酸性水環(huán)境下混凝土性能劣化規(guī)律及壽命預測研究.pdf

1、混凝土結構是目前使用最為廣泛的工程結構形式，由于混凝土結構材料自身和使用環(huán)境的特點，使混凝土結構不可避免地存在耐久性問題。湖北省宜巴高速公路K64+400～K92+000路段河道、地下水呈酸性，混凝土體系本身呈堿性，酸性水腐蝕會導致混凝土性能的急劇劣化，同時加快鋼筋銹蝕速度，嚴重影響了混凝土結構的服役壽命。
　　 為此，本文開展了酸性水環(huán)境下混凝土性能劣化規(guī)律及壽命預測研究，并將模型應用于工程實際,以尋求提高酸性水環(huán)境下混凝土使

2、用壽命的方法。本文的主要研究內(nèi)容如下:
　　 (1)酸性水環(huán)境下混凝土室內(nèi)加速試驗方法研究。針對酸性水腐蝕特點配制模擬溶液，設計了酸性水侵蝕破壞試驗的模擬方法，包括酸性水浸泡、酸性水浸泡—烘干循環(huán)。開發(fā)了酸性水環(huán)境下混凝土酸性化深度的3D測試方法，具有測量區(qū)域立體性、測量值準確性高、試塊可循環(huán)采樣等優(yōu)點。
　　 (2)酸性水環(huán)境下混凝土性能劣化規(guī)律研究。采用室內(nèi)加速試驗方法研究了pH值、粉煤灰、附加防腐措施、侵蝕制度等因

3、素對混凝土抗壓強度、質(zhì)量及酸性化深度變化規(guī)律的影響。結果表明，混凝土抗壓強度、質(zhì)量變化規(guī)律均可用三次多項式表示，酸性化速度系數(shù)與粉煤灰摻量、pH值均呈指數(shù)函數(shù)關系;混凝土中摻入適量粉煤灰可以有效提高混凝土耐侵蝕性能;DPS防水涂料、清水混凝土防護涂料的使用，顯著提高混凝土的抗侵蝕能力;酸性水侵蝕—干濕循環(huán)耦合破壞會導致“1+1＞2”的耦合破壞效應。
　　 (3)酸性水環(huán)境下混凝土壽命預測研究。基于灰色系統(tǒng)理論、Fick定律，通過

4、研究粉煤灰摻量、pH值對酸性化速度系數(shù)K的影響，對酸性化、抗壓強度數(shù)據(jù)進行灰色建模，建立了綜合考慮粉煤灰摻量、pH值、時間依賴性的混凝土壽命預測模型。并將該模型應用于工程實際，以尋求提高酸性水環(huán)境下混凝土結構使用壽命的有效方法。根據(jù)混凝土性能劣化規(guī)律的研究結果，求出酸性化深度指標對應的混凝土耐久性失效極限狀態(tài)時抗壓強度數(shù)據(jù)，得出酸性水環(huán)境下混凝土耐久性失效極限狀態(tài)時的抗壓強度劣化指標。計算實例表明:該預測模型是一種針對性好、預測精度高、

5、可行實用的預測方法;酸性水侵蝕—干濕循環(huán)耦合破壞下的混凝土結構使用壽命要低于全浸條件下的混凝土結構壽命;通過增加保護層厚度僅使混凝土結構服役壽命有“量”的提升，而恰當?shù)母郊臃栏胧┛墒够炷恋姆蹓勖小百|(zhì)”的提升;酸性水、酸性水—干濕循環(huán)條件下混凝土耐久性失效極限狀態(tài)時的抗壓強度劣化指標分別為74％、80％，混凝土的耐久性劣化指標與服役環(huán)境有著密切的關系。
　　 (4)酸性水環(huán)境下混凝土腐蝕機理研究。通過SEM、XRF等微觀測