【摘 要】
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为了能够快速准确的预测混凝土结构碱-硅酸反应(ASR)寿命,减少碱-硅酸反应对其造成的危害,本论文围绕建立基于快速砂浆棒法(AMBT)的混凝土碱-硅酸反应寿命预测模型开展了试验研究与理论分析。通过本文建立的寿命预测模型,可以更加准确快速的对混凝土碱-硅酸反应的整体寿命进行预测,在实际工程中能够较为快速的筛选出合适的抑制剂,并在合适的时间采取合适修补措施,节约资源和成本。基于以上研究目的及意义,本文
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为了能够快速准确的预测混凝土结构碱-硅酸反应(ASR)寿命,减少碱-硅酸反应对其造成的危害,本论文围绕建立基于快速砂浆棒法(AMBT)的混凝土碱-硅酸反应寿命预测模型开展了试验研究与理论分析。通过本文建立的寿命预测模型,可以更加准确快速的对混凝土碱-硅酸反应的整体寿命进行预测,在实际工程中能够较为快速的筛选出合适的抑制剂,并在合适的时间采取合适修补措施,节约资源和成本。基于以上研究目的及意义,本文的主要研究内容及结论如下:首先,为找到合适的活性骨料和非活性骨料,对14种不同的骨料进行长龄期的快速砂浆棒法检测碱活性,依据判定准则确定碱活性骨料,并对AMBT判定准则进行适用性评价。结果表明,除江苏新沂石英砂(N)外,其余骨料碱活性较弱,由试验确定N为碱活性骨料。此外,AMBT判定准则适用于前期碱活性较强的骨料,对于前期碱活性并不强的骨料,判定准则并不能准确的评价其所有时期的碱活性。研究ASR寿命预测的主要参数有:(1)不同温度下试件ASR反应速率常数kT和最终膨胀率ξu(2)不同材料的活化能Ea和指前因子A(3)ASR寿命的潜伏时间τL和特征时间τc。为得到不同温度下砂浆棒和棱柱体的反应速率常数和最终膨胀率,分别进行快速砂浆棒法和混凝土棱柱体法在40℃和80℃下的延长试验,将膨胀率数据代入双曲线方程。结果表明,高温对ASR有较强的促进作用,并且温度越高,其反应速率常数也越大。找到了40℃和80℃条件下砂浆棒与棱柱体的反应速率常数转化关系和80℃下最终膨胀率的转化关系,进而得到对应材料的活化能和指前因子,建立了不同温度下砂浆棒与棱柱体的膨胀率转化公式。为确定混凝土棱柱体发生ASR的潜伏时间和特征时间,进行轴心抗压试验、劈裂抗拉试验和动弹性模量试验,发现ASR对混凝土轴心抗压强度、劈裂抗拉强度和相对动弹性模量有着较强的削弱作用。以相对动弹性模量为基准,对比分析相对轴心抗压强度、相对劈裂抗拉强度、膨胀率和质量增加率,定义了在碱-硅酸反应的影响下,各参数的破坏限值,得到40℃下混凝土碱-硅酸反应的破坏准则。依据判定准则,得到了40℃下棱柱体潜伏时间和特征时间判定范围。借助等效时间法,可将40℃下的潜伏时间和特征时间转化为常温20℃的对应时间节点。依据得到的不同温度下砂浆棒与棱柱体的膨胀率转化公式,及40℃下棱柱体潜伏时间和特征时间判定范围及转化方法,最终建立了基于快速砂浆棒法的混凝土碱硅酸寿命预测模型。将试验得到砂浆棒数据代入模型计算后,能够较好的将其转化为常温下的混凝土棱柱体碱-硅酸反应寿命。
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