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当前的港口工程、近海结构物及使用除冰盐的公路、桥梁中,由于氯离子的作用降低了结构的使用寿命,造成了巨大的经济损失。针对这一现状,本文结合国内外矿物掺合料混凝土的发展及成果应用,提出了采用粉煤灰、矿渣双掺混凝土以达到提高混凝土耐久性的要求。 通过正交表设计了不同掺量的粉煤灰、矿渣混凝土的配比方案,并分别进行了基本力学性能方面和耐久性两方面的试验研究。基本力学性能主要包括:混凝土抗压强度、劈拉强度及弹性模量等。耐久性以抗冻性、抗碳化及渗透性为主要的指标。同时结合在氯离子环境下混凝土耐久性破坏的特点,本文还进行了“盐冻”、氯离子侵蚀后的碳化、混凝土中钢筋快速腐蚀(海水)和电化学腐蚀加速钢筋锈蚀的试验。研究了粉煤灰、矿渣双掺混凝土在氯离子侵蚀和冻融循环共同作用下的破坏机理以及氯离子侵蚀后对碳化性能的影响。 研究发现,粉煤灰、矿渣双掺混凝土具有良好的力学性能和耐久性。由于粉煤灰和矿渣的复合掺入的超复合叠加效应使混凝土的28天龄期强度值与空白组混凝土接近,并且随着龄期的增长,其后期强度得到发展,60天龄期时已优于空白组混凝土。耐久性方面:双掺混凝土60天龄期时,在抗冻性、抗碳化及抗渗性方面都表现出优于空白组混凝土的性能。在盐冻试验中,混凝土均以质量损失率达到5%而破坏,但动弹模下降比较缓慢。由于氯盐的作用加剧了混凝土的破坏,抗冻性明显下降。经过氯离子侵蚀后的混凝土的抗碳化性能普遍下降,而双掺混凝土的碳化性能下降较空白组混凝土大,主要是由于氯离子结合了双掺混凝土中大部分的Ca(OH)2,阻碍了粉煤灰的二次水化进程,最终使得混凝土中的胶凝体总量下降,影响了其耐久性能。氯离子扩散系数试验中发现,通电量与初始电流值具有良好的线性关系,推导出用初始电流值计算氯离子扩散系数的经验公式。应用法拉第公式推导的电化学腐蚀加速混凝土中钢筋锈蚀所产生的锈蚀量与实际值接近,在钢筋锈胀力计算中,提出了根据电流腐蚀密度确定锈蚀膨胀量的n值的研究方法。根据耐久性试验结果分析得出最佳的双掺配比方案为粉煤灰和矿渣掺量分别为20%时,混凝土具有优异的耐久性能。