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白云岩隧道喷射砼碳酸盐结晶致损机理
| 论文题名： | 白云岩隧道喷射砼碳酸盐结晶致损机理 |
| 关键词： | 隧道工程;喷射混凝土;碳酸盐溶液;结晶机理;耐久性 |
| 摘要： | 混凝土是建筑、桥隧等工程的典型主材，常服役于各类环境（含氯盐、硫酸盐、碳酸盐等），易受侵蚀与腐蚀。隧道工程处于地下复杂环境，工况往往与围岩、地下水密切相关。课题组前期研究表明，白云岩含碳酸盐或硫酸盐，地下水流经白云岩后易形成含CO32-或SO42-的侵蚀性溶液，这种侵蚀会影响初支及二衬混凝土的强度及耐久性，缩短其使用寿命。本文结合白云岩隧道中混凝土碳酸盐溶液结晶致损工程问题，以干湿循环加速劣化试验为基础，探究碳酸盐溶液对喷射混凝土耐久性的影响规律，主要工作及研究结果如下： （1）开展碳酸盐侵蚀下喷射混凝土物理力学试验，探明了不同侵蚀龄期下喷射混凝土物理特性演变规律。试样质量与体积均呈现先增加后下降的变化趋势， 普通喷射混凝土侵蚀初期结晶产物较多，质量与体积变化明显；由力学试验发现结晶产物增多能短暂提高喷射混凝土抗压强度与动弹性模量，延缓损伤周期。但反应产物增多会加深喷射混凝土的碳化深度。 （2）通过CT扫描试验获得各个侵蚀龄期喷射混凝土CT断层图像，基于灰度直方图技术定性分析了各侵蚀龄期喷射混凝土细观损伤特征；借助图像处理技术对CT断层图像进行增强、降噪、阈值分割，得到清晰的二维断层图片与孔隙特征。 （3）基于 CT 图像三维重构，建立喷射混凝土三维数字化模型，研究了各侵蚀龄期下喷射混凝土的三维孔隙特征，得到孔隙率、孔隙直径、孔隙分形维数的变化规律，并建立了基于孔隙特征的抗压强度与动弹性模量损伤方程。从细观角度探究了喷射混凝土内部结构损伤变化趋势，为混凝土的耐久性评估提供参考。 （4）开展 X 射线衍射分析（XRD）与扫描电子显微镜试验（SEM），揭示碳酸盐溶液侵蚀下喷射混凝土侵蚀产物及微观结构破坏特征，表明：碳酸盐溶液侵蚀下，喷射混凝土结晶产物以碳酸钙晶体为主，微观结构由致密逐渐演变为疏松多孔，并伴有孔隙与微裂隙的持续扩张；碳酸盐溶液侵蚀前期破坏以胶凝物质溶蚀、结晶为主，而侵蚀后期则易受干湿循环作用影响。因此，碳酸盐溶液侵蚀会严重影响喷射混凝土的耐久性，需在设计与施工中加以注意。 |
| 作者： | 王亚奇 |
| 专业： | 土木水利 |
| 导师： | 饶军应 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 贵州大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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