基于孔结构的再生保温混凝土抗氯离子渗透性能研究

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再生保温混凝土实现了将“建筑垃圾资源化”和“自保温混凝土”相结合的目的,既有助于解决建筑废弃物再利用的问题,又赋予结构性混凝土新的功能,也为再生混凝土的推广使用提供了新思路。耐久性能是影响建筑材料能否广泛应用的一项重要指标,混凝土抗氯离子渗透性能是其耐久性的重要组成部分,对混凝土材料能否长期正常使用具有重要影响。再生骨料和保温骨料的加入,使得再生保温混凝土内部结构更加复杂、界面结构更加多样,其抗氯离子渗透性能的变化规律与普通混凝土也定然不尽相同。与此同时,随着科学技术的发展,学者们对于混凝土的研究尺度也逐步由宏观尺度到微观尺度,并逐步开展多尺度之间的研究。研究混凝土的微观孔结构的构造特征对分析混凝土破坏的机理、改进混凝土生产工艺及针对性的提高混凝土的某一宏观性能等有着重要意义。基于以上背景,为了系统地认识再生保温混凝土抗氯离子渗透性能及微细观孔结构的变化规律及其产生机理,探索再生保温混凝土宏观耐久性能与微细观孔结构之间的关系,本文通过电通量法、核磁共振法(NMR)、灰色关联理论及多元回归分析等手段,揭示了再生粗骨料和保温骨料对再生保温混凝土抗氯离子渗透性能及孔结构特征的影响规律,并确定了再生保温混凝土强度-孔结构、氯离子扩散系数-孔结构之间的定量关系模型。具体研究内容及主要结果如下:(1)采用电通量法研究了再生粗骨料取代率以及保温骨料掺量对再生保温混凝土抗氯离子渗透性能的影响,并通过与普通混凝土的试验结果对比,揭示两种骨料对混凝土抗氯离子侵蚀能力的影响规律。研究结果表明:再生粗骨料对再生保温混凝土的抗氯离子渗透性能产生不利影响,且随着再生粗骨料取代率的提高,再生保温混凝土的抗氯离子渗透性能逐渐减弱。玻化微珠保温骨料可以有效改善再生保温混凝土抗氯离子渗透能力,且再生保温混凝土的抗氯离子渗透性能随着保温骨料掺量的增大而增强。(2)以再生粗骨料取代率和保温骨料掺量为自变量,基于核磁共振法(nuclear magnetic resonance,NMR)探究再生保温混凝土内部微细观孔隙构造特征及其变化规律。研究结果表明:再生保温混凝土中各类孔的分孔隙率排序是无害孔>多害孔>少害孔>有害孔。再生粗骨料取代率越高,再生保温混凝土的总孔隙率越大,其内部的少害孔减少,而无害孔、有害孔及多害孔增多,其中有害孔的增幅最大;保温骨料掺量越高,再生保温混凝土内孔隙量变多,总孔隙率增大,再生保温混凝土内部的有害孔变少,而无害孔、多害孔及少害孔变多,其中多害孔增幅最大。(3)基于灰色关联理论计算分析影响再生保温混凝土抗压强度(28 d)与抗氯离子渗透性能最主要的影响因素。基于单因素分析结果,通过多元回归分析的方法,建立起再生保温混凝土强度-孔结构参数、氯离子扩散系数-孔结构参数之间的多因素定量关系模型。基于灰色关联度分析结果表明:影响再生保温混凝土抗压强度(28 d)与抗氯离子渗透性能的最主要因素分别为孔隙率和有害孔孔隙率。单因素分析结果表明:再生保温混凝土抗压强度与总孔隙率、平均孔径呈较强线性相关关系,再生保温混凝土氯离子扩散系数与有害孔孔隙率、无害孔孔隙率有较强的线性相关关系。基于单因素分析结果,构建了强度-孔结构的多因素模型:σ=f(孔隙率,孔径分布)模型,以及氯离子扩散系数-孔结构多因素模型:D=f(有害孔,无害孔)模型。
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