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裂缝对海工混凝土耐久性影响研究

作 者: 庄其昌
导 师: 金祖权
学 校: 青岛理工大学
专 业: 材料学
关键词: 海工混凝土 收缩裂缝 荷载裂缝 氯离子 碳化 修复技术
分类号: TU528
类 型: 硕士论文
年 份: 2010年
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内容摘要


收缩开裂、荷载开裂是导致海工混凝土结构耐久性破坏的重要影响因素。本文采用大板开裂法、三轴荷载、劈拉荷载制备了不同宽度的收缩裂缝荷载裂缝。研究了裂缝混凝土在海洋大气环境(主要考虑碳化影响)、水下区及潮汐区(主要考虑氯离子渗透)的腐蚀损伤规律;以及硅烷防水剂对混凝土裂缝的修复效果。研究的主要结论如下:(1)混凝土的自由氯离子与总氯离子浓度均随收缩裂缝宽度增加而呈二次函数增加。当收缩裂缝宽度小于0.07mm,混凝土裂缝区域碳化深度没有变化。当收缩裂缝宽度小于0.1mm,混凝土氯离子扩散系数增加幅度很小;此后,随裂缝宽度增加,混凝土氯离子扩散系数与碳化深度均快速增加。此外,混凝土裂缝处碳化深度比周边区域高3mm左右。(2)就劈拉裂缝而言,混凝土氯离子渗透的临界裂缝宽度随其强度等级提高而增加。海洋水下区,C20C50混凝土的临界裂缝宽度为0.080.12mm。海洋潮汐区,C50混凝土的临界裂缝宽度为0.030.05mm。碳化环境下,随着混凝土裂缝宽度增大,裂缝处CaCO3含量增加,混凝土碳化深度增加。(3)砂浆试件在三轴荷载下两端压密,中间剪切破坏。峰值荷载前,其轴向变形量随荷载增加而线性增加;峰值荷载后则出现应变屈服段。相比于单轴受荷,三轴荷载提高了砂浆抗压强度1.94倍,增加变形量5.6倍。当轴向荷载小于峰值荷载的50%时,砂浆试件处于密实阶段,其动弹性模量处于增加阶段,受荷砂浆的氯离子浓度低于非受荷砂浆。(4)受三轴荷载砂浆的氯离子扩散系数与荷载率、轴向变形量的关系可用二次函数表示。当砂浆轴向变形量大于0.72mm和1.57mm时,受荷砂浆承压面方向和下底面方向氯离子扩散系数分别大于非受荷混凝土。(5)硅烷防水处理修复混凝土裂缝后,裂缝处氯离子浓度显著降低,并降低了裂缝影响范围。

全文目录


摘要  8-9
Abstract  9-11
第1章 绪论  11-22
  1.1 研究背景及目的  11-12
  1.2 沿海钢筋混凝土结构劣化情况调查  12-14
  1.3 裂缝混凝土耐久性研究现状  14-20
    1.3.1 裂缝混凝土氯离子渗透研究  14-16
    1.3.2 裂缝混凝土碳化研究  16
    1.3.3 裂缝混凝土渗透性研究  16-18
    1.3.4 裂缝混凝土钢筋锈蚀研究  18-19
    1.3.5 裂缝混凝土其它耐久性研究  19-20
  1.4 研究内容  20-22
第2章 原材料及试验方法  22-35
  2.1 实验原材料  22-24
    2.1.1 水泥  22
    2.1.2 细骨料  22-23
    2.1.3 粗骨料  23
    2.1.4 粉煤灰  23
    2.1.5 矿粉  23-24
    2.1.6 减水剂  24
    2.1.7 水  24
  2.2 收缩裂缝实验方案  24-28
    2.2.1 收缩裂缝的制备原理  24-25
    2.2.2 收缩裂缝混凝土配合比  25
    2.2.3 收缩裂缝的制备  25-26
    2.2.4 收缩裂缝混凝土碳化实验  26-27
    2.2.5 收缩裂缝混凝土海水腐蚀试验  27-28
  2.3 三轴荷载裂缝实验方案  28-30
    2.3.1 三轴荷载裂缝制备原理  28
    2.3.2 三轴荷载裂缝试件的制备  28-29
    2.3.3 三轴荷载裂缝砂浆腐蚀实验  29-30
  2.4 劈拉裂缝实验方案  30-33
    2.4.1 实验背景  30-31
    2.4.2 劈拉裂缝试件的制备  31-32
    2.4.3 劈拉裂缝混凝土腐蚀实验  32-33
  2.5 混凝土裂缝修复实验  33-35
    2.5.1 硅烷防水剂特性  33
    2.5.2 混凝土裂缝修复实验方法  33-34
    2.5.3 裂缝修复效果评测方法  34-35
第3章 收缩裂缝、三轴荷载对混凝土碳化及氯离子渗透的影响研究  35-47
  3.1 混凝土碳化深度测试方法研究  35-36
  3.2 收缩裂缝对混凝土碳化影响研究  36-37
    3.2.1 裂缝点处混凝土碳化分析  36
    3.2.2 裂缝周边区域混凝土碳化分析  36-37
  3.3 收缩裂缝对混凝土氯离子渗透影响研究  37-39
    3.3.1 收缩裂缝对自由氯离子渗透影响研究  37-38
    3.3.2 收缩裂缝对总氯离子渗透影响研究  38-39
    3.3.3 收缩裂缝对氯离子扩散系数的影响研究  39
  3.4 砂浆在三轴荷载作用下的应力-应变全曲线研究  39-41
  3.5 受荷砂浆试件损伤程度检测  41-42
  3.6 三轴荷载对砂浆碳化影响研究  42-44
  3.7 三轴荷载对砂浆氯离子渗透影响研究  44-45
    3.7.1 荷载砂浆中氯离子分布  44-45
    3.7.2 荷载砂浆的氯离子传输  45
  3.8 本章小结  45-47
第4章 劈拉裂缝对混凝土碳化及氯离子渗透影响研究  47-60
  4.1 圆柱体试件纵向受压应力应变曲线  47
  4.2 混凝土裂缝回弹研究  47-48
  4.3 试件内部裂缝及表面裂缝宽度比较  48-49
  4.4 劈拉裂缝对混凝土中氯离子传输影响  49-56
    4.4.1 水下区裂缝混凝土的氯离子浓度分布  49-52
    4.4.2 水下区裂缝混凝土的氯离子扩散系数  52
    4.4.3 潮汐区裂缝混凝土的氯离子浓度分布  52-55
    4.4.4 潮汐区裂缝混凝土的氯离子扩散系数  55-56
  4.5 劈拉裂缝对混凝土碳化影响研究  56-59
    4.5.1 劈拉裂缝对混凝土碳酸钙含量的影响  56-57
    4.5.2 劈拉裂缝对混凝土碳化深度的影响  57-59
  4.7 本章小结  59-60
第5章 裂缝修复技术研究  60-69
  5.1 概述  60
  5.2 传统修补方法  60-62
    5.2.1 表面修补法  60-61
    5.2.2 局部修复法  61
    5.2.3 灌浆法  61-62
  5.3 混凝土裂缝自修复技术  62-65
    5.3.1 结晶沉淀法  62
    5.3.2 渗透结晶法  62-63
    5.3.3 聚合物固化法  63-64
    5.3.4 电沉积修复技术  64-65
  5.4 硅烷防水处理修复混凝土裂缝研究  65-68
    5.4.1 S1 混凝土氯离子分布  66-67
    5.4.2 S2 混凝土氯离子分布  67-68
  5.5 本章小结  68-69
第6章 结论与展望  69-72
  6.1 结论  69-70
    6.1.1 收缩裂缝对混凝土碳化及氯离子渗透影响研究  69
    6.1.2 三轴荷载作用下砂浆碳化及氯离子渗透研究  69-70
    6.1.3 劈拉裂缝对混凝土碳化及氯离子渗透影响研究  70
    6.1.4 裂缝混凝土的修复技术研究  70
  6.2 展望  70-72
参考文献  72-76
攻读硕士学位期间发表的学术论文及科研工作  76-77
致谢  77

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 建筑材料 > 非金属材料 > 混凝土及混凝土制品
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