模擬自然環境條件下的水泥混凝土綜合耐久性研究

《模擬自然環境條件下的水泥混凝土綜合耐久性研究》是依託北京工業大學，由張金喜擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：模擬自然環境條件下的水泥混凝土綜合耐久性研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：張金喜
• 依託單位：北京工業大學

項目摘要

針對目前混凝土耐久性均為單因素測試、不能反映實際混凝土設施耐久性工作狀態的問題，本課題提出了混凝土綜合耐久性的全新概念和指標，將在此指標的建立與評價、以及其與混凝土設施實用性能的關係上進行深入的研究。. 本課題將在典型水泥混凝土設施病害特徵調查和機理分析的基礎之上進行混凝土綜合耐久性表征方法研究。在此基礎上,以交通基礎設施中的混凝土結構經常承受的乾濕循環、氯鹽侵蝕、碳化和凍融循環四種劣化因素為研究對象，在室內進行模擬自然環境條件的混凝土耐久性試驗，通過測試不同劣化因素造成的混凝土損傷度，以及四種劣化因素耦合作用下的混凝土綜合劣化損傷度，進行不同劣化因素損傷度疊加規律的研究；同時,以混凝土的剝落量、動彈模量為基礎指標，以混凝土微觀孔隙構造為間接評價指標，建立混凝土綜合耐久性的評價方法。在以上研究基礎之上，本課題初步建立混凝土綜合耐久性預測模型和混凝土結構物使用壽命預估模型。

結題摘要

本課題對典型區域混凝土交通基礎設施的病害特徵進行了調查研究，為擬定“室內模擬自然環境條件”提供了可靠依據。選取了碳化、乾濕、凍融和氯鹽侵蝕四種典型自然環境因素，在室內組建自然環境條件下水泥混凝土綜合耐久性試驗，包括清水環境和鹽水環境下的碳化與凍融交替作用試驗，以及碳化、乾濕與凍融交替作用試驗。同時，進行了相應單一自然環境因素作用下的對比試驗。 基於上述自然環境條件下的水泥混凝土綜合耐久性試驗，分析了三種類型混凝土的相對抗壓強度、相對動彈性模量和質量變化率的變化規律。試驗結果表明，除了清水環境中碳化與凍融交替作用，以及碳化、乾濕與凍融交替作用下混凝土的相對抗壓強度大於單一凍融作用下的相對抗壓強度外，在其餘試驗條件下的評價指標都隨交替循環試驗時間的延長而減小，且基本上都小於單一凍融作用下的相應指標。總的來說，多種自然環境因素作用下混凝土的耐久性能劣於單一凍融作用下混凝土的耐久性能。 通過對上述試驗數據的分析，基於單一碳化作用、單一乾濕（清水或鹽水）作用和單一凍融（清水或鹽水）作用下混凝土的損傷度，分別建立了碳化與凍融（清水或鹽水）交替作用，以及碳化、乾濕（清水或鹽水）與凍融（清水或鹽水）交替作用下混凝土的損傷演變模型。 測試了碳化與凍融交替作用，以及碳化、乾濕與凍融交替作用下混凝土的碳化深度，並與單一碳化作用下的碳化深度值進行了對比分析。結果表明，無論清水環境，還是鹽水環境，碳化與凍融交替作用，以及碳化、乾濕與凍融交替作用下混凝土的碳化深度都要大於相同碳化時間下單一碳化作用的碳化深度。基於上述碳化數據，驗證了混凝土碳化深度預測基本模型的合理性，建立了考慮自然環境因素影響的混凝土碳化深度預測修正模型。此外，對自然環境條件下混凝土結構的使用壽命進行了預測。 最後，套用本課題基礎研究成果，開展了建築垃圾廢料流動性回填材料基本性能和工程化套用研究。