面向水利工程的多孔混凝土耐久性的研究.pdf

1、與普通混凝土相比，生態(tài)型多孔混凝土具有良好的透水、透氣特性，可以大大改善周圍大氣環(huán)境，營(yíng)造生物多樣性環(huán)境，被廣泛用于河道護(hù)坡工程。生態(tài)型多孔混凝土用于河堤護(hù)坡，隨著潮漲潮落多孔混凝土長(zhǎng)期處于干濕交替的狀態(tài)，特別是用于寒冷地區(qū)時(shí)，多孔混凝土還會(huì)遭受到凍融循環(huán)的破壞作用。能否確保河堤護(hù)坡的長(zhǎng)期安全穩(wěn)定，即生態(tài)型多孔混凝土在凍融、干濕交替的耐久性問題，是當(dāng)前水利工作者和材料工作者都十分關(guān)注的重要問題。 針對(duì)上述問題，本文研究了生態(tài)型多

2、孔混凝土在凍融、干濕交替作用下的耐久性及作用機(jī)理，研究提高生態(tài)型多孔混凝土耐久性的措施，提出適用于生態(tài)型多孔混凝土的耐久性試驗(yàn)方法及相應(yīng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)確保堤岸護(hù)坡的長(zhǎng)期安全穩(wěn)定，推進(jìn)生態(tài)河流的建設(shè)有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 在多孔混凝土抗凍性能研究中，首要問題是確定合適的試驗(yàn)方法。傳統(tǒng)方法借用普通混凝土凍融試驗(yàn)方法中的“快凍法”和“慢凍法”。多孔混凝土在實(shí)際使用環(huán)境中，隨著凍結(jié)過程的發(fā)生，空隙中的大體積水可以向未凍結(jié)水中釋放，從而緩解結(jié)

3、冰壓力。在“快凍法”中多孔混凝土試件四周同時(shí)冰封，試件中心空隙中大體積水的凍脹壓力無法得到釋放，其破壞程度遠(yuǎn)大于實(shí)際環(huán)境中的凍融破壞；在“慢凍法”試驗(yàn)中，凍融過程中無大體積水的結(jié)冰壓力作用，也無法正確地反映實(shí)際環(huán)境中多孔混凝土的凍融破壞。本試驗(yàn)提出一種新的試驗(yàn)方法——單向快速凍融法，通過試驗(yàn)證明，此方法可有效地緩解空隙中大體積水的結(jié)冰壓力，起到模擬實(shí)際環(huán)境的作用。試驗(yàn)還對(duì)多孔混凝土在氯化鈉溶液中的抗凍性能進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，多孔混凝土

4、難以承受鹽凍破壞的作用，經(jīng)過數(shù)個(gè)凍融循環(huán)，試件呈崩解狀破壞。 在確立抗凍性試驗(yàn)方法的基礎(chǔ)上，本試驗(yàn)采用聚合物改性的方法以提高多孔混凝土的抗凍性能。試驗(yàn)結(jié)果表明，聚合物摻入多孔混凝土可有效地提高其力學(xué)性能和抗凍性能：摻入5％的EVA膠粉時(shí)，試件的抗壓強(qiáng)度提高了60.4％，抗折強(qiáng)度提高了111.9％；摻入丙乳乳液時(shí)，試件的抗凍融性能也得到顯著地提高。通過掃描電鏡(SEM)分析，可知聚合物摻入多孔混凝土中，在漿體中主要以包裹在水泥水化

5、產(chǎn)物顆粒表面的形式存在，在骨料-漿體的過渡區(qū)中則出現(xiàn)連續(xù)網(wǎng)狀的聚合物膜結(jié)構(gòu)，聚合物膜的產(chǎn)生可提高骨料-漿體的粘結(jié)性能：通過壓汞法分析孔結(jié)構(gòu)試驗(yàn)結(jié)果可以看出，聚合物摻入多孔混凝土可以影響漿體的孔徑分布，相比基準(zhǔn)試件，抗凍性能較好的試件其漿體中孔徑分布集中在孔徑較小的范圍內(nèi)，抗凍性能較差的試件其漿體中孔徑分布集中在孔徑較大的范圍內(nèi)。聚合物對(duì)多孔混凝土抗凍性能的影響是上述兩種作用的綜合結(jié)果。 本試驗(yàn)還針對(duì)多孔混凝土處于干濕交替作用下的

6、耐久性特點(diǎn)，進(jìn)行了多孔混凝土抗干濕交替性能研究。研究結(jié)果表明，干濕交替可能對(duì)多孔混凝土造成破壞；干燥環(huán)境中濕度的影響非常巨大；摻入礦粉、粉煤灰、礦粉與粉煤灰混摻以及減水劑的加入均可以改善多孔混凝土試件的抗干濕交替性能；在空隙率相同的情況下，骨料粒徑對(duì)試件抗干濕交替性能的影響不大。通過測(cè)試界面區(qū)顯微硬度，得出結(jié)論，隨著干濕交替的進(jìn)行，骨料-漿體的界面處逐漸模糊不清；界面顯微硬度呈現(xiàn)出先提高后下降的趨勢(shì)；對(duì)于抗干濕交替性能較差的試件，干濕交