冻融循环作用对混凝土毛细孔结构的劣化机制及改善措施.pdf
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1、第 4 7卷第 6期 2 0 1 6年 6月 V_0 I 4 7 No 6 J u n 2 0 1 6 建 筑 技 术 Ar c h i t e c t u r e T e c h n o l o g y 4 9 1 冻融循环作用对混凝土毛细孔结构的 劣化机制及改善措施 李 钧 L 2 ,王宗林 ( 1 哈尔滨工业大学交通工程与科学学院,1 5 0 0 0 1 ,哈尔滨;2 黑龙江建筑职业技术学院建筑工程系,1 5 0 0 0 1 , 哈尔滨 ) 摘要:通过对混凝土冻融后损伤、力学性能、孔隙特征参数、相对动弹 模量、强度等指标的研究分 析发现 :随冻融循环次数增加 ,混凝土的相对动弹陛模量和强
2、度逐渐降低,质量逐渐下降,力学性能损伤增 大;2倍海水冻融后,混凝土的孔径参数增幅明显大于淡水冻融 ;随养护时间增加,混凝土的孔径参数不断 降低。建议从加入弓 f 气剂、关注浆体质量、改善界面过渡区 3 个方面来降低冻融循环对混凝土的性能损伤。 关键词:混凝土;冻融循环;毛细孔结构 中图分类号 :T U 1 1 1 2 5 文献标志码 :A 文章编号 :1 0 0 0 - 4 7 2 6 ( 2 0 1 6 ) 0 6 - 0 4 9 1 - 0 4 REEZE- I H AW CYCLE EF F ECI 0 DEG RA 1 ) A I I oN M ECH A I S M o F CoN
3、CRETE PoRE STRUCTURE AND I M PRoVEM ENT M EAS URES LI J un -一 W ANG Zon g f i n ( 1 Ha r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y( HI T ) , 1 5 0 0 0 1 , Ha r b i n , C h i n a ; 2 He i l o n g j i a n g I n s t i tut e o f Co n s t r u c t i o n T e c h n o l o g y , 1 5 0 0 0 1 , H a r b i
4、n , C h i n a ) Abs t r a c t : Thr o ug h t h e c o nc r e t e a f t e r fre e z e t ha w d a ma g e , me c ha ni c a l pr o pe r t i e s , po r e f e a t u r e pa r a m e t e r s a n d r e l a t i ve d y na mi c e l a s t i c mo d ul u s , s t r e n g t h i n d e x r e s e a r c h a n a l ys i s f
5、 o u nd t ha t :wi t h t h e i n c r e a s e o f fre e z e t h a w c y c l e s t h e r e l a t i v e d y n a mi c e l a s t i c mo d ul us o f c o n c r e t e a n d s t r e n g t h wi l l r e d u c e g r a d u a l l y ,t he q u a l i t y wi l l g r a d u a l l y d e c l i n e , me c h a ni c a l d a
6、 ma ge ;Af t e r 2 t i me s wa t e r fre e z i ng a n d t ha wi ng ,t h e a p e r t u r e pa r a me t e r s o f c o n c r e t e i s b i g g e r t h a n the g r o wt h o f fre s h wa t e r fre e z i n g a nd t h a wi n g ; W i t h the i n c r e a s e o f c u r i ng t i me c o n c r e t e a p e r t u
7、r e p a r a me t e r s o f c o mi n g d o wn At the s a me t i me ,t h i s a r t i c l e s u g ge s t e d f r o m a d d i n g a i r - e n t r a i n i n g a g e n t ,pa y c l o s e a t t e n t i o n t o p a s t e q u a l i t y ,i mp r o v e i n t e r f a c i a l t r a ns i t i o n z on e o f t h e t
8、h r e e a s p e c t s , t o r e d uc e t he fre e z e t h a w c y c l e o n t h e p e r f o r ma nc e of c o n c r e t e d a ma g e Ke y wo r ds : c o n c r e t e ; fre e z e - tha w c y c l e ;p o r e s t r u c t u r e 混凝土的微观结构是决定其宏观性能的主要因 收稿 日期 :2 叭6 _ J 0 4 _ 1 6 作者简介:李钧 ( 1 9 7 2 一 ) ,男,黑龙江齐齐哈尔人
9、,副教授, 硕士, e ma i l :7 4 4 8 6 4 2 9 2 q q c o m 素,当前对混凝土的微观研究已由最初的混凝土总空 隙率发展到研究内部毛细孔结构的角度,大量试验研 究表明, 通过使用混凝土的孔径分布来建立宏观陛能 模型将更加有效、准确、合理。本文研究冻融循环作 究方法可行 生 较好。 ( 2 )基坑开挖过程中,围护结构的最大应力绝 大部分分布于其中腰部位,即该部位出现明显的应力 集中现象。该部位对应的水平位移较大。实测数据与 数值模拟均表明,在圆形基坑开挖过程中,围护结构 的中腰部存在较为明显的高应力应变,且塑生区普遍 从该部位开始 。 ( 3 ) 数值模拟分析结果
10、表明基坑周边地面沉降 量报警值可适当增加至 7 0 m m,地连墙与衬砌应力预 警值比较安全,所有工况中应力均未超过预警值。 ( 4 )基底隆起的最大量集中于开挖区底部,且 该处存在明显不均匀隆起。根据数值计算结果,发现 基坑底部隆起符合 M 曲线型规律,即隆起最大值发 生在介于坑底周边和坑底中心的环形区域。 参考文献 1 】 T e r z a g h i K , P e c k R , Me s r i G S o i l Me c h a n i c s i n E n g i n e e r i n g P r a c t i c e M T h i r d E d i ti o n
11、Ne w Y o r k : J 0 h n Wi l e y a n d S o n s I n c 1 9 9 6 2 】 谭维佳,王新刚 , 胡斌 ,等 影 响分析 J 】 地下空间与工程学报 ,2 0 1 4 , l 0 ( 4 ) : 8 6 8 8 7 2 3 谢雄耀 , 郁宏杰 , 王庆国 , 等 基坑开挖引起下卧既有电力隧道变 形的控制技术研究 J 】 岩土工程学报 , 2 0 1 4 , 3 6 ( 1 ) : 8 8 - 9 7 4 周罕 , 曹平 软土地区城市深基坑支护方案优选的模糊层次分析 法 J 中南大学学报 : 自然科学版 , 2 0 1 2 , 4 3 ( 9 )
12、 : 3 5 8 2 - 3 5 8 8 5 】 任松波 冲洪积粘沙土地层交叉异型深基坑施工动态响应分 析 D 西安建筑科技大学 , 2 0 1 2 6 6 张睿华 深大基坑内相邻基坑施工时的相互影响分析 J 建筑施 工 , 2 0 0 8 , 3 0 ( 1 0 ) : 8 6 9 - 8 7 1 7 】 袁静 , 陈金友 , 刘兴旺 , 等 粉砂土地基多个紧邻的深大基坑工 程交界面围护结构控制技术研究 J 】 岩土工程学报 , 2 0 1 4 , 3 6 : 9 9 -1 O 5 4 9 2 建筑技术 第 4 7 卷第 6期 用对混凝土毛细孔结构的劣化机制,并提出相应改善 措施。 1 冻融
13、机理和测孔方 法 1 1 冻融破坏机理 自2 0 世纪 4 0 年代起,很多学者为深入研究混凝 土的抗冻性能 ,对混凝土的冻融循环破坏 理进行了 内在理论分析。虽然目前仍没有一种理论可准确阐释 混凝土冻融破坏的内在机理,但有两种理论得到了广 泛认可,即静水压学假说和渗透压假说。 1 1 1 静水压学假说 混凝土在制备过程中存在大量毛细孔洞,受毛细 孔影响,混凝土易通过I j , L 吸收水分达到饱和状态, 而较大的孔洞由于受空气压力影响不能达到饱和状 态。随着温度下降,混凝土内部的水分开始结冰而体 积膨胀,混凝土空隙内部的压强会越来越大, 最终导 致孔内未结冰的水分从孔道中流出。其在流动过程中
14、 会产生粘滞阻力,对混凝土造成损伤破坏 ( 图 1 ) 。 1 静水压学1 I 受 说不意 通过相关理论计算研究发现,未结冰的水分在流 动过程中产生的粘滞阻力与孔间距成正比关系。经计 算可得到混凝土允许的最大厚度,进而引出了测孔方 法和平均气泡孔间距的概念,这两个因素对研究混凝 土的抗冻性能有重要的影响作用。 1 1 2 渗透压假说 在混凝土冻融循环过程中虽可通过静水压假说解 释很多现象,但并不能全部解释,例如不冻胀液体在 温度降低时也会产生损伤破坏,因此一些学者又提出 了渗透压假说 。 该假说认为, 混凝土的孔溶液中含有大量钾离子、 钙离子、 钠离子等, 当大孔溶液随温度降低而结冰时, 未结
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- 循环 作用 混凝土 细孔 结构 机制 改善 措施
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