復合鹽及單鹽凍融循環(huán)侵蝕下混凝土受風沙環(huán)境沖蝕試驗研究.pdf

1、我國中西部的嚴寒、鹽漬和風沙等特殊自然環(huán)境對該地區(qū)混凝土結(jié)構(gòu)，尤其對道面混凝土的耐久性和安全性影響嚴重，嚴重威脅其服役壽命。本文主要研究區(qū)域為內(nèi)蒙古中西部鹽漬土區(qū)和沙漠區(qū)，該地區(qū)有G6、G7等多條高速公路和多條自治區(qū)內(nèi)公路交織，選取區(qū)域具有很好的實際意義及工程背景。本文在研究內(nèi)蒙古中西部鹽漬、嚴寒等環(huán)境特點的基礎上，采用氣流挾沙噴射法，研究混凝土的沖蝕率及損失量在不同鹽凍融環(huán)境及不同風沙環(huán)境沖蝕參數(shù)下的關系，得出混凝土沖蝕磨損規(guī)律及沖蝕

2、機理，并進一步通過結(jié)合田口正交試驗方法對各種侵蝕環(huán)境因素做出具體影響評價，使得實驗結(jié)果更具可靠性。
　　本課題受國家自然科學基金項目《嚴寒環(huán)境下西部鹽漬土區(qū)道面混凝土受風沙侵蝕損傷機理研究》(項目批準號:51468049)和《風沙環(huán)境下鋼結(jié)構(gòu)涂層侵蝕力學行為及損傷評價研究》(項目批準號:11162011)資助，具體研究內(nèi)容如下：
　　1.對內(nèi)蒙古中西部三處地區(qū)鹽漬土進行采樣分析，并根據(jù)鄂爾多斯境內(nèi)鹽漬土采樣分析結(jié)果，分別配制

3、了硫酸鈉和氯化鈉復合鹽侵蝕溶液，以及對應下單鹽侵蝕溶液和自來水，共計四種溶液，并且在這四種溶液下分別進行混凝土凍融循環(huán)對比試驗，以試件質(zhì)量和抗壓強度作為評價指標；并且結(jié)合場發(fā)射掃描電鏡(FESEM)，觀測混凝土凍融循環(huán)后的微觀形貌，并結(jié)合能譜分析及化學元素分析對混凝土內(nèi)部侵蝕程度做對比分析。實驗結(jié)果表明：(1)在凍融初期，四種溶液中的混凝土質(zhì)量與抗壓強度均有所增加，但當凍融次數(shù)超過大約10次后，混凝土質(zhì)量及抗壓強度均有所降低；(2)復合

4、鹽及單鹽凍融循環(huán)后混凝土內(nèi)部有相應的化學元素產(chǎn)生。
　　2.結(jié)合內(nèi)蒙古中西部沙塵天氣的氣候特點，進行風沙沖蝕參數(shù)的選擇，設計五種不同工況下的風沙侵蝕試驗，進行混凝土在不同鹽溶液侵蝕環(huán)境下凍融循環(huán)后的風沙侵蝕試驗。
　　3.采用模擬風沙環(huán)境侵蝕實驗系統(tǒng)對混凝土進行沖蝕試驗研究，對不同工況下的研究結(jié)果進行計算統(tǒng)計分析，結(jié)合超景深顯微鏡(DSX500)對混凝土沖蝕形貌進行觀測，分析其受沖蝕磨損的損傷機理，結(jié)果表明：(1)五種工況下

5、混凝土的沖蝕率在相同沖蝕條件下隨沖蝕速度的增大而增大，并且二者遵循(E=K·Vn)冪指數(shù)關系；(2)在相同凍融次數(shù)下混凝土沖蝕率隨著沖蝕角度的增大而增大；(3)在相同凍融次數(shù)下混凝土沖蝕率隨著沙流量的增大而減小；(4)通過庫布齊和騰格里兩大沙漠的沙粒沖蝕磨損對比，得出在低角度沖蝕下，庫布齊沙粒對混凝土的沖蝕率高于騰格里沙粒的沖蝕率，當沖蝕角度逐漸增大時，騰格里沙粒對混凝土的沖蝕率則逐漸高于庫布齊沙粒。
　　4.應用田口正交試驗方法