【摘 要】
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机场常因积雪结冰延误航班飞行甚至导致空难发生,喷洒除冰液成为目前高效的除冰手段。除冰液的使用会使混凝土冻融破坏程度加剧,且混凝土在商用除冰液作用下的冻融破坏行为研究和破坏机制探索相对较少。因此,研究除冰液对混凝土的冻融破坏行为、探讨劣化机制具有重要意义,为提高高寒地区机场混凝土的使用寿命提供重要支撑。(1)对商用除冰液(乙二醇类FCY-1A、DM-002;甲酸钾NW-059)与水的结冰特性进行测定
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机场常因积雪结冰延误航班飞行甚至导致空难发生,喷洒除冰液成为目前高效的除冰手段。除冰液的使用会使混凝土冻融破坏程度加剧,且混凝土在商用除冰液作用下的冻融破坏行为研究和破坏机制探索相对较少。因此,研究除冰液对混凝土的冻融破坏行为、探讨劣化机制具有重要意义,为提高高寒地区机场混凝土的使用寿命提供重要支撑。(1)对商用除冰液(乙二醇类FCY-1A、DM-002;甲酸钾NW-059)与水的结冰特性进行测定,研究了除冰液对水泥净浆组成和结构的影响及硬化水泥净浆在不同介质作用下冻融、浸泡的变化规律。结果表明:在浓度6%至24%,各除冰液的冰点温度、表面张力、结冰体积膨胀率以及冷冻后的模量参数皆随浓度增加出现降低,介质结冰特性的大小顺序:水>NW-059>DM-002>FCY-1A;除冰液与水泥作用后,因水泥水化不彻底,净浆力学强度出现下降,乙二醇类除冰液使体系中Ca(OH)2的含量降低,促进形成单硫型水化硫铝酸钙AFm填充于净浆孔隙中,甲酸钾除冰液与水化硅铝酸钙存在固溶现象降低净浆孔隙率;除冰液作用时,硬化水泥浆体仅在冻融条件下发生冻胀损坏,并非化学腐蚀,浆体表面损坏程度:NW-059>DM-002>FCY-1A;冻融后的孔结构变化主要为50-200 nm有害孔占比的增加,孔隙率大小与超声波相对动弹性模量变化大小具有一致性,即:NW-059>FCY-1A>DM-002。(2)研究了各介质对混凝土孔隙水饱和度的影响及在单面冻融条件下,各除冰液对混凝土的冻融破坏行为,选取热力学分形模型对混凝土冻融前后孔结构分形维数计算探究其与超声波传播声时的相关性。结果表明:混凝土在各介质中的孔隙水饱和度:NW-059>DM-002>FCY-1A>水,且随除冰液浓度增加呈下降变化,除冰液通过提升混凝土孔隙水饱和度使其更易达到饱和水临界值,导致冻融破坏加剧;在除冰液作用下混凝土冻融后表面破坏程度与介质吸入率大小:NW-059>DM-002>FCY-1A,孔结构变化表现为>200 nm多害孔和50-200 nm有害孔的增加;混凝土冻融前后孔表面积分形维数随超声波传播声时的增加逐渐减小,关系式为:σ=5.1266-0.0365t。(3)研究了橡胶粉、减水剂掺量对橡胶混凝土结构及性能的影响,开展6%浓度各除冰液作用时的冻融试验,研究其冻融破坏行为,并建立橡胶混凝土孔表面积分形维数与超声波传播声时之间的数学关系。结果表明:橡胶粉和减水剂的添加虽能细化混凝土孔径,但总体孔隙率有所增加,力学强度随橡胶掺量增加出现下降;相较于未改性混凝土而言,20RC-WR系列橡胶混凝土冻融后的表面受损程度降低、相对动弹性模量下降值由54.16%提升至93.56%,抗冻性能得到大幅改善;改性处理前后混凝土冻融破坏规律基本相同,橡胶粉起到调节阀的作用阻碍了基体的裂纹扩展,孔结构变化表现为50-200 nm有害孔占比增加,>200 nm多害孔占比几乎未变化;橡胶混凝土的孔表面积分形维数与超声波传播时间,在橡胶掺量为10%时的关系:σ=-0.039t~2+0.35498t-5.0779,20%时的关系:σ=8.32395t~2-0.09749t+5.64951。
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