既有结构混凝土表面强化材料耐久性试验研究

作     者：刘志洁 

作者单位：南京航空航天大学 

学位级别：硕士

导师姓名：吴瑾;季天剑

授予年度：2016年

学科分类：08[工学] 0815[工学-水利工程] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 081503[工学-水工结构工程] 

主      题：聚脲弹性体 丙乳砂浆 环氧砂浆 抗冲磨性 抗氯离子渗透性 抗碳化性 

摘      要：随着我国基础设施建设的迅猛发展,钢筋混凝土结构已经普遍使用于桥梁工程、水利水电工程、港口航道与海岸工程等。但在水工环境下,钢筋混凝土结构耐久性问题日益突出。一方面受高速含沙水流冲刷,混凝土表面会遭受较严重的磨损,造成钢筋保护层减小;另一方面由于水中氯盐侵蚀,混凝土中的钢筋易发生锈蚀,造成混凝土结构出现锈胀裂缝,表层剥落。若不及时维修,如此恶性循环则会大大降低钢筋混凝土结构的承载力和使用寿命。本课题通过试验综合分析了聚脲弹性有机材料、丙乳砂浆和环氧砂浆的抗冲磨、抗氯离子渗透及抗碳化性能,并研究了矿渣微粉和粉煤灰分别等量取代水泥掺量的36%以内时,对丙乳砂浆的耐久性提升效果,最后通过工程实例验证了改性丙乳砂浆的可行性。本课题所得到结论如下:(1)聚脲材料由于自身优异的弹性体有机材料特性,其抗冲磨性、抗氯离子渗透性及抗碳化性均远远优于丙乳砂浆、环氧砂浆等水泥基材料。(2)随着矿渣掺量的增加,丙乳砂浆的抗压、抗折和抗冲磨强度均呈先增加后降低的趋势,最佳掺量范围在6%～12%;矿渣掺量在9%附近时,抗冲磨强度可提高约18%;随矿渣掺量的增加,改性丙乳砂浆的氯离子渗透系数呈线性降低的趋势,掺量在36%时,其氯离子渗透系数降低约59%;(3)随着粉煤灰掺量的增加,丙乳砂浆的抗压、抗折强度、粘结抗折强度和抗碳化性均呈线性降低的趋势;抗冲磨强度呈先增加后降低的趋势,粉煤灰最佳掺量在6%附近,抗冲磨强度提高约12%;丙乳砂浆的氯离子渗透系数呈先降低而后增加的趋势,粉煤灰掺量不宜超过18%。(4)同掺量条件下,矿渣改性丙乳砂浆的耐久性能优于粉煤灰改性丙乳砂浆,根据工程要求,若需获得较高的力学性能、抗冲磨性及抗碳化性,矿渣掺量建议在6%～12%;若仅考虑抗氯离子渗透性能,掺量建议在36%。