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原文传递提高海洋构筑物混凝土保护层抗渗抗裂性能的研究

论文题名：	提高海洋构筑物混凝土保护层抗渗抗裂性能的研究
关键词：	混凝土保护层;抗裂性能;抗渗性能;混凝土结构;海洋环境
摘要：	国内外对既有海洋工程的大量调查得出：海洋环境中的C1-通过混凝土保护层渗入到结构内部引起钢筋腐蚀是导致构筑物过早破坏(20～30年)的最主要原因。通过综合分析认为，一定厚度的、低渗透性的混凝土保护层是延长海洋环境中混凝土构筑物服役寿命的关键。为此，本文基于铁道部科技司“东南沿海铁路混凝土结构耐久性设计参数与技术措施的研究”课题的要求，围绕混凝土保护层的抗渗与抗裂性能，从材料和施工的角度，进行了高抗渗抗裂混凝土及其影响因素和高耐久壳坚隔联保护层构造的研究，取得了如下成果： 1.研究了湿棉絮覆盖、喷养护剂、塑料薄膜密封等三种养护方法对混凝土强度、收缩、中心温升和抗渗性的影响，并通过强度、氯离子渗透深度、钢筋腐蚀电位、加速腐蚀下保护层开裂时间的测试，研究了养护时间对未掺和掺矿渣(等量取代水泥40％)混凝土的强度、抗渗性和护筋性的影响。结果表明：湿棉絮覆盖养护的混凝土强度发展最快，收缩最小，氯离子渗透性最低，中心温度最低；塑料薄膜养护的混凝土的中心温度最高，其较好的保温作用有利于寒冷工况下混凝土的保温养护；喷养护剂养护的混凝土强度最低，收缩发展较早较快，抗渗性最差。养护时间越长，混凝土的抗渗性越高，尤其对于掺矿物掺和料的混凝土，因而，为提高混凝土抗渗性，应采取更长的养护。 2.研究了木胶合模板(W)、竹胶合模板(B)、钢模板(S)、塑料模板(P)与透水模板(CP)对混凝土性能的影响，结果表明：由CP成型的混凝土表层最密实，外观平整度好，表面强度和抗渗性最高。由W、B、S、P成型混凝土的表面强度和抗渗性基本相同。分析认为CP对表层混凝土性能的改善主要源于其渗水、透气和初期保水养护作用。 3.深度渗透密封剂(DPS)喷涂混凝土表面，能有效提高表层混凝土的强度和抗渗性。其合理喷涂剂量为200g/m2～300g/m2，最佳喷涂龄期为混凝土浇筑后的7d～14d，混凝土饱和面干时喷涂的效果稍好。 4.通过抗压强度、C1-渗透、平板抗裂、冻融循环、护筋性试验以及SEM微观分析，发现单掺聚丙烯(PE)纤维能有效抑制早期塑性开裂和改善匀质性，但因PE引入的结合较弱、微结构疏松的纤维与基体间界面(FMIZ)，对混凝土的抗渗性有一定影响；在掺入PE纤维的同时再掺入硅灰，可显著提高混凝土的强度和抗渗性，其机理是硅灰明显改善了基体和FMIZ微结构的密实性，弥补了单掺PE纤维对抗渗性的不利影响，是改善混凝土抗裂抗渗性的有效措施，因此，将PE纤维增强硅灰高性能混凝土用于海洋环境中受破坏最严重的浪溅与水位变动区，通过对薄弱环节的增强来延长构筑物的服役寿命。 5.在上述研究的基础上，提出了采用高耐久壳坚隔联保护层构造(简称SCCS)提高混凝土结构耐久性的构想；并从耐久性、强度、体积稳定性、变形协调性、工作性和多功能性等方面出发，建立了SCCS的设计准则；发明了混凝土结构具有高抗裂与低渗透的高耐久壳坚隔联保护层的施工方法，其要点有：采用自密实：PE纤维增强硅灰高性能混凝土(SPSM)浇注保护层；构件的主钢筋以内采用普通混凝土浇注；采用隔联网分离实现同一构件中两种不同混凝土的一次性浇筑施工；采用传力杆有效解决由于隔联网引起的不同混凝土界面粘结问题。模拟试验证明具有SCCS的钢筋混凝土试件的力学和护筋性能显著提高，是大幅度延长在海洋环境中钢筋混凝土构筑物服役寿命的经济有效的技术措施。 6.得出了28d抗压强度≥55MPa、90d的C1离子扩散系数≤1.0×10-12m2/s、抗裂等级为I级、90d的收缩应变值≤400ε的自密实PE纤维增强硅灰高性能混凝土的组成配比和配制技术。
作者：	刘竞
专业：	材料学
导师：	邓德华
授予学位：	硕士
授予学位单位：	中南大学
学位年度：	2008
正文语种：	中文