论文总字数：32751字

摘 要

目前，随着我国的城市化进程的加快和经济的发展，以及西部大开发战略和“进军海洋”战略的推进，沿海、海洋、盐湖地区正在大量地兴建重大工程设施，混凝土材料在工程中发挥的作用是其它任何材料无法替代的。然而，特殊的自然环境对这些地区的混凝土结构提出了严峻的考验，在这种严酷环境下服役的混凝土结构过早出现劣化，传统的混凝土材料已无法满足工程需求，迫切需要设计、制备性能优异的适于严酷环境使用的高性能混凝土满足生命线工程建设的需要。

本课题根据当前工程使用中的混凝土强度等级，从环境特点、原材料选用出发设计、制备了用于严酷环境下的高性能混凝土。本文重点研究了水胶比、矿物掺合料种类、掺入方式、掺量对混凝土抗压强度、氯离子渗透性的影响规律。

通过一系列对照实验得出：相比不掺加矿物掺合料的对照组试件，粉煤灰掺量为20%的混凝土试件在电通量法测试中实测电量降低了35%，粉煤灰掺量为40%的试件实测电量降低了62%；粒化高炉矿渣粉掺量为20%的试件实测电量降低了22%，粒化高炉矿渣粉掺量为40%的试件实测电量降低了60%，粒化高炉矿渣粉掺量为60%的试件实测电量降低了73%。粉煤灰、粒化高炉矿渣粉双掺使用也能达到极优异的抗渗透性能，相比对照组试件，试件实测电量降低了71%。

混凝土体系的水胶比越小，体系的孔结构越致密，抗渗透性能越好，结构在严酷环境下的耐久性也越好；包括粉煤灰和粒化高炉矿渣粉在内的矿物掺合料，由于其所具有的火山灰效应和微集料效应，能够填充混凝土体系中的孔隙，提高体系的致密程度。且在一定范围内，随着矿物掺合料掺量的增加，混凝土体系的抗渗透性能越好。

关键词：高性能混凝土；严酷环境；配合比；氯离子。

DESIGN, PREPARATION and characterization OF HIGH PERFORMANCE CONCRETE FOR HARSH ENVIRONMENT

Abstract

Along with the acceleration of urbanization and the development of economy, and China working on developing its western region and coastal areas, an enormous number of essential engineering are constructing in these strategic districts. However, extremely complicated construction environment lays a serious test on structures. Concrete structures serving in this severe environment usually deteriorate far before designed time. Traditional type of concrete cannot meet the need of engineering any more. One new type of high performance concrete needs to be developed to meet the needs of lifeline projects.

Considering the environmental characteristic and choice of materials, this project designs and prepares high performance concrete for harsh environment. This paper put focus on the effect law of water to binder ratio, type of mineral admixture, doping method of mineral admixture and dosage of mineral admixture influencing the compressive strength and impermeability.

Through controlled trials we can conclude: compared to the control group of zero dosage of mineral admixtures, 20% dosage of fly ash decreases the practical electric quantity of concrete specimen by 35%; 40% dosage of fly ash decreases the practical electric quantity of concrete specimen by 62%; 20% dosage of slag decreases the practical electric quantity of concrete specimen by 22%; 40% dosage of slag decreases the practical electric quantity of concrete specimen by 60%; 60% dosage of slag decreases the practical electric quantity of concrete specimen by 73%. Electric flux test result of double mixed specimen (20% fly ash, 40% slag) also shows amazing impermeability while the practical electric quantity is lowered by up to 71%.

The lower the water to binder ratio is, the denser the concrete system is, thus the better impermeability; because of the pozzolanic effect and micro-aggregate effect of fly ash and slag, dosage of these two mineral admixtures can significantly improve the density of concrete and its impermeability. Within certain range of dosage, impermeability of concrete rises with the increase of mineral admixtures.

Key Words: high performance concrete; harsh environment; mix design; chloride.

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1 研究背景与意义 1

1.2 海洋与盐湖环境特点 2

1.2.1 海洋环境特点 2

1.2.2 盐湖环境特点 2

1.3 严酷环境下高性能混凝土的研究现状 4

1.3.1 海洋环境高性能混凝土的研究现状 4

1.3.2 盐湖环境高性能混凝土的研究现状 5

1.4 本文研究的主要内容 6

第二章 实验原材料及性能测试 7

2.1 实验原材料 7

2.1.1 水泥 7

2.1.2 粉煤灰 7

2.1.3 粒化高炉矿渣粉 8

2.1.4 细骨料 9

2.1.5 粗骨料 14

2.1.6 外加剂 14

2.1.7 水 14

2.2 仪器与设备 15

第三章 高性能混凝土配合比设计与制备 16

3.1 配合比设计原则 16

3.2 配合比设计 18

3.3试件成型与养护 19

3.4 混凝土试件性能测试 19

3.4.1 试验测试参数 19

3.4.2 工作性能测试 19

3.4.3 力学性能测试 20

第四章 高性能混凝土的抗氯离子渗透性能 22

4.1 混凝土电通量测试 22

4.2 水灰比对混凝土耐侵蚀性能作用规律 28

4.3 矿物外加剂对混凝土耐侵蚀性能作用规律 29

4.3.1 单一掺加粉煤灰对混凝土耐侵蚀性能作用规律 30

4.3.2 单一掺加粒化高炉矿渣粉对混凝土耐侵蚀性能作用规律 31

4.3.3 粉煤灰、粒化高炉矿渣粉双掺对混凝土耐侵蚀性能作用规律 32

第五章 结论与展望 33

5.1 结论 33

5.2 展望 34

参考文献 35

致谢 39

第一章 绪论

1.1 研究背景与意义

在当前的基础设施建设、民用工程、国防工程建设中，混凝土是使用量最大的结构材料，且其地位是其它结构材料无法替代的，混凝土结构的耐久性和使用寿命始终是国内外研究者关注的重要问题。一般认为混凝土结构在正常条件下的服役寿命可以达到，吴中伟院士认为能够达到，刘崇熙认为能够达到，蒲心诚认为在理论上可达到。十多年来，一些国家和地区已经针对一些恶劣的混凝土服役环境，设计并建造了一批服役寿命可以达到的混凝土结构工程。近几年我国的一些重点工程也开始按照的服役寿命设计混凝土结构。日本名古屋大学的谷川恭雄教授介绍，日本当前正在着力研究使用寿命可达、和的混凝土^[1]。

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