混凝土在機場除冰液作用下凍融破壞的微觀結構機理研究.pdf

1、本文結合現(xiàn)有的凍融破壞理論假說，以普通混凝土(Ordinary Portland cement Concrete，OPC)、硅酸鹽水泥高性能混凝土(High Performance Concrete，HPC，簡稱HPC-P·Ⅱ)以及抗硫酸鹽水泥HPC(簡稱HPC-P·HSR)的凍融破壞為主要研究對象，研究了OPC和HPC在不同凍融介質條件下的凍融損傷失效規(guī)律與特點，在此基礎上，選擇了飛機除冰液(AircraftDeicer，AD)或機場

2、道面除冰液(Airfield Pavement Deicer，APD)凍融環(huán)境下的一些典型配比混凝土試件，采用X射線衍射儀(X-ray diffractometer，XRD)分析其物相組成，運用掃描電子顯微鏡和X射線能譜分析(Scanning electron microscopy-energy dispersion X-ray analysis，SEM-EDAX)觀察其微觀形貌，探討混凝土在機場除冰液作用下的微觀破壞機理，并提出相應的

3、改善措施。本文的主要研究成果如下：
　　 (1)OPC在3.5％NaCl、3.5％AD和水中的抗凍性較差，在25％醋酸鈣鎂(Calcium Magnesiumacetatea，CMA)中的抗凍性最好；相同凍融介質中，HPC的抗凍性明顯優(yōu)于OPC，而HPC1-P·Ⅱ略優(yōu)于HPC1-P·HSR；機場除冰液濃度越高，對混凝土的破壞作用越小。
　　 (2)CMA對OPC的凍融破壞機理與溶液的濃度有關。在較低濃度下屬于溶液結冰壓和

4、晶體結晶壓導致的表面剝落破壞，在較高濃度下其凍融破壞非常緩慢，在600次凍融循環(huán)后其表面不存在剝落現(xiàn)象，內部的凍融微裂縫也非常少。
　　 (3)AD對OPC的凍融破壞機理類似與CMA，與溶液的濃度有關，在3.5％AD中凍融也是溶液結冰壓導致的表面物理破壞機理為主，但是凍融破壞的程度比CMA嚴重，比NaCl溶液的破壞速度要緩和一些。在12.5％和25％AD中經過600次凍融循環(huán)后，OPC的微觀結構仍比較致密，表層微裂紋很少，其凍融

5、破壞主要源于內部凍融微裂紋擴展導致的結構崩潰性破壞。
　　 (4)HPC1-P·Ⅱ試件在3.5％CMA中凍融破壞后的表層微裂紋并非凍融形成，而是反復凍融過程中內部損傷的延續(xù)與擴展?？赡苁怯捎谠谠嚰睦饨翘幍撵o水壓、滲透壓和溫度應力疲勞等破壞作用力的相互疊加，即邊界效應，因而先于其他位置出現(xiàn)剝落破壞。
　　 (5)HPC-P·Ⅱ在3.5％AD中的凍融破壞機理應該是在凍融循環(huán)達到一定程度時，表面層首先出現(xiàn)微裂紋，并為AD溶液

6、向混凝土內部滲入提供了通道，加劇了其水凍脹壓作用。提高粉煤灰(Fly Ash，F(xiàn)A)摻量和摻加改性聚酯纖維(Modified Polyester Fiber，MPF)降低了硅酸鹽水泥HPC的抗凍性，MPF纖維并不能阻止凍融微裂紋的形成與擴展。
　　 (6)HPC1-P·HSR在3.5％CMA中凍融的物理破壞機理在于混凝土表面層形成了微裂紋網絡導致的凍融剝落破壞，這種微裂紋主要由水凍脹壓引起，只有在表層微裂紋形成網絡、并導致表層剝