混凝土在機(jī)場除冰液作用下凍融破壞的微觀結(jié)構(gòu)機(jī)理研究.pdf

1、本文結(jié)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(zhì)條件下的凍融損傷失效規(guī)律與特點，在此基礎(chǔ)上，選擇了飛機(jī)除冰液(AircraftDeicer，AD)或機(jī)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(yùn)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(jī)場除冰液作用下的微觀破壞機(jī)理，并提出相應(yīng)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(zhì)中，HPC的抗凍性明顯優(yōu)于OPC，而HPC1-P·Ⅱ略優(yōu)于HPC1-P·HSR；機(jī)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(jī)理與溶液的濃度有關(guān)。在較低濃度下屬于溶液結(jié)冰壓和

4、晶體結(jié)晶壓導(dǎo)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(nèi)部的凍融微裂縫也非常少。
　　 (3)AD對OPC的凍融破壞機(jī)理類似與CMA，與溶液的濃度有關(guān)，在3.5％AD中凍融也是溶液結(jié)冰壓導(dǎo)致的表面物理破壞機(jī)理為主，但是凍融破壞的程度比CMA嚴(yán)重，比NaCl溶液的破壞速度要緩和一些。在12.5％和25％AD中經(jīng)過600次凍融循環(huán)后，OPC的微觀結(jié)構(gòu)仍比較致密，表層微裂紋很少，其凍融

5、破壞主要源于內(nèi)部凍融微裂紋擴(kuò)展導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)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(fù)凍融過程中內(nèi)部損傷的延續(xù)與擴(kuò)展。可能是由于在試件的棱角處的靜水壓、滲透壓和溫度應(yīng)力疲勞等破壞作用力的相互疊加，即邊界效應(yīng)，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(jī)理應(yīng)該是在凍融循環(huán)達(dá)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(nèi)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(kuò)展。
　　 (6)HPC1-P·HSR在3.5％CMA中凍融的物理破壞機(jī)理在于混凝土表面層形成了微裂紋網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)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(wǎng)絡(luò)、并導(dǎo)致表層剝