一般大氣環(huán)境多因素作用下鋼纖維混凝土耐久性研究.pdf

1、目前鋼纖維混凝土(Steel Fiber Reinforce Concrete簡(jiǎn)稱SFRC)在大跨結(jié)構(gòu)、大型隧道的襯砌、大壩結(jié)構(gòu)、軍事工程等重大工程中的應(yīng)用越來越廣泛。這些重大結(jié)構(gòu)工程是國家社會(huì)經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)設(shè)施，其安全正常工作對(duì)于社會(huì)可持續(xù)發(fā)展有著非常重要的作用。但它和普通混凝土結(jié)構(gòu)一樣，在其服役過程中也會(huì)受到各種腐蝕介質(zhì)的作用，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)性能退化，承載力降低，壽命縮短。一般大氣環(huán)境中混凝土中性化和鋼筋銹蝕是混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的主要研究?jī)?nèi)

2、容，而混凝土中性化又是鋼筋銹蝕的前提條件。實(shí)際工程中混凝土中性化是各種物理、化學(xué)和力學(xué)因素相互作用的結(jié)果。研究多因素共同作用下鋼纖維混凝土的中性化規(guī)律，旨在為進(jìn)一步研究鋼纖維混凝土結(jié)構(gòu)的鋼筋銹蝕、耐久性設(shè)計(jì)、壽命預(yù)測(cè)及其評(píng)估奠定基礎(chǔ)。
　　 論文從鋼纖維混凝土微觀結(jié)構(gòu)分析入手，通過理論分析與實(shí)驗(yàn)室快速試驗(yàn)相結(jié)合的方法研究鋼纖維混凝土在單一和多因素共同作用下的中性化機(jī)理和規(guī)律，最終建立了一般大氣環(huán)境多因素作用下鋼纖維混凝土中性化深

3、度預(yù)測(cè)模型。主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　 壓汞與電鏡掃描試驗(yàn)對(duì)鋼纖維混凝土孔結(jié)構(gòu)的測(cè)試結(jié)果表明，纖維摻量從0到1.5％，混凝土的孔結(jié)構(gòu)向優(yōu)良方向發(fā)展，即大孔減少，小孔增加；當(dāng)纖維摻量增加到2％時(shí)，孔隙率變大，大孔增多，小孔減少。根據(jù)理論分析與試驗(yàn)結(jié)果，建立了鋼纖維混凝土孔隙率計(jì)算方法，為建立鋼纖維混凝土碳化深度預(yù)測(cè)模型奠定基礎(chǔ)。
　　 開展了鋼纖維混凝土快速碳化試驗(yàn)，研究各種因素(水膠比、鋼纖維摻量、澆筑面)對(duì)鋼纖維混凝土碳

4、化規(guī)律的影響，結(jié)果表明鋼纖維摻量為1.5％時(shí)混凝土碳化速度最慢。由碳化引起的鋼纖維混凝土孔隙率變化，主要取決于單位體積混凝土中水泥用量，鋼纖維摻量對(duì)其影響不顯著。
　　 提出實(shí)驗(yàn)室模擬酸雨溶液的配置方法，進(jìn)行了鋼纖維混凝土酸雨侵蝕實(shí)驗(yàn)室模擬試驗(yàn)。采用鋼纖維混凝土質(zhì)量變化率、剝蝕率、劈拉強(qiáng)度變化率及中性化深度等評(píng)價(jià)指標(biāo)研宄鋼纖維混凝土的酸雨侵蝕規(guī)律，分析了不同影響因素對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)的影響。對(duì)酸雨作用下鋼纖維混凝土損傷過程進(jìn)行分析，揭示

5、了鋼纖維混凝土酸雨侵蝕機(jī)理：酸雨對(duì)鋼纖維混凝土的腐蝕是酸雨中H+與SO42-共同侵蝕作用的結(jié)果。
　　 根據(jù)全國酸雨情況調(diào)查結(jié)果，設(shè)計(jì)了酸雨和碳化共同作用試驗(yàn)機(jī)制，通過試驗(yàn)研究了鋼纖維混凝土在碳化和酸雨侵蝕共同作用下的性能退化規(guī)律，分析了二者相互作用機(jī)理及耦合效應(yīng)，在本文試驗(yàn)機(jī)制下碳化與酸雨對(duì)鋼纖維混凝土中性化都有貢獻(xiàn)，中性化深度結(jié)果大于單獨(dú)酸雨作用和單獨(dú)碳化作用中性化深度的直接疊加，并且碳化能加速酸雨侵蝕下鋼纖維混凝土的溶蝕。

6、
　　 考慮應(yīng)力狀態(tài)對(duì)鋼纖維混凝土中性化的影響，通過受荷狀態(tài)下鋼纖維混凝土試件的快速碳化試驗(yàn)、酸雨侵蝕試驗(yàn)、酸雨和碳化共同作用試驗(yàn)，分析了彎曲應(yīng)力水平對(duì)鋼纖維混凝土中性化速度的影響。
　　 在普通混凝土碳化理論模型基礎(chǔ)上，建立了鋼纖維混凝土碳化深度預(yù)測(cè)模型。
　　 在試驗(yàn)基礎(chǔ)上，主要考慮水灰比、纖維摻量、酸雨溶液濃度、澆筑面對(duì)鋼纖維混凝土酸雨侵蝕中性化深度的影響，建立了鋼纖維混凝土酸雨侵蝕中性化深度預(yù)測(cè)模型。以碳