水泥基材料水分傳輸?shù)难芯?pdf

1、侵蝕介質(zhì)對(duì)混凝土和鋼筋的作用是引起混凝土耐久性問題的主要因素之一，大量研究表明：幾乎所有侵蝕混凝土和鋼筋的作用都需要有水作介質(zhì)，且?guī)缀跛星治g性介質(zhì)主要通過孔溶液傳遞進(jìn)入混凝土內(nèi)部。混凝土飽水滲透系數(shù)及氯離子擴(kuò)散系數(shù)一直是該領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)，但實(shí)際工程中的混凝土材料并不總處于飽和狀態(tài)，因此，研究水泥基材料在非飽和狀態(tài)下的水分傳輸將尤為重要。本文在綜合了國(guó)內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)的研究現(xiàn)狀后，就水泥基材料的非飽和氣相傳輸、非飽和液相傳輸、不同測(cè)試方法

2、在水分傳輸測(cè)試中的應(yīng)用等問題進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究，并結(jié)合實(shí)際工程探討了水分傳輸作用及水分原位監(jiān)測(cè)在實(shí)際工程中的應(yīng)用。本文主要內(nèi)容與成果如下： (1)系統(tǒng)地回顧和闡述了水泥基材料水分傳輸與測(cè)試方法的發(fā)展及研究現(xiàn)狀，結(jié)合水泥基材料與結(jié)構(gòu)所處的實(shí)際環(huán)境，提出了以水泥基材料非飽和水分傳輸為研究對(duì)象的理論框架體系。 (2)改進(jìn)后的美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)ASTM E 96方法可以用于水泥基材料透濕性的研究。通過對(duì)不同材料組成、不同外部環(huán)境作用

3、下材料的透濕性研究表明，水灰比、粉煤灰摻雜、材料所處的外部環(huán)境等都對(duì)透濕性有較大影響。水灰比越小，透濕性越低；粉煤灰摻雜20％顯著降低材料透濕性；當(dāng)材料與水或水溶液接觸時(shí)，材料透濕性高于其與水蒸氣接觸時(shí)的透濕性，水溶液中的氯離子或硫酸根離子也會(huì)降低材料的透濕性。 (3)通過引入水蒸氣吸附法研究水分?jǐn)U散，結(jié)合熱力學(xué)、擴(kuò)散和吸附理論，研究了水泥基材料內(nèi)的水分?jǐn)U散規(guī)律、材料的持水能力等，并采用吸附曲線計(jì)算了材料的微觀孔徑分布，研究結(jié)果

4、表明，材料的水吸附和解吸附過程中，擴(kuò)散系數(shù)隨材料內(nèi)部濕度含量的變化規(guī)律并不一樣，吸附時(shí)初始低濕度條件下擴(kuò)散系數(shù)大，解吸附時(shí)高濕度含量的擴(kuò)散系數(shù)大；同樣條件下的水泥基材料的水分?jǐn)U散系數(shù)和吸附能隨著水灰比的增加而增加，且擴(kuò)散系數(shù)與水灰比之間有很好的線性相關(guān)性；水泥基材料的吸附等溫線只取決于材料內(nèi)部的水化產(chǎn)物，與非吸濕性組分-骨料關(guān)系不大，可以通過水泥凈漿吸附和混凝土(砂漿)配合比得到混凝土(砂漿)的吸附特性，而且可以通過材料吸附等溫線計(jì)算材

5、料的孔徑分布，但孔徑分布主要集中于凝膠孔和毛細(xì)孔之間的范圍。 (4)水泥基材料的非飽和液相水傳輸主要指在毛細(xì)管力作用下水分在材料內(nèi)部的傳輸過程。研究主要集中在毛細(xì)吸收系數(shù)和水分?jǐn)U散性系數(shù)兩方面，在傳統(tǒng)研究方法的基礎(chǔ)上，作者在毛細(xì)吸收過程中引入了水分?jǐn)U散的作用，完善了傳輸方程。在水分?jǐn)U散性測(cè)試方面，對(duì)傳統(tǒng)的切片稱重法進(jìn)行了改進(jìn)，使水分?jǐn)U散性系數(shù)的測(cè)試不需要依賴于昂貴的高精密儀器即能得到水分的連續(xù)分布曲線，得到擴(kuò)散性系數(shù)的變化規(guī)律。

6、 對(duì)毛細(xì)吸收過程的研究結(jié)果表明，水灰比的減小、齡期的增加、材料初始水分含量的增加以及粉煤灰摻雜都會(huì)降低材料的毛細(xì)吸收系數(shù)，而且一定配比材料的毛細(xì)吸收系數(shù)與其強(qiáng)度發(fā)展成線性關(guān)系；微觀上，毛細(xì)吸收的水分滲入深度系數(shù)只取決于材料孔半徑和迂曲度，而質(zhì)量系數(shù)則主要取決于內(nèi)部有效孔隙率；通過理論推導(dǎo)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果擬合表明，毛細(xì)吸收水分傳輸過程中，氣相擴(kuò)散對(duì)整個(gè)毛細(xì)吸收的貢獻(xiàn)不可忽略，且孔隙率越低、孔徑越小，擴(kuò)散的貢獻(xiàn)越大。 對(duì)水分?jǐn)U散性

7、傳輸系數(shù)的研究結(jié)果表明，水分?jǐn)U散性系數(shù)與材料微觀結(jié)構(gòu)、水分含量等因素相關(guān)。當(dāng)水分含量接近毛細(xì)孔隙率大小時(shí)，擴(kuò)散性系數(shù)迅速增加，低于該含量時(shí)的擴(kuò)散性系數(shù)變化不明顯?？讖皆酱蟆⒖紫哆B通性越好，相同水分含量對(duì)應(yīng)的擴(kuò)散性系數(shù)越高，孔徑分布范圍越寬，擴(kuò)散性系數(shù)開始突變的水分含量與毛細(xì)孔隙率的比越低。 (5)確立了定量化測(cè)試水分分布曲線和水分?jǐn)U散性傳輸系數(shù)的交流電電性能測(cè)試法。結(jié)合交流電電性能測(cè)試法和巖相分析、成分分析等方法，研究了外力作用

8、下材料內(nèi)部的水分傳輸過程及由此導(dǎo)致的微觀結(jié)構(gòu)和水化產(chǎn)物的分布不均勻性，即水泥基材料的力一流效應(yīng)。 (6)研究了水泥基材料與水分含量和水分傳輸相關(guān)的碳化特性、界面結(jié)合特性以及電性能監(jiān)測(cè)在道路路面健康監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用。通過對(duì)極低濕度條件下的CO2吸附研究，提出了新的基于氣固反應(yīng)的混凝土碳化機(jī)理；不同濕處理?xiàng)l件下混凝土修補(bǔ)的研究表明，濕度越低，修補(bǔ)材料內(nèi)水分將向舊混凝土擴(kuò)散，使新舊混凝土界面結(jié)合更強(qiáng)，修補(bǔ)效果更好，這為實(shí)際工程提供一定的借