冻融循环引起混凝土内部破坏的吸含水率评测试验方法研究

发布时间：2020-07-09 16:54

【摘要】：混凝土材料因其强度高、取材容易等特点,已成为全世界使用最为广泛的建筑材料。在季冻地区受冻融循环的影响,混凝土结构内部会出现微裂缝,造成混凝土的开裂,大大降低混凝土结构的耐久性,导致结构失去使用功能。现今评测冻融循环造成的混凝土内部破坏的情况的试验方法主要有:动弹性模量法、电通量法和电阻率法。这些方法存在操作复杂、试验时间较长、对试件尺寸要求较高的缺点。但混凝土吸含水率试验并不存在上述缺陷。混凝土试件内部处于水饱和或近水饱和状态时,混凝土才会发生冻融循环破坏,而混凝土冻融循环破坏会引起混凝土在饱和状态时水量的变化,因此,提出了以混凝土吸含水率作为评测混凝土内部由冻融循环引起的内部破坏情况的试验指标。本文的主要工作内容和研究成果如下:(1)总结了冻融循环破坏作用在混凝土内部破坏的机理,并在此基础上研究了动弹性模量法、电通量法(氯离子快速渗透试验)和电阻率法(表面电阻率)这三种评测混凝土内部破坏的试验方法原理,分析了各个实验方法对混凝土内部损伤的评测特点。理论分析结果表明氯离子快速渗透试验和表面电阻率试验对较长微裂缝可以十分有效的表征。(2)基于达西定律、毛细作用动态理论模型以及冻融循环破坏机理,分析了混凝土吸含水率与混凝土内部微裂缝发展的相关关系,从理论上说明了混凝土吸含水率可有效反映混凝土内部破坏状态。同时研究结果表明,吸含水率与试件电阻率(表面电阻率试验结果)成反比,与电荷通过数成正比(氯离子快速渗透试验)。(3)在实验室制备了18个试件,分三组分别进行100次、200次数、300次数冻融循环,对每一个试件分别进行了动弹性模量试验、表面电阻试验、氯离子快速渗透试验和吸含水率试验。试验结果表明,动弹性模量试验中试件的动弹性模量值在本试验中对混凝土的内部破坏状态的评测可能并不十分有效;对相同的内部损伤状态,当混凝土骨料种类和体积、添加剂、配合比等不同时表面电阻率试验测试的电阻率会有不同,说明对于不同材料的混凝土其电阻值不能直接用于对比混凝土的内部破坏情况;吸含水率试验与氯离子快速渗透试验对混凝土内部破坏的评测结果基本一致,说明吸含水率试验用于评测由冻融循环引起的混凝土内部破坏情况是可行的。
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU528
【图文】：

分子结构图,冻融循环,氧原子,混凝土

言，对于冻融循环破坏全世界学者们普遍认为是，冻融破坏是混在低温的环境下相互作用产生结晶压力、静水压力、渗透压力下发生破坏的过程。因此本章对混凝土冻融循环破坏机理进行对现行的评测混凝土内部由冻融循环造成的破坏的标准方法及分析。融作用下混凝土内部破坏机理和冰物理化学性质水分子是由两个氢原子和一个氧原子成一定角度组合而成的。，其化学组成并没有改变。根据微观研究表明，冰是一种四面个四面体通过氢键形成定向有序排列，氧原子位于中心，但空水分子数下，冰的体积更大。如图 2.1 所示。

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Yang在研究冻融循环破坏时，引入了裂缝网的概念，即当混凝土的破坏时，内部是非常密实的，随着破坏的加大，内部开始出现微裂缝，主要集中凝材料与粗骨料的界面过渡区（ITZ），破坏继续发展，裂缝开始出现在胶凝材料内部、ITZ 以及大孔隙周围，最后裂缝直接贯穿胶凝材料、ITZ 以及孔隙时混凝土已成为一个连通性良好的裂缝网络。其实整个破坏的过程就是裂缝发展的过程。2012 年 Lin[13]在研究冻融循环对混凝土耐久性的影响时，使用 SEM 电镜对分别受到 100 次和 200 次的冻融循环试件的表面进行了扫描。见图 2.2。图左到 100 次冻融循环作用的试件，右图为受到 200 次冻融循环作用的试件，从可以明显看出受到 200 次冻融循环作用的试件的裂缝明显多于受到 100 次冻环作用的试件，同时受到冻融循环次数较多的试件在 ITZ 区域形成的裂缝网更大。无论静水压假说、渗透压假说还是结晶压假说，冻融循环造成的混凝部破坏的本质都是微裂缝网的不断发展，在混凝土形成了大面积的开裂，导凝土结构丧失使用功能。

示意图,氯离子渗透,示意图,速渗

伤还将进一步探讨。速渗透法在仪器皿两边分别加入 0.3%氢氧化钠溶液和 3电，连续通电 6 小时。氯离子携带电子在电场内部向正极移动，在相同试验条件下，电荷通过试件的渗透性越大。电荷量的计算方法是通过电速氯离子渗透试验（ASTM C1202）中通过试件间内的电荷量，I 是此时间段的电流值，dt 表示dQ Idt 验结束后通过试件的总电荷数为：Q Idt速渗透实验中通过更多的电荷数意味着混凝土试和直径更宽的微裂缝，相应地，其耐久性也就越

【参考文献】