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原文传递除冰盐环境下孔隙结构对混凝土性能影响研究

论文题名：	除冰盐环境下孔隙结构对混凝土性能影响研究
关键词：	道路材料;混凝土;除冰盐;冻融循环;孔隙结构;含气量;微观特征
摘要：	在冬季寒冷结冰地区的混凝土除受到碳化、钢筋锈蚀等常规劣化问题外，更显著地受到冻融循环的影响。在此环境作用下，为了保证行人车辆的交通安全，通常通过撒布除冰盐或细砂降低路面结冰或增加摩擦力，而混凝土路面在除冰盐和冻融循环的耦合作用下，城市道路范围的水泥混凝土构造物极易出现表面鳞片状剥落的现象。该现象在进一步发展后会逐步发展为骨料丢失、钢筋外露及加速锈蚀、断面欠损等结果，严重影响结构的美观及安全性、可靠性。针对上述现象，本文基于既有的盐冻破坏机理，采用振荡法测试引气剂种类的起泡能力及稳泡能力、并用直线导法和低频核磁共振技术对其形成的气泡结构和盐冻循环前后的孔隙结构进行分析，揭示了施工方法对气泡结构的影响。探讨了不同孔隙结构下水泥基材料的抗盐冻剥蚀能力，并结合盐冻前后的微观特征对破坏作用进行了分析，主要结论如下：　　（1）不同引气剂因为主要成分不同，在起泡量、消泡速度上存在显著差异，间接影响所对应的含气砂浆中所形成的气泡结构，其中三萜皂苷引气剂溶液起泡量较大、消泡速度较慢，有较好的起泡稳泡能力。随引气剂掺量增加，水泥砂浆的抗压强度、抗折强度和劈裂抗拉强度均下降；含气量相同时，掺三萜皂苷引气剂的水泥砂浆试件抗压强度和劈裂抗拉强度整体高于其他组。　　（2）结合直线导法对三萜皂苷含气砂浆的气泡结构进行分析发现，砂浆硬化前后的含气量损失较小、硬化砂浆中的气泡尺寸较小且分布均匀，伴随含气量的增加更呈现出数量上升的趋势，形成了有利于抵抗盐冻作用的气泡结构。　　（3）当含气量为8%时，引入三萜皂苷和十二烷基硫酸钠K12引气剂后外观形貌主要以表面孔隙尺寸增加为主，质量损失分别为 4.2%、2.3%，引入 α-烯基磺酸钠后与 AE 竹本油脂引气剂后，表面剥落量较多，质量损失分别为 11.2%、9.5%；当含气量为10%时，三萜皂苷组外观变化较小，质量损失为4.2%，α-烯基磺酸钠组表面出现部分剥落，质量损失为 6.3%，十二烷基硫酸钠 K12 组表面剥落较多，质量损失10.9%，AE竹本油脂组质量损失6.1%。　　（4）在含气量相同时，由于引气剂引入的气泡结构不同，盐冻循环后，强度存在差异。当含气量为 8%时，盐冻循环 60 次后，三萜皂苷组抗压强度下降7.8%，下降幅度最小；当含气量为 10%时，抗压强度下降 5.1%；当含气量为 12%时，抗压强度下降 9.2%，掺入三萜皂苷引气剂后，其抗压强度损失均为同组最小。掺入十二烷基硫酸钠 K12引气剂后，在含气量较低或较高时强度损失均较小；掺入α-烯基磺酸钠与AE竹本油脂后，含气量为12%时，其强度损失相对较小。　　（5）同一砂浆试件的不同部位由于其气泡结构不同，导致其抗盐冻能力存在差异。整体表现为 φ100×200mm圆柱体砂浆试件自成型面至底部平均气泡径与气泡间距系数均呈减小趋势，气泡比表面积逐渐增加，且盐冻循环后其外观形貌剥蚀程度受气泡参数影响较大，表层主要以分布松散的大尺寸气泡为主，底部主要以排列紧密的小尺寸气泡为主，因此表层破坏比底部破坏程度显著增加。　　（6）盐冻循环后，砂浆内部孔隙结构演变规律为大尺寸孔隙数量增多。当含气量为 8%时，掺入三萜皂苷、α-烯基磺酸钠、十二烷基硫酸钠 K12、AE竹本油脂引气剂后，0.1~1μm 的孔隙占比分别增加 0.1%、4%、2.3%、0.2%，当含气量较高时，＞10μm 的孔隙占比增多；通过扫描电镜可以明显看到盐冻循环后砂浆内部裂缝增多，水化产物排列松散，且 C-S-H 凝胶与钙矾石结构均出现部分断裂。
作者：	杨晓
专业：	材料工程
导师：	樊小义
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2023