青藏高原地区混凝土抗冻设计及预防措施研究

发布时间：2018-02-12 03:45

  本文关键词： 青藏高原地区 抗冻设计区划 成熟度 表观反应活化能 低气压 含气量 气孔结构参数 气泡稳定性 抗冻设计方法 预防措施　出处：《东南大学》2015年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：青藏高原地区具有海拔高,空气稀薄等环境特征,使得该地区昼夜正负温差大,年正负温差天数远多于平原地区,极易诱发混凝土材料出现早期冻害及后期抗冻耐久性问题。由于经济发展滞后,青藏高原地区的工程建设尚处于起步阶段,目前针对青藏高原地区混凝土抗冻设计方法及预防措施仍照搬基于平原地区环境气候特征提出的混凝土抗冻设计指标,而并未充分考虑由于青藏高原地区因气温环境(频繁的正负温交替)及气压(低气压)条件上与平原地区存在的巨大差异对抗冻混凝土设计方法及预防措施产生的影响。为此,本论文针对青藏高原地区特殊的气候环境,以提高青藏高原混凝土抗冻性能(早期抗冻及后期抗冻耐久性)为目标,主要进行了如下几方面的研究：首先,论文分析了影响混凝土冻融损伤程度的不同因素,在此基础上总结高原地区特殊气候环境中影响混凝土抗冻设计的典型气候特征；而后,通过整理青藏高原地区20个气象站近40年气象资料,统计回归得到了青藏高原地区混凝土年均冻融次数计算公式,并依此对青藏高原不同地区进行了混凝土结构物抗冻耐久性设计区划,提出了相应抗冻设计等级推荐值,为青藏高原地区抗冻混凝土设计奠定基础。其次,通过分析早期受冻对混凝土性能影响的损伤机理,针对青藏高原环境气候特征给出不同强度等级混凝土材料所要求达到的抗冻临界强度。在此基础上,对现有成熟度法中表观反应活化能Ea的取值方法进行改进,提出了一种能够合理预测混凝土强度发展的计算方法;进一步通过恒温养护试验以及模拟高原地区气候环境下的变温养护试验,验证了该方法能够保证将设定范围内混凝土抗压强度的预测精度控制在10%以内,明显优于ASTMC1074中使用的方法。本方法能够更准确的预测青藏高原地区的混凝土强度发展趋势,从而有效防止其遭受早期冻害。随后,通过降低搅拌气压来模拟高原地区的低气压环境,测定了低气压环境中掺加4种常见引气剂的引气混凝土含气量、气孔结构参数以及气泡稳定性。结果发现,新拌引气混凝土含气量随环境气压降低呈线性减少,当环境气压降低至50kPa时,混凝土含气量降低约20%-52%；同时,低气压条件下搅拌的硬化混凝土气孔结构参数整体要劣于常压条件下搅拌的硬化混凝土,且其气泡稳定性也较差。据此,提出了改进青藏高原混凝土抗冻性的具体预防措施。同时,本部分研究还为确定高原混凝土抗冻设计中不同抗冻等级的引气混凝土含气量值提供了实验依据。最后,本论文通过建立混凝土抗冻耐久性指数与材料特征参数(水灰比、气泡间距系数以及含气量)之间的函数关系,结合本研究提出的青藏高原地区冻融环境区划以及低气压环境对引气混凝土含气量的影响规律,对现有抗冻混凝土设计规范进行优化改进,最终提出高原抗冻混凝土的设计方法。本文研究成果对提高青藏高原混凝土抗冻耐久性能和预防混凝土早期冻害具有重要的理论意义和实用价值。
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【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU528
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本文编号：1504713