水分和氯离子在水泥砂浆中的传输机理研究

发布时间：2017-06-02 17:00

  本文关键词：水分和氯离子在水泥砂浆中的传输机理研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：混凝土材料的耐久性裂化多种多样,而多数耐久性裂化的机理和过程(如冻融、碳化、干燥收缩等)都与水分的存在、侵入或者扩散密切相关,同时,水分还作为载体将氯离子等有害介质运送到混凝土内部的孔结构中,引起钢筋锈蚀等一系列劣化反应。当前,多数研究是单一的水分在水泥基材料中的传输或者氯离子在水泥基材料中的迁移,但研究水分和氯离子协同传输的机理相对较少。因此,针对上述问题,本文主要研究水分和氯离子在砂浆中的传输规律,主要内容如下:(1)采用拍照的方法获得毛细吸盐条件下砂浆中水分和氯离子侵入的照片,然后通过数字图像处理的方法得到水分和氯离子的侵入深度,最终获得水分和氯离子的侵入深度随时间的变化关系。结果发现高水灰比砂浆试件中水分和氯离子的侵入深度大于低水灰比砂浆试件中水分和氯离子的侵入深度;相同水灰比的砂浆试件中水分的侵入深度明显大于氯离子的侵入深度,即氯离子的传输要滞后于水分的传输。毛细吸水条件下砂浆中水分的侵入深度与毛细吸盐条件下水分的侵入深度相差不大。(2)两种水灰比的砂浆试件在3%、6%、10%浓度氯化钠溶液中进行毛细吸盐试验,随着氯盐浓度的增大,氯离子的侵入深度逐渐增大。但是,当氯盐浓度达到10%,0.6水灰比的砂浆试件毛细吸盐7d时,水分和氯离子的侵入深度低于6%浓度氯盐溶液下水分和氯离子的侵入深度。通过扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)可知,0.6水灰比砂浆试件在10%浓度氯盐溶液作用下毛细吸盐7d和28d时,砂浆浅层的孔隙内部会有氯化钠晶体生成。氯化钠晶体的存在密实了毛细孔,阻碍了水分和氯离子在毛细孔道中的传输。(3)随着侵蚀时间的延长,砂浆中氯离子的侵入深度和侵入量逐渐增大。相同深度处,砂浆中氯离子的含量随着氯盐浓度的增大而增大;氯离子的侵入深度也随着氯盐浓度增大而增大。采用电子探针技术测定砂浆中氯离子的分部情况,发现氯离子侵入砂浆后是不均匀分布的。水灰比为0.6的砂浆中氯离子的含量大于水灰比为0.4的砂浆中氯离子的含量。(4)砂浆中的孔隙率随着毛细吸水时间的延长逐渐降低,而在氯盐溶液下砂浆试件的孔隙率也随着侵蚀时间的增长而下降。(5)饱和砂浆试件在不同浓度氯盐溶液中进行纯扩散试验,氯离子在浓度梯度的作用下在砂浆内部迁移。随着氯盐浓度的增大,氯离子的侵入深度和侵入量也逐渐增大。砂浆中氯离子扩散系数随着侵蚀时间的延长而逐渐减小,纯扩散3d到7d时,氯离子的扩散系数下降70%左右;而随着氯盐浓度的增大,氯离子扩散系数整体上呈现逐渐增大的趋势。
【关键词】：水泥砂浆 水分和氯离子侵入 非饱和传输 纯扩散 氯离子浓度
【学位授予单位】：青岛理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ177.62
【目录】：

• 摘要9-11
• ABSTRACT11-13
• 第1章 绪论13-21
• 1.1 研究背景及研究意义13-14
• 1.2 国内外研究现状14-20
• 1.2.1 水分在水泥基材料中传输的研究现状14-16
• 1.2.2 氯离子在水泥基材料中传输的研究现状16-20
• 1.3 本文主要开展的工作20-21
• 第2章 水分侵入和氯离子侵蚀机理21-31
• 2.1 毛细吸水相关理论21-23
• 2.2 氯离子侵蚀相关理论23-28
• 2.2.1 扩散作用24-26
• 2.2.2 毛细吸收26
• 2.2.3 渗透作用26
• 2.2.4 电迁移作用26-27
• 2.2.5 吸附27-28
• 2.3 影响氯离子传输的因素28-31
• 第3章 试验材料与方法31-43
• 3.1 试件的制备与养护31-32
• 3.1.1 原材料及其性能31
• 3.1.2 试件配合比31-32
• 3.1.3 试验仪器32
• 3.1.4 试件成型与养护32
• 3.2 试验过程及方法32-43
• 3.2.1 抗压、抗折强度试验32-33
• 3.2.2 水分和氯离子侵入深度试验33-36
• 3.2.3 纯扩散试验36-37
• 3.2.4 氯离子含量测定37-40
• 3.2.5 电子探针试验40-43
• 第4章 水分和氯离子在砂浆中的传输43-67
• 4.1 试验概况43
• 4.2 龄期对砂浆强度的影响43-45
• 4.2.1 抗压强度的影响43-44
• 4.2.2 抗折强度的影响44-45
• 4.3 水分和氯离子的非饱和传输45-58
• 4.3.1 氯离子浓度对砂浆毛细吸收的影响45-48
• 4.3.2 水分和氯离子的侵入深度48-56
• 4.3.3 水分和氯离子侵入深度的关系56-58
• 4.4 砂浆试件中氯离子侵入试验结果及分析58-62
• 4.4.1 砂浆中氯离子含量的变化58-60
• 4.4.2 氯离子在砂浆中的分布情况60-62
• 4.5 孔结构62-64
• 4.6 本章小结64-67
• 第5章 饱和状态下氯离子在砂浆中的传输67-77
• 5.1 试验设计67
• 5.2 砂浆试件氯离子侵入结果与分析67-75
• 5.2.1 侵蚀时间和水灰比对砂浆中氯离子扩散的影响67-70
• 5.2.2 氯盐浓度对砂浆中氯离子扩散的影响70-72
• 5.2.3 扩散时间对氯离子扩散系数的影响72-75
• 5.3 本章小结75-77
• 第6章 结论与展望77-79
• 6.1 主要结论77-78
• 6.2 研究展望78-79
• 参考文献79-87
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及参与项目87-88
• 致谢88

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本文编号：415916