大溫差環(huán)境條件下混凝土結(jié)構(gòu)的防護(hù)研究.pdf

1、本論文以內(nèi)蒙古地區(qū)典型氣候環(huán)境條件為背景，著重研究了當(dāng)?shù)靥厥獾沫h(huán)境條件水泥混凝土結(jié)構(gòu)的作用問題。內(nèi)蒙古橫跨我國“三北”地區(qū)，氣候環(huán)境條件復(fù)雜多變。該地區(qū)四季明顯，春季大風(fēng)干燥，夏秋季降水集中，冬季寒冷，晝夜溫差大，具有寒冷、干燥、大溫差的氣候特點(diǎn)。同時，該地區(qū)鹽堿化土壤較為普遍，河流中常常攜帶較高含量的氯離子和硫酸根離子，對混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)成復(fù)合型侵蝕環(huán)境。因此，內(nèi)蒙古及附近地區(qū)混凝土結(jié)構(gòu)面臨多因素綜合作用，其耐久性問題具有顯著的特殊性。對

2、該類地區(qū)混凝土結(jié)構(gòu)的病害的發(fā)生、發(fā)展過程及其防護(hù)途徑開展研究具有十分緊迫和重要。 本文在分析綜合國內(nèi)外相關(guān)方面的研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，調(diào)研和總結(jié)了內(nèi)蒙古地區(qū)的氣候環(huán)境特征，分析了各種典型的環(huán)境條件因素對混凝土結(jié)構(gòu)服役性能的影響。進(jìn)而研究了該地區(qū)混凝土結(jié)構(gòu)特殊病害的發(fā)生和發(fā)展機(jī)理，并針對微觀結(jié)構(gòu)的改善和宏觀性能的調(diào)控進(jìn)行了配合比設(shè)計優(yōu)化和外層結(jié)構(gòu)防護(hù)等方面的研究和實際工程應(yīng)用研究。本文主要研究內(nèi)容和研究成果以及創(chuàng)新性如下： （

3、1）通過調(diào)查研究認(rèn)識到，內(nèi)蒙地區(qū)對混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生重要影響的環(huán)境因素在于干燥、大溫差、冬季寒冷，多數(shù)地區(qū)屬鹽堿質(zhì)水土，多重惡劣的環(huán)境因素嚴(yán)重影響了混凝土的耐久性。 （2）總結(jié)歸納了內(nèi)蒙古地區(qū)混凝土結(jié)構(gòu)的兩種剝落病害（Ⅰ型和Ⅱ型剝落），對其特征及產(chǎn)生原因進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，提出了病害產(chǎn)生的機(jī)理。其中Ⅰ型剝落是以不均勻熱變形為主要機(jī)理而產(chǎn)生的，即由于混凝土中各組分熱膨脹系數(shù)本身具有差異性，而在大溫差條件下熱變形差異性加大，經(jīng)過長時間積累

4、，逐漸發(fā)生微小的損傷并逐步發(fā)展成宏觀的損傷。 （3）Ⅱ型剝落損傷發(fā)生在靠近橋墩底部與水或潮濕土壤接觸的部位。這種損傷是由多種環(huán)境因素造成的，包括鹽堿對混凝土的滲透、濃縮、析晶、膨脹等過程，也包括冬季孔隙（縫隙）中的水分結(jié)冰導(dǎo)致局部膨脹，還包括溫度變化引起材料的熱脹冷縮。這些過程的循環(huán)往復(fù)和不斷積累，就造成了這一病害的不斷發(fā)展。 （4）內(nèi)蒙地區(qū)混凝土結(jié)構(gòu)的典型損傷和病害是多因素耦合作用的結(jié)果，必須通過內(nèi)外結(jié)合的方法加以改善

5、。對于新建混凝土結(jié)構(gòu)，應(yīng)立足于提高混凝土自身的抵抗環(huán)境侵蝕的能力，即發(fā)展具有自身防護(hù)能力的混凝土；對于既有混凝土結(jié)構(gòu)，則通過外部防護(hù)措施加以保護(hù)。 （5）以礦物摻和料的火山灰效應(yīng)、微集料效應(yīng)等為基礎(chǔ)構(gòu)建的內(nèi)在防護(hù)體系具有增加結(jié)構(gòu)密實度，改善混凝土的微觀結(jié)構(gòu)，降低膨脹系數(shù)，改善混凝土內(nèi)部的熱相容性，增強(qiáng)內(nèi)在防護(hù)能力的作用，可提高混凝土抵御鹽堿侵蝕和凍害能力?，F(xiàn)場暴露試驗驗證了“具有內(nèi)在防護(hù)能力混凝土”對環(huán)境條件的良好適應(yīng)性。