酸性水環(huán)境下混凝土性能劣化規(guī)律及壽命預(yù)測(cè)研究.pdf

1、混凝土結(jié)構(gòu)是目前使用最為廣泛的工程結(jié)構(gòu)形式，由于混凝土結(jié)構(gòu)材料自身和使用環(huán)境的特點(diǎn)，使混凝土結(jié)構(gòu)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(huì)導(dǎo)致混凝土性能的急劇劣化，同時(shí)加快鋼筋銹蝕速度，嚴(yán)重影響了混凝土結(jié)構(gòu)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(yù)測(cè)研究，并將模型應(yīng)用于工程實(shí)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(yàn)方法研究。針對(duì)酸性水腐蝕特點(diǎn)配制模擬溶液，設(shè)計(jì)了酸性水侵蝕破壞試驗(yàn)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(cè)試方法，具有測(cè)量區(qū)域立體性、測(cè)量值準(zhǔn)確性高、試塊可循環(huán)采樣等優(yōu)點(diǎn)。
　　 (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(yàn)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(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度、質(zhì)量及酸性化深度變化規(guī)律的影響。結(jié)果表明，混凝土抗壓強(qiáng)度、質(zhì)量變化規(guī)律均可用三次多項(xiàng)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(guān)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(hù)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(huì)導(dǎo)致“1+1＞2”的耦合破壞效應(yīng)。
　　 (3)酸性水環(huán)境下混凝土壽命預(yù)測(cè)研究?；诨疑到y(tǒng)理論、Fick定律，通過

4、研究粉煤灰摻量、pH值對(duì)酸性化速度系數(shù)K的影響，對(duì)酸性化、抗壓強(qiáng)度數(shù)據(jù)進(jìn)行灰色建模，建立了綜合考慮粉煤灰摻量、pH值、時(shí)間依賴性的混凝土壽命預(yù)測(cè)模型。并將該模型應(yīng)用于工程實(shí)際，以尋求提高酸性水環(huán)境下混凝土結(jié)構(gòu)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(jié)果，求出酸性化深度指標(biāo)對(duì)應(yīng)的混凝土耐久性失效極限狀態(tài)時(shí)抗壓強(qiáng)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(shí)的抗壓強(qiáng)度劣化指標(biāo)。計(jì)算實(shí)例表明:該預(yù)測(cè)模型是一種針對(duì)性好、預(yù)測(cè)精度高、

5、可行實(shí)用的預(yù)測(cè)方法;酸性水侵蝕—干濕循環(huán)耦合破壞下的混凝土結(jié)構(gòu)使用壽命要低于全浸條件下的混凝土結(jié)構(gòu)壽命;通過增加保護(hù)層厚度僅使混凝土結(jié)構(gòu)服役壽命有“量”的提升，而恰當(dāng)?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(shí)的抗壓強(qiáng)度劣化指標(biāo)分別為74％、80％，混凝土的耐久性劣化指標(biāo)與服役環(huán)境有著密切的關(guān)系。
　　 (4)酸性水環(huán)境下混凝土腐蝕機(jī)理研究。通過SEM、XRF等微觀測(cè)