考虑盐冻的南水北调衬砌混凝土劣化性能试验研究

来源 :华北水利水电大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:bat_wing
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针对盐冻侵蚀环境下南水北调衬砌混凝土在服役过程中过早出现冻胀破坏,造成水工混凝土力学性能劣化的问题,通过对南水北调中线京石段工程某渠道进行实地勘察,探究混凝土结构的侵蚀环境,设计对照实验方案开展室内加速试验,最终得到最佳抗冻耐久性的配合比。本次实验选用不同粉煤灰掺量、不同水灰比作为变量,在清水、3%Na Cl、5%Na2S O4三种介质中,选取三个指标(选取质量损失、抗压强度、抗折强度)评价水工混凝土的力学性能,动弹性模量、超声波波速等作为混凝土耐久性能评价指标,分析混凝土在不同配合比下的抗冻耐久性,得到不同粉煤灰掺量、不同水灰比对混凝土耐久性的影响,并采用Weibull寿命预测模型对混凝土材料进行耐久性寿命预测,探究水工混凝土的最佳配合比。本文主要结论如下:(1)分析试验数据表明,以水胶比0.4,粉煤灰掺量20%为配合比的混凝土耐久性能最佳。粉煤灰掺量越多混凝土质量损失率越大,抗压强度、抗折强度越低,说明粉煤灰的掺入对混凝土的力学性能影响较大,随着掺量的增多,冻融循环后混凝土的耐久性下降量逐渐减少,这说明加入适量的粉煤灰可以填补混凝土内部微小空隙,有利于混凝土抗冻耐久性。(2)水灰比对混凝土的耐久性影响显著,水灰比直接决定了水工混凝土的内部孔隙的大小,对混凝土初始抗压强度影响较大,但随着冻融次数的增加不同水灰比的混凝土试件抗压强度下降速率无明显差距,因此低水胶比混凝土的抗压性能更为优秀。(3)在三种工况下,盐溶液对混凝土试件的侵蚀作用大于清水溶液,对混凝土试件的耐久性影响程度依次为3%Na Cl>5%Na 2SO4>清水。(4)采用冻融循环下混凝土材料的Weibull寿命预测模型,根据华北地区年平均冻融次数,最终得到不同配合比下各混凝土试件的预测寿命年限。本文探究了水工混凝土在不同水灰比、粉煤灰掺量的影响下耐久性衰减规律,利用Weibull分布模型进行寿命预测,得到水工混凝土的最佳配合比,为高寒、高冻融地区南水北调工程建筑物混凝土提供参考。
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