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青藏高原地区纤维混凝土抗冻耐久性试验研究
| 论文题名： | 青藏高原地区纤维混凝土抗冻耐久性试验研究 |
| 关键词： | 道路材料;纤维混凝土;抗冻耐久性;冻融损伤 |
| 摘要： | 青藏高原受海拔、季风气候及地理环境等因素影响，形成了干燥、寒冷且昼夜温差大的气候特点。在高原高寒极端环境条件下，混凝土结构会由于长期的冻融损伤而降低承载力，影响结构耐久性，甚至威胁到结构的安全。本文依托西藏那曲地区某混凝土道路工程，在施工现场试验室对普通纤维混凝土（NC）、冲磨纤维混凝土（CM）以及膨胀纤维混凝土（PZ）进行了快速冻融试验和相关力学测试，并结合核磁共振试验分析了不同冻融循环次数下的纤维混凝土冻融损伤机理。在此基础上，考虑高原环境特点，提出了高原低气压环境下的损伤模型，并采用类似工程的混凝土冻融试验结果对损伤模型的合理性和可行性进行了验证。主要成果包括： （1）对普通、冲磨、膨胀纤维混凝土的工作性能进行了含气量、塌落度、力学性能试验。冲磨纤维混凝土的含气量、塌落度随抗冲磨剂掺量的增加而减小；而膨胀纤维混凝土的含气量、塌落度随膨胀剂掺量的增加而增大。与普通纤维混凝土相比，冲磨、膨胀纤维混凝土的抗压、抗折强度较大。由此可见，抗冲磨剂的掺加可提高普通纤维混凝土的密实性，膨胀剂的掺加可提高普通纤维混凝土的流动性，均可提高普通纤维混凝土的力学性能。 （2）通过分析普通、冲磨、膨胀纤维混凝土的冻融试验结果可以看出，冲磨纤维混凝土的质量损失率最小，相对动弹性模量和超声波速下降最缓，抗折强度最大，而膨胀纤维混凝土相反。由此可见，而掺入膨胀剂的纤维混凝土PZ在改善抗冻性能方面较差，而掺入抗冲磨剂的纤维混凝土CM在改善抗冻性能方面较好。从抗冻耐久性次数来看，冲磨纤维混凝土比普通纤维混凝土提高了75次，膨胀纤维混凝土比普通纤维混凝土下降了50次。 （3）通过微观分析（核磁试验）得到，普通、冲磨、膨胀纤维混凝土的内部孔隙的孔径占比变化与力学性能和抗冻性能密切相关。冻融后的纤维混凝土力学性能和小孔和中孔占比的变化呈正相关，与大孔和裂缝占比的变化呈负相关，掺加抗冲磨剂的纤维混凝土的小孔和中孔下降越缓慢，抗冻性能越好。 （4）结合青藏高原环境特点，引入气压影响系数，建立了动弹性模量损伤模型和基于模型的抗折强度预测方程，并采用青藏高原地区某高速工程项目的高寒引气混凝土测试数据进行了验证。从验证结果看，冻融后的抗折强度试验值与预测值变化规律相近且数值基本吻合。因此，本文建立的青藏高原冻融损伤模型是合理和可行的。 |
| 作者： | 张鹏 |
| 专业： | 土木水利 |
| 导师： | 邓祥辉;张进增 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西安工业大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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