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冻融及硫酸盐腐蚀环境下桥梁工程氧化石墨烯混凝土力学性能退化研究
| 论文题名： | 冻融及硫酸盐腐蚀环境下桥梁工程氧化石墨烯混凝土力学性能退化研究 |
| 关键词： | 桥梁工程;混凝土材料;氧化石墨烯;力学性能;冻融循环;硫酸盐干湿循环 |
| 摘要： | 混凝土作为桥梁工程使用最为广泛的材料，具有强度高、施工难度低和整体性能优良等优点，但因其抗拉强度和抗变形强度较低以及内部微观结构存在孔隙、裂缝等缺陷，在恶劣的桥梁服役环境下，常因受到腐蚀而导致整体力学性能下降，严重影响桥梁长期耐久性和服役寿命。氧化石墨烯因其具有超高力学性能和比表面积作为混凝土增强材料已进行了一系列研究。本文在研究氧化石墨烯对混凝土力学性能的影响基础上，进一步选取冻融循环、硫酸盐侵蚀环境作为腐蚀环境以探究氧化石墨烯混凝土在腐蚀下的力学性能退化规律及原因，为氧化石墨烯混凝土的进一步研究提供参考。具体包括以下三方面： （1）研究不同含量的氧化石墨烯对混凝土力学性能的影响，并通过SEM表征从微观结构上进一步探究氧化石墨烯增强混凝土力学性能的机理，结果表明：氧化石墨烯能够增强混凝土抗压强度和动弹性模量；同时发现此增强作用在混凝土早期强度中更为显著，SEM表征提示，氧化石墨烯与水泥水化晶体生成强共价键，提高了自身到水泥基体间的荷载传递效率，氧化石墨烯混凝土内部缺陷相对较少，结构更为致密。 （2）针对冻融循环下氧化石墨烯混凝土力学性能退化进行试验，结果表明：掺入氧化石墨烯的混凝土在冻融循环损伤下的质量损失率、抗压强度损失率、动弹性模量损失率均降低，经过表观分析，掺有氧化石墨烯的混凝土整体性更好，SEM提示，其局部微观结构氧化石墨烯集群能够有效阻止冻融循环下混凝土内部裂缝相互贯通、扩散，且这种抗冻融损伤增强效果在氧化石墨烯掺量为0.05%时最为明显。 （3）研究了硫酸盐侵蚀环境下氧化石墨烯混凝土力学性能退化规律，结果表明：掺入氧化石墨烯的混凝土在硫酸盐侵蚀干湿循环下的质量损失率、抗压强度损失率、动弹性模量损失率均低于对照组，但这种硫酸盐腐蚀耐久性增强效果随氧化石墨烯混凝土掺量增加呈现出先增后减的规律，SEM微观表征显示，氧化石墨烯的掺入使侵蚀产物AFt排列更加规则，同时显著减少侵蚀产物AFt、CaSO4·2H2O膨胀损伤产生的微裂缝、孔隙，且在氧化石墨烯掺量为0.05%时硫酸盐腐蚀耐久性增强效果最为明显。 |
| 作者： | 何威潼 |
| 专业： | 土木工程;桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 王旭 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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