提出的青藏高原地區(qū)凍融環(huán)境區(qū)劃以及低氣壓環(huán)境對引氣混凝土含氣量