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沿海铁路客运专线耐久混凝土研究

作　者: 徐兵波
导　师: 陈友治
学　校: 武汉理工大学
专　业: 材料学
关键词: 客运专线 矿物掺和料 氯离子电通量 耐久寿命
分类号: U214.18
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要


混凝土不是一劳永逸的耐久材料，混凝土工程也有其一定的使用年限。混凝土结构在长期自然环境和使用条件下，会逐渐老化、丧失耐久性能，影响了结构物的使用功能和安全。沿海铁路客运专线属于国家重要生命线工程，一旦遭受侵蚀导致破坏或终止运行，将给国家带来巨大的损失。因此研究混凝土的耐久性，延长其使用寿命，是摆在研究工作者面前最重要最现实的课题。大量研究表明，粉煤灰和矿渣粉等活性掺合料部分替代水泥，不仅节约经济，而且对混凝土的耐久性能有明显的改善。本文正是在此基础上，结合中铁十三局宁波Ⅰ标段客运专线具体情况，提出了制备沿海客运专线混凝土的原材料选择、配合比设计和质量控制方法，研究了粉煤灰和矿渣粉对混凝土力学性能和工作性能的影响规律，氯离子电通量试验研究了粉煤灰和矿渣粉双掺对混凝土抗渗和抗硫酸盐侵蚀等耐久性能的影响，并详细探讨了矿物掺和料对客运专线混凝土工作性、力学性、抗硫酸盐侵蚀和抗氯离子渗透性能的作用机理。根据Fick第二定律建立模型对混凝土耐久寿命进行了预测与分析。研究结果表明：（1）粉煤灰、矿渣在一定程度上增大了混凝土坍落度，减小坍落度的损失，能明显改善客运专线混凝土的工作性能和力学性能。（2）水胶比对混凝土6小时氯离子电通量有着重要的影响，当水胶比比较低时，混凝土6小时电通量小于1000，具有很高的抗渗透性。（3）掺合料填充在水泥石的孔隙中，堵塞毛细管通道，使混凝土具有更加致密的结构，粉煤灰和矿渣粉双掺后混凝土具有更小的6小时电通量值。（4）抗硫酸盐侵蚀试验还表明，掺加粉煤灰和矿渣活性矿物掺合料后，相对降低了体系中C3A的含量，减少了硫铝酸盐的腐蚀的可能性，活性掺合料的二次水化反应不仅吸收了大量的Ca（OH）2而且削弱了水泥石界面，这些因素都使混凝土具有更好的抗硫酸盐侵蚀性能。（5）基于氯离子渗透性对混凝土寿命进行了初步预估，结果表明，粉煤灰和矿渣粉双掺，混凝土具有更高的耐久寿命，适当降低水胶比，优化矿物掺合料配伍技术，混凝土耐久寿命可以达到100年以上。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章 绪论  9-16
  1.1 概述  9-10
  1.2 选题背景  10-11
    1.2.1 国内外耐久损伤状况  10-11
    1.2.2 课题工程背景  11
  1.3 研究进展  11-13
  1.4 研究的目的和意义  13-14
  1.5 本文的主要工作  14-16
第二章 客运专线混凝土原材料选择及配合比设计  16-28
  2.1 原材料的选择  16-21
    2.1.1 水泥的选择  16-17
    2.1.2 矿物掺合料  17-18
    2.1.3 粗集料(人工碎石)  18-19
    2.1.4 细集料(天然河砂)  19-20
    2.1.5 高性能外加剂  20-21
    2.1.6 水  21
  2.2 客运专线混凝土配合比设计  21-25
    2.2.1 混凝土配合比设计的原则  21-23
    2.2.2 混凝土配合比的设计方法  23-24
    2.2.3 客运专线混凝土配合比设计方案  24-25
  2.3 施工工艺  25-27
    2.3.1 混凝土的拌制  25-26
    2.3.2 运输  26
    2.3.3 浇注  26
    2.3.4 养护  26-27
  2.4 本章小结  27-28
第三章 客运专线双掺混凝土力学性能和工作性能的研究  28-38
  3.1 引言  28
  3.2 试验方法  28-30
    3.2.1 力学性能试验  28-29
    3.2.2 工作性能  29-30
  3.3 试验结果  30-37
    3.3.1 力学性能试验  30-35
    3.3.2 工作性能试验  35-37
  3.4 本章小结  37-38
第四章 沿海铁路客运专线双掺混凝土耐久性研究  38-56
  4.1 混凝土的硫酸盐侵蚀  38-44
    4.1.1 硫酸盐侵蚀机理  38-40
    4.1.2 硫酸盐侵蚀试验方法  40
    4.1.3 试验结果  40-43
    4.1.4 机理分析  43-44
  4.2 氯离子侵蚀  44-46
    4.2.1 氯离子侵蚀机理  44-45
    4.2.2 氯离子环境下胶砂试件的干湿交替  45
    4.2.3 试验结果与分析  45-46
  4.3 钢筋锈蚀快速试验  46-49
    4.3.1 钢筋的锈蚀机理  46-47
    4.3.2 钢筋锈蚀试验  47-48
    4.3.3 结果分析  48-49
  4.4 客运专线双掺混凝土抗氯离子渗透耐久性研究  49-54
    4.4.1 混凝土的渗透性与耐久性  49-50
    4.4.2 试验方法  50-51
    4.4.3 试验结果  51-52
    4.4.4 数值分析  52-53
    4.4.5 粉煤灰、矿渣对氯离子作用的机理分析  53-54
  4.5 本章小结  54-56
第5章 基于氯离子渗透的混凝土结构耐久寿命预估  56-67
  5.1 客运专线凝土结构耐久性使用年限的定义  56-58
  5.2 沿海客运专线混凝土耐用年限预估的基本原理  58-62
    5.2.1 基本模型─Fick 第二定律  58-59
    5.2.2 氯离子扩散传统模型逆模型的建立  59-62
  5.3 沿海客运专线混凝土耐用年限预估参数的确定  62-65
    5.3.1 混凝土的Cl~- 的临界浓度  62-63
    5.3.2 表面氯离子浓度值 C_0  63-64
    5.3.3 氯离子扩散系数 K  64-65
  5.4 耐久年限计算  65-66
  5.5 本章小结  66-67
第6章 结论与展望  67-69
  1.结论  67-68
  2.展望  68-69
参考文献  69-72
致谢  72

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中图分类: > 交通运输 > 铁路运输 > 铁路线路工程 > 线路工程材料 > 非金属材料 > 混凝土及混凝土制品
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