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考虑堆积特性的超高性能混凝土耐久性能研究

考虑堆积特性的超高性能混凝土耐久性能研究

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作者：曹涵博重庆交通大学

学位级别：硕士

近年来,各地政府响应国家号召,大力推动西部建设,在西藏川西等环境恶劣地区实行基础设施建设。与此同时,土木工程学科也在蓬勃发展,混凝土作为一种常用的建筑材料,在土木工程中扮演着不可或缺的角色。但因社会所需要,部分建筑的建筑地... 详细信息

近年来,各地政府响应国家号召,大力推动西部建设,在西藏川西等环境恶劣地区实行基础设施建设。与此同时,土木工程学科也在蓬勃发展,混凝土作为一种常用的建筑材料,在土木工程中扮演着不可或缺的角色。但因社会所需要,部分建筑的建筑地点往往在更加严寒的高原地带,如此恶劣的环境对建筑材料有着更高的要求。对此,专家学者研发出了超高性能混凝土,超高性能混凝土具有高韧性、高强度等特点,虽然目前超高性能混凝土的耐久性试验存在一定的研究,但针对高海拔地区存在昼夜温差大、盐碱含量高、运输成本大甚至原材料匮乏等因素,本文基于密实堆积理论就堆积特性对超高性能混凝土的影响进行了耐久性试验分析,为在恶劣环境施工时针对结构关键部位配置微小损伤甚至无伤的超高性能混凝土提供了理论依据,研究表明:(1)本文设计的超高性能混凝土以0.18作为水胶比,水的含量占比较低,混凝土整个结构主要以物理堆积为主,利用密实堆积理论通过设计混凝土所使用材料粒径,通过小粒径材料填充大骨料间的间歇从而达到密实整个结构的效果,在最优填充的状态下细骨料能够填充粗骨料之间的孔隙,在这种的状态的级配曲线称为最优级配曲线,本试验设计组别通过掺量和实测的材料级配叠加得出的级配曲线与最优组别曲线的差值累积为一个量化混凝土的堆积特性的指标,称为RSS值,RSS反映整个配比的堆积特性,本文以此为依据设计了配合比试验,试验得出RSS值越大,混凝土28d抗压强度逐级降低,并且本论文针对组成混凝土的材料进行了筛分,从而设计了整个混凝土物理填充状况逐级降低的四种工况,对应的RSS值和堆积特性也逐级降低,其28d抗压强度也发生了下降。(2)超高性能混凝土的抗冻性能较好,因超高性能混凝土的强度较高且抗渗能力较强,并没有发生冻融损伤的现象,还出现了随着冻融时间增加,整体性能加强的现象,其原因是混凝土水胶比较低,内部的粉体骨料与水参与反应的较少,未反应部分大多以填充效应密实混凝土的结构,能与水接触反应进行二次水化反应,增长试件的质量并填充孔隙,也展现了超高性能混凝土的自愈合性。(3)硅粉、石粉、粉煤灰在20%掺量内加入,对混凝土的孔隙结构都有增加的作用,硅粉具有比水泥比表面积参与反应,粉煤灰则主导火山灰反应,加快反应速度,同时三种粉体粒径都比水泥小,可起到填充作用。(4)当粉煤灰替代水泥质量率达到30%时,混凝土的抗冻性能下降,超过掺入粉煤灰量20%时会削弱混凝土的抗冻性和抗氯离子性能,未完成的碳粒对气泡具有吸附的作用,且掺入粉煤灰多,取代水泥量大,这整体就体现在了混凝土的抗氯离子和抗冻性能试验中,良好的结构能使水与水共代的有毒物质难以渗透进入混凝土内部。(5)在低于0.26水胶比时候,改变混凝土级配对混凝土的抗碳化性能影响较小改变了混凝土的水胶比当水胶比加大到0.35时混凝土发生碳化反应,碳化效果更加明显.(6)在RSS值达到40000-50000期间时,冻胀导致的破坏力将抵消超高性能混凝土的自愈能力,混凝土的抗冻性随着冻融次数的增加逐渐下降。随着RSS值的增加,相同次数混凝土抗氯离子渗透性能下降,断层3配比氯离子扩散系数达到2.18×10m/s,未达到优秀质量混凝土的抗氯离子标准。(7)随着氯离子浸泡时间增加,混凝土在水环境中持续养护,性能增加,更加密实阻止了氯离子等有害物质的进入。(8)针对高海拔地区,施工环境恶劣,施工人员工作环境恶劣,容易产生生命财产安全,对此对于在建筑中常裸漏于大气或者被冲刷的关键部位,在浇筑超高性能混凝土时,混凝土的反应堆积特性的RSS值应低于40640,且水胶比应该低于0.26,可以保证工程质量的同时,也能减少工程检测次数。

关键词：超高性能混凝土耐久性能计算间断差值堆积特性

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