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原文传递改性透水混凝土抗盐冻性能研究

论文题名：	改性透水混凝土抗盐冻性能研究
关键词：	公路路面;透水混凝土;改性处理;硫酸盐侵蚀;冻融循环;耐久性评价
摘要：	透水混凝土是建设海绵城市路面的重要材料，而其独特的孔隙结构导致其易受到外界环境作用的侵蚀，透水混凝土的推广也因此受到限制。在我国北方极端天气显著，外界环境中的水常常侵入透水混凝土内部，透水混凝土常常受到冻融循环作用而受到劣化和损坏；同时在我国北方地区盐碱地分布有大量的SO4?2离子，土壤中含有大量的盐分，其中富含的SO4?2离子会侵蚀透水混凝土，也是透水混凝土发生劣化和损坏的原因。可见，在我国北方地区透水混凝土所处的环境复杂，透水混凝土劣化和破坏常常是多种因素耦合作用的结果。而在各种外界环境作用中，硫酸盐侵蚀和冻融循环作用是导致透水混凝土结构劣化其中最为常见外界因素，故进行透水混凝土抗硫酸盐和冻融耦合作用的性能研究对我国北方地区透水混凝土的发展应用有着重要意义。　　文章结合北方地区实际气候，通过对透水混凝土改性，研究其在不同环境的硫酸盐冻融液侵蚀环境中的抗硫酸盐和冻融循环侵蚀（以下简称抗盐冻）性能。试验参照透水混凝土相关试验规范，对透水混凝土的基本物理性能：孔隙率、透水系数、抗压强度和抗折强度进行测定。结合北方实际环境，设置0%、5%、10%三个浓度梯度的硫酸钠溶液作为冻融液，采用快冻法测定透水混凝土的质量损失率、相对弹性模量作为抗盐冻指标，系统性研究透水混凝土抗盐冻性能。文章主要研究结论如下：　　(1)对于基本物理力学性能试验，采用四因素三水平的正交实验：粉煤灰、矿粉、硅灰和 PVA 纤维(聚乙烯醇纤维)。以极差和方差分析得到了四因素对孔隙率、透水系数、抗压强度和抗折强度的影响重要程度均为：矿粉＞硅灰＞纤维＞粉煤灰，并在试验掺量范围内得到了各因素下的最佳材料组成；同时以二次多项式建立了孔隙率和透水系数、抗压强度、抗折强度的数学拟合关系，结果良好，各拟合系数R2大于0.9。　　(2)对于抗盐冻耐久性试验，以极差和方差分析透水混凝土抗盐冻性能指标，发现粉煤灰、矿粉、硅灰和PVA纤维均有利于透水混凝土抗盐冻性能的提高，其中硅灰敏感性最高且提升最大；矿粉和PVA纤维相较于粉煤灰更有利于抵抗硫酸盐侵蚀，对透水混凝土抗盐冻性能提升更大。同时得到了透水混凝土在不同盐冻环境中质量损失率、相对动弹性模量的最佳材料组成。　　(3)不同侵蚀环境中透水混凝土被侵蚀机理不一样，其劣化速度也不一样。透水混凝土在0%Na2SO4溶液的冻融环境中主要为物理，在 5%、10%Na2SO4溶液的冻融环境中主要为物理-化学侵蚀。另外，在不同冻融环境中透水混凝土的质量损失率均随着冻融循环次数的增加而增加，并在第50次冻融循环后有加速增加的趋势；其相对动弹性模量随着冻融循环次数的增加呈现先加速下降，在第75次冻融循环后呈减速下降的趋势。同时发现了相对动弹性模量对于透水混凝土的抗盐冻耐久性比质量损失率更加敏感。　　(4)建立了透水混凝土抗盐冻耐久性评价模型。以层次分析法为框架对各工况以及指标性能进行分层，同时结合熵值法-灰色关联度法计算得到各组数据的关联度P′，对透水混凝土抗盐冻耐久性定量评价。得到各组抗盐冻耐久性最佳组合为A1B3C3D3：粉煤灰15%、矿粉20%、硅灰9%、PVA纤维0.6%；同时将透水混凝土的耐久性划分为四个级别：优、良、合格、不合格。
作者：	汪雄杰
专业：	土木水利
导师：	杜义祥;刘筱玲
授予学位：	硕士
授予学位单位：	西南科技大学
学位年度：	2023