孔結(jié)構(gòu)對水泥基材料抗鹽凍性能影響規(guī)律的研究.pdf

1、由寒冷環(huán)境所引起的凍融破壞是一種分布極為廣泛的侵蝕形式，而鹽湖環(huán)境、海洋環(huán)境及除冰鹽的使用會加速水泥基材料損傷，其破壞程度和速率比普通凍融大幾倍，甚至十幾倍。水泥基材料是具有結(jié)構(gòu)多尺度特性的非均質(zhì)多相復(fù)合材料。明確多維/多尺度的孔結(jié)構(gòu)表征參數(shù)，研究水泥基材料微觀結(jié)構(gòu)分析方法，實現(xiàn)水泥基材料孔結(jié)構(gòu)經(jīng)時變化和微裂紋演變的原位觀測，是揭示其微觀結(jié)構(gòu)與宏觀耐久性之間關(guān)聯(lián)的基礎(chǔ)。
　　根據(jù)橋梁工程結(jié)構(gòu)部位的不同要求，設(shè)計了混凝土強度等級為C

2、35和C50的抗鹽凍混凝土。研究了新拌混凝土工作性、混凝土力學(xué)性能和氯離子滲透性能等。結(jié)果表明混凝土含氣量增加會引起其強度降低，混凝土含氣量每增加1％，則混凝土強度降低3％～5％。引氣混凝土折壓比提高，并且抗氯離子滲透性能得到改善，摻加礦物摻合料也可以減少氯離子滲透。研究結(jié)果表明集料在水泥基材料中不僅起到骨架支撐作用，還會影響內(nèi)部氣孔空間分布，其中水泥凈漿由于不含粗細集料，其承氣性差，引氣效果低于混凝土，并且砂漿的承氣性最好。
　

3、　采用直線導(dǎo)線法、X射線斷層掃描(X-CT)法、壓汞(MIP)法和氣體吸附法等多種分析測試手段，提出以孔隙率、孔徑分布、孔形貌為參數(shù)的孔結(jié)構(gòu)多尺度表征方法，并實現(xiàn)對孔洞空間分布的真實展示;探索了不同含氣量水泥基材料的微觀結(jié)構(gòu)、孔洞全尺度孔徑分布、孔形貌和空間排列特征及其抗鹽凍性能，建立了孔結(jié)構(gòu)特征與宏觀性能之間的關(guān)系。直線導(dǎo)線法和X射線斷層掃描法測孔范圍是μm～mm尺度，可以測定引氣劑引入的絕大部分氣孔結(jié)構(gòu);壓汞法和氣體吸附法測孔范圍分

4、別是3nm～400μm和0.4nm～100nm，可以測定水泥基材料內(nèi)部的毛細孔與凝膠孔結(jié)構(gòu)。研究表明引氣劑所引入的氣孔孔徑范圍為50μm～350μm，并且這一范圍內(nèi)的氣孔對水泥基材料抗鹽凍性能影響最大。
　　采用快速凍融試驗方法，研究鹽凍過程中由表及里的梯度損傷規(guī)律;通過研究不同鹽凍循環(huán)次數(shù)后孔結(jié)構(gòu)和微裂縫的經(jīng)時演變規(guī)律，以剝蝕量、質(zhì)量變化率和相對動彈性模量保持率為媒介，建立了水泥基材料微觀結(jié)構(gòu)損傷與宏觀性能劣化之間的聯(lián)系。試驗結(jié)

5、果表明從凍融開始，剝落量一直在累積，而凍融試件質(zhì)量和相對動彈性模量保持率先增加后降低。單純提高混凝土強度等級并不一定利于其抗鹽凍性能改善，含氣量是影響抗凍性能的決定性因素。氯鹽和凍融雙重破壞作用環(huán)境下的混凝土，其含氣量不宜低于4％。粉煤灰和礦渣微粉的摻入會使得混凝土含氣量略有降低，以及氣泡間距系數(shù)增大，從而導(dǎo)致混凝土的抗鹽凍性能有所降低，建議有抗鹽凍性要求的混凝土礦物摻合料摻量不宜大于35％。氣泡間距系數(shù)與混凝土抗鹽凍破壞能力有較好的相

6、關(guān)性，僅僅使用新拌混凝土含氣量不足以完全反映混凝土硬化后的氣泡結(jié)構(gòu)和特征，建議混凝土配合比設(shè)計時可采用含氣量和氣泡間距系數(shù)雙參數(shù)來保證其抗鹽凍性能。本文的研究成果為水泥基材料的抗鹽凍性能理論研究具有直接借鑒價值，對實際工程應(yīng)用具有可靠的指導(dǎo)意義。
　　水泥基材料在不同腐蝕環(huán)境下生成的腐蝕性產(chǎn)物各異，導(dǎo)致劣化速度快慢不同。通過利用X射線衍射法研究不同配合比水泥基材料的腐蝕產(chǎn)物，還利用電子掃描顯微鏡從微觀形貌上研究不同的腐蝕產(chǎn)物的差異