低真空高温环境下混凝土材料水分传输行为及收缩研究

作     者：王云飞 

作者单位：山东大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘玉萍;王广月;常洪雷

授予年度：2023年

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：低真空 高温 混凝土 水分传输 收缩 

摘      要：低真空管道磁悬浮列车是一种革命性的新型交通运输方式,然而作为其基础设施建设材料之一的混凝土材料在低真空环境下的水分传输行为演化规律和长期收缩的研究依然缺乏研究。因此尽快开展相关研究,补齐相关工程条件下混凝土材料方面的研究短板,对试验工程的建设具有十分重要的现实意义。本研究主要通过对混凝土材料在真空度、温度、养护龄期、配合比等不同影响因素下内部不同位置相对湿度和收缩进行长期监测,并提出了建立相关条件下相对湿度预测模型的方法,取得了以下主要结论和研究成果:(1)研究了不同真空度、温度、养护龄期和配合比条件对混凝土水分传输行为的影响,结果发现真空度降低和温度提高都能加快混凝土内部的失水速率,但产生该现象的原因不同。真空度降低是通过提高水分扩散效应的影响提高混凝土材料失水速率,而温度提高则主要与试件内部的自干燥效应有关。增大材料的水胶比和提高养护龄期能在一定程度上增强材料的保水能力。此外,低真空高温耦合作用下混凝土材料内部的水分传输方式发生了变化,水分会更多的以水蒸气扩散的形式在材料内部进行传输。(2)低真空作用下水泥净浆材料内孔径在10～100nm的毛细孔发生了转化,部分发展为更大的毛细孔,部分则发生塌缩,孔径大小减小至凝胶孔尺寸量级,但整体孔隙率变化不大。低真空高温耦合作用下水泥净浆材料微观结构老化速度加快,孔隙连通性增强,孔隙率与最可几孔径有明显提升。而降低水胶比能明显改善低真空暴露环境下水泥净浆材料孔隙结构。此外,低真空作用对材料表层的化学结合水含量影响明显,但对深层影响不大。而低真空高温耦合作用下不同暴露深度处化学结合水含量同步下降。(3)真空度降低能提高低真空暴露早期干燥收缩应变发展速度,但长期的干燥收缩应变值受真空度变化影响不大。低真空高温耦合作用下同样出现了混凝土早期干燥收缩应变发展速度加快的现象,但暴露温度越高,混凝土的长期干燥收缩应变就越大。整体而言,低真空耦合作用对于混凝土体积稳定性的劣化作用要高于单纯降低真空度对材料体积稳定性劣化作用的影响。(4)通过将扩散方程计算结果与自干燥拟合曲线计算结果叠加计算建立了一种预测低真空高温耦合作用条件下混凝土内部相对湿度的方法,并通过预测模型对低真空暴露270d后试件内部的相对湿度进行了预测,预测结果与实测值误差在5%以内,模型预测准确度较高,预测结果具有可信度。