盐浸侵蚀作用下混凝土受风沙冲蚀试验研究

发布时间：2017-08-10 04:03

  本文关键词：盐浸侵蚀作用下混凝土受风沙冲蚀试验研究

  更多相关文章： 混凝土 盐渍环境 风沙环境 长期浸蚀 冲蚀磨损 损伤机理

【摘要】：内蒙古中西部区域地跨我国的西北及华北地区,自然环境因素复杂,是沙尘暴的频发区,且盐渍土分布广泛,该地区的房屋、公路和桥梁等一些混凝土基础设施长期遭受盐渍土及风沙环境的侵蚀,盐渍土中各种易溶盐成分会对混凝土产生强烈的腐蚀作用,引起混凝土劣化,当挟沙风掠过其表面,造成双重的侵蚀磨损,严重威胁其耐久性和安全性。本文对内蒙古中西部地区盐渍土及风沙环境特征进行分析,根据该地区自然侵蚀环境特点,模拟实际工程服役条件。根据盐渍土中含量较高的易溶盐成分,配制了不同浓度复合盐侵蚀溶液,又根据复合盐溶液中易溶盐种类分别配制了单盐侵蚀溶液进行对比试验,采用气流挟沙喷射法对盐溶液长期浸泡后的混凝土进行风沙冲蚀试验,研究不同盐溶液浸泡后的混凝土在不同冲蚀力学参数下的冲蚀规律及损伤机理。本课题受国家自然科学基金项目《严寒环境下西部盐渍区道面混凝土受风沙侵蚀损伤机理研》(批准号:51468049)、国家自然科学基金项目《风沙环境下钢结构涂层侵蚀力学行为及损伤评价研究》(批准号:11162011)的资助,具体内容如下:1.本文对内蒙古中西部盐渍土及风沙环境特征进行了大量的研究,分析了该地区盐渍土的主要类型、盐渍土中主要易溶盐成分及各成分对建筑物的损伤特征,并对该地区沙尘气象环境特征进行分析,以选择适当的冲蚀力学参数。2.根据内蒙古中西部盐渍化较严重地区的盐渍土的主要易溶盐成分,配制复合盐侵蚀溶液,又根据复合盐中盐分类型,分别配制了各单盐侵蚀对比溶液,进行混凝土长期浸泡试验,在不同侵蚀龄期,宏观上对混凝土进行表观形态、质量损失和强度衰减进行了分析,微观层次对混凝土进行微观形貌、EDX能谱及化学成分分析,得出盐类对混凝土的侵蚀主要以化学侵蚀为主,加之盐类结晶膨胀作用的叠加,加剧了混凝土开裂和性能的劣化,引起最终的破坏。3.采用气流挟沙喷射法,在不同冲蚀力学参数(速度、角度、下沙率)下,对盐浸后混凝土进行风沙冲蚀试验研究,并利用扫描电子显微镜和超景深三维显微镜观测表面损伤形貌,分析其损伤机理。结果表明:(1)同种盐浸条件下的混凝土的失重量和冲蚀率在相同条件下均随冲蚀速度的增大而增大;(2)同种盐浸条件下的混凝土的失重量和冲蚀率在相同条件下均随冲蚀角度的增大而增加,并在90°时达到最大值;(3)同种盐浸条件下的混凝土的失重量在相同条件下,随下沙率的增加先增加后缓慢下降;冲蚀率随下沙率的增加先增大后快速减小,在一定范围内最明显;(4)短期盐侵蚀混凝土的冲蚀率与表层浆体膨胀产物生成量有直接关系,对于长期盐侵蚀的混凝土来说,冲蚀率与其剥落程度有关,经盐侵蚀后的混凝土抵抗风沙冲蚀能力减弱。4.通过对混凝土冲蚀损伤表面进行SEM形貌及LSCM三维形貌观测分析,其破坏机理表现为:风沙对混凝土的冲蚀磨损同时存在水平切削作用和正面冲击作用。在低冲蚀角度下,水平方向上的应力分量相对较大,作用于混凝土表面主要为水平切削作用,对混凝土表面以划伤破坏作用为主;在高冲蚀角度下,垂直方向上的应力分量相对较大,混凝土表面主要承受正面的冲击作用,破坏主要为冲击破碎作用,使混凝土表面产生微裂纹,微裂纹交叉扩展,导致材料脆性断裂和剥落。
【关键词】：混凝土 盐渍环境 风沙环境 长期浸蚀 冲蚀磨损 损伤机理
【学位授予单位】：内蒙古工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU528
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 研究背景及研究意义10-11
• 1.2 混凝土耐久性的国内外研究现状11-15
• 1.2.1 单侵蚀因素作用下混凝土耐久性损伤研究现状12-14
• 1.2.2 多侵蚀因素作用下混凝土耐久性损伤研究现状14-15
• 1.3 研究内容15
• 1.4 研究技术路线15-17
• 1.5 本文的创新点17-18
• 第二章 内蒙古中西部地区盐渍及风沙环境特征分析18-30
• 2.1 内蒙古中西部盐渍土腐蚀环境特征分析18-25
• 2.1.1 内蒙古中西部自然概况18-19
• 2.1.2 内蒙古中西部盐渍土的分布19
• 2.1.3 盐渍土土样的采集与制备19-20
• 2.1.4 盐渍土土样盐碱指标的测定20
• 2.1.5 盐渍土易溶盐检测结果20-22
• 2.1.6 盐渍土腐蚀环境特征分析22-23
• 2.1.7 盐渍土腐蚀机理分析23-25
• 2.2 内蒙古中西部风沙环境特征分析25-28
• 2.2.1 沙尘天气的分类25-26
• 2.2.2 内蒙古中西部沙漠分布概况26-27
• 2.2.3 沙尘暴的时间分布特征27-28
• 2.3 综合环境特征分析28-29
• 2.4 本章小结29-30
• 第三章 混凝土材料的配制及性能测试30-34
• 3.1 试件的配制30-31
• 3.2 混凝土试件尺寸及物理性能31-33
• 3.3 本章小结33-34
• 第四章 混凝土的复合盐与单盐长期浸泡试验及其腐蚀机理研究34-46
• 4.1 试验工况设计34
• 4.2 复合盐及单盐侵蚀溶液浓度设计34-35
• 4.3 长期浸泡试验制度与方法35-36
• 4.4 混凝土复合盐溶液浸泡试验结果36-39
• 4.4.1 宏观现象36
• 4.4.2 微观结构36-37
• 4.4.3 复合盐溶液长期浸泡作用后质量变化规律37-38
• 4.4.4 复合盐溶液长期浸泡后强度变化规律38-39
• 4.5 混凝土单盐溶液浸泡试验结果39-44
• 4.5.1 单盐浸泡作用后混凝土表观现象39-40
• 4.5.2 单盐溶液浸泡作用后的微观结构40-43
• 4.5.3 单盐溶液浸泡作用对质量的影响43
• 4.5.4 单盐溶液浸泡作用后强度变化规律43-44
• 4.6 盐浸混凝土腐蚀破坏机理44-45
• 4.7 本章小结45-46
• 第五章 盐浸侵蚀后混凝土受风沙环境冲蚀试验研究46-60
• 5.1 试验工况设计46
• 5.2 风沙侵蚀试验方法及试验装置46-48
• 5.2.1 冲蚀试验方法46-47
• 5.2.2 冲蚀试验装置47-48
• 5.3 冲蚀磨损试验条件48-51
• 5.3.1 风沙流粒子的特征48-49
• 5.3.2 风沙流的冲蚀角度49
• 5.3.3 风沙流的冲蚀速度49-50
• 5.3.4 下沙率50-51
• 5.3.5 风沙流冲蚀时间51
• 5.4 冲蚀磨损试验研究51-59
• 5.4.1 冲蚀磨损程度的表征方法51-53
• 5.4.2 不同冲蚀力学参数下混凝土的冲蚀磨损53-58
• 5.4.3 盐溶液腐蚀对混凝土冲蚀率的影响58-59
• 5.5 本章小结59-60
• 第六章 混凝土受风沙冲蚀磨损损伤机理分析60-67
• 6.1 混凝土冲蚀磨损损伤机理分析60-61
• 6.2 混凝土冲蚀SEM形貌及损伤机理分析61-63
• 6.2.1 混凝土冲蚀前形貌61
• 6.2.2 混凝土冲蚀后形貌及机理分析61-63
• 6.3 混凝土冲蚀LSCM三维形貌及损伤机理分析63-66
• 6.3.1 混凝土冲蚀后三维形貌64-65
• 6.3.2 混凝土冲蚀后形貌及机理分析65-66
• 6.4 本章小结66-67
• 结论67-69
• 参考文献69-73
• 致谢73-74
• 在读期间取得的科研成果74-75
• 作者简介75

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本文编号：648724