盐卤环境作用下混凝土劣化机理研究

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盐卤-冻融循环破坏、盐卤-干湿循环破坏及氯离子侵蚀破坏是盐湖地区混凝土结构材料面临的重要耐久性问题。开裂、剥蚀和钢筋锈蚀是混凝土材料常见的宏观损伤现象,而物相、形貌和孔结构变化是混凝土材料遭到破坏的微观表现。近年来,国内外学者对混凝土中掺入矿物掺合料来提高的混凝土耐久性的研究已做了许多卓有成效的工作,但是混凝土耐久性能的提高仍不能满足盐湖地区极端环境条件下混凝土的使用要求。本文在前人的工作基础上加入改性剂来进一步提高混凝土在盐卤环境下的耐久性能,采用纳米SiO2、XSBRL及LDOs三种改性剂制备了三种改性混凝土,模拟盐湖地区混凝土所处的盐卤环境,研究了改性混凝土在盐卤侵蚀作用下的的力学性能和耐久性能,为改性混凝土在盐湖地区的实际应用提供理论依据。本文完成的主要工作及成果如下:(1)标准条件养护下,除单掺硅灰外掺入其他矿物掺合料的混凝土力学性能较水泥混凝土有所下降,复合掺入SL、FA和SF三种矿物掺合料的混凝土力学性能相对较好。改性混凝土中,随着纳米SiO2掺量的增加,抗压强度先增大后减小,纳米SiO2掺量为2%时,力学性能最好;随着XSBRL和LDOs掺量的增加,力学性能下降。(2)盐卤-冻融循环和盐卤-干湿循环作用下,掺入矿物掺合料的混凝土中,复合掺入SL、FA和SF的混凝土抗压强度和质量损失最小;相同冻融循环或干湿循环次数下,纳米SiO2与LDOs改性混凝土的抗盐卤-冻融循环性能和抗盐卤-干湿循环性能随改性剂掺量的增加先升高后降低,掺量为2%时,两种改性混凝土的性能最好,随着XSBRL掺量(3%15%)的增加,改性混凝土的抗盐卤-冻融循环性能和抗盐卤-干湿循环性能逐渐提高。(3)掺入三种改性剂的混凝土均表现出对氯离子扩散较好的抗性,其中掺入纳米SiO2和XSBRL的混凝土,随着掺量的增加,混凝土的氯离子扩散系数逐渐降低,掺入3%纳米SiO2和15%XSBRL的混凝土氯离子扩散系数最低,扩散系数为0.42?10-12m2/s;掺入LDOs的混凝土,随着掺量的增加,混凝土氯离子扩散系数先减小后增大,LDOs掺量为2%时,达到最低,为0.72×10-12m2/s。(4)盐卤-冻融循环、盐卤-干湿循环条件下,纳米SiO2、XSBRL和LDOs三种改性剂改性混凝土腐蚀产物种类基本相同;从微观形貌变化可以看出,盐卤侵蚀和冻融循环均会对混凝土产生腐蚀破坏作用,而三种改性剂的掺入阻滞了混凝土的腐蚀破坏;基准混凝土和改性混凝土孔结构对比分析可以看出,掺入三种改性剂的改性混凝土的孔径分布由有害孔向少害孔和无害孔转移,综合以上,三种改性剂的掺入改善了混凝土的力学性能和耐久性能。
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