风蚀区冻融盐蚀环境下风积沙混凝土耐久性损伤劣化机理研究

发布时间：2020-08-27 20:18

【摘要】：本文以内蒙古风积沙和天然浮石为主要原材料,研制风积沙普通混凝土和风积沙浮石混凝土,综合考虑风沙吹蚀、冻融循环、氯盐腐蚀等多因素耦合影响,从宏观劣化规律、表面三维形貌、内部微观结构、化学物相组成及孔隙结构演变等方面,探讨寒冷盐渍地区风沙环境下风积沙混凝土耐久性损伤劣化机理,对特殊环境下服役的混凝土耐久性设计具有重要理论基础与应用价值。本文主要研究内容与结果如下:1、通过自制混凝土风沙吹蚀试验装置,模拟2种风积沙混凝土在风沙吹蚀作用下的破坏过程。选取风速、挟沙量和攻角3因素进行风力参数正交试验,攻角的显著性和方差贡献率最大,90°时风沙以垂直撞击为主,产生损伤较大的“吹蚀坑”破坏,15°时风沙以水平削切为主,产生损伤较小的“吹蚀沟”破坏;风沙吹蚀破坏过程划分为加速发育、衰减和稳定3阶段,其中加速发育阶段对混凝土表面损伤破坏较大;沙粒粒径越大,撞击混凝土表面所携带能量越大,从而产生损伤破坏越大。2、风沙吹蚀对2种风积沙混凝土冻融循环可产生“催化”效应,加速冻融作用下混凝土内部微裂纹生成和发育,风沙吹蚀与冻融耦合下混凝土损伤较单纯冻融循环大;风积沙浮石混凝土抗冻性优于风积沙普通混凝土,是由于风积沙浮石混凝土内部的浮石骨料在冻融过程中孔隙难以完全充盈赋水,浮石丰富的孔隙结构能够满足水冰相变产生的自由膨胀,在冻结过程中可为未冻水迁移“卸压”,从而具有良好抗冻性。3、长期自然浸泡作用下2种风积沙混凝土宏观性能相对稳定,随浸泡时间的增加,氯离子侵蚀深度随之递增,风积沙浮石混凝土内部丰富孔隙结构导致其氯离子最大侵蚀深度大于风积沙普通混凝土;长期自然浸泡后2种风积沙混凝土总孔隙度增大,其中0.1μm孔隙比例减少,0.1~10μm孔隙波动性变化,10μm孔隙比例增多。4、氯盐干湿循环后2种风积沙混凝土内部均生成代表性Friedel盐;混凝土在风沙吹蚀与氯盐干湿循环耦合作用下,风沙吹蚀损伤约占7.5%~8.8%,氯盐干湿循环损伤约占91.2%~92.5%,风沙吹蚀对混凝土表面造成“吹蚀坑”为盐分进入混凝土内部提供“通道”,风沙吹蚀作用可增大风积沙混凝土氯离子侵蚀深度、加剧盐蚀损伤。5、冻融-氯盐干湿-风沙吹蚀多因素耦合作用下2种风积沙混凝土损伤破坏程度均大于冻融-氯盐干湿双因素耦合作用;风沙吹蚀破坏混凝土表面保护层,加速混凝土内部结构受到冻融水冰相变、氯盐化学腐蚀、结晶压腐蚀等损伤的影响。6、基于灰色系统理论对混凝土孔隙分布与损伤度进行关联分析,孔隙分布对损伤度的影响次序从大到小:风积沙普通混凝土0.01~0.1μm0.1~1μm1~10μm大于10μm小于0.01μm;风积沙浮石混凝土小于0.1μm0.1~1μm1~10μm大于10μm。
【学位授予单位】：内蒙古农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU528

【参考文献】