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机场道面的表面温度冲击效应研究

机场道面的表面温度冲击效应研究

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作者：李晔明中国民航大学

学位级别：硕士

冬季表层结冰的混凝土道面必须进行快速除冰才能及时恢复交通,高温快速除冰是最为快捷有效的方式。但是,高温冲击很容易导致对结冰混凝土的损伤。针对机场道面的表面温度冲击这类问题,分析了机场道面所受作用温度与普通高温冲击问题的... 详细信息

冬季表层结冰的混凝土道面必须进行快速除冰才能及时恢复交通,高温快速除冰是最为快捷有效的方式。但是,高温冲击很容易导致对结冰混凝土的损伤。针对机场道面的表面温度冲击这类问题,分析了机场道面所受作用温度与普通高温冲击问题的不同特点。从外部环境对场道道面表面温度冲击的影响和内部环境对场道道面的影响两个方面进行了深层次分析。进一步确立了道面表面的温度冲击问题的影响因素是冲击温度、水以及混凝土化学组分。为掌握高温冲击对混凝土道面的损伤规律,本课题基于蒸汽压热应力联合作用理论,通过傅里叶高温传导方程建立普通混凝土道面的温度场分布模型。以弹性理论为基础,构建了混凝土高温冲击弹簧损伤模型。实验室条件下对饱水后冷冻试件(A组)和饱水后试件(B组)进行50次1min高温冲击实验。获取不同高温冲击次数下的试件表面状态、质量损失和试件强度等参数。实验结果表明,随着冲击次数不断增加,混凝土试件的表面颜色逐渐变深,表面裂纹量增多增宽。其中A组试件在首次冲击下的裂纹宽度为B组试件的4倍之多,15次冲击后出现明显掉渣;质量损失方面,B组质量损失按照稳定速度增加,A组质量损失成阶梯状增加;强度衰减方面,A组强度衰减量为B组的两倍且衰减速度更快。造成混凝土在温度冲击下破坏的主要原因是,高温下混凝土内部变化的温度场、湿度场和化学组成。高温作用下,混凝土内部形成完全饱和层。完全饱和层是混凝土高温区与常温区,干燥区与湿润区的分界层。饱和层上部的混凝土高温干燥,其骨料界面受热应力作用并发生钙矾石分解,使界面成为最脆弱部分。饱和层大孔隙中水蒸气大量聚集形成蒸汽压,进一步加剧混凝土破坏。

关键词：混凝土冲击温度弹簧损伤模型完全饱和层化学变化

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