论文总字数：31340字

摘 要

在海洋环境中服役的混凝土结构经受干湿交替、盐析晶等物理作用导致的劣化和碳化、氯离子侵蚀、硫酸盐侵蚀等化学作用导致的劣化。其中干湿交替盐析晶在混凝土劣化过程中影响巨大。而目前常用的研究混凝土干湿交替盐析晶的室外暴露试验法和室内加速实验法均有着周期长、操作繁琐、成本高等缺点。因此，简化干湿交替盐析晶的试验方法为本研究的重点。

本课题研究了荷载对水泥基材料的损伤作用，采用超声声速、电化学阻抗等方法探究不同加载方式下水泥基材料缺陷的发展规律；分析荷载致水泥基材料的缺陷与干湿交替盐析晶致水泥基材料的缺陷两者间的相关性；在此基础上，建立起作用于水泥基材料的荷载水平与干湿交替循环次数、浸泡水泥基材料的硫酸盐浓度之间的等效关系，提出能等效干湿交替-盐析晶致水泥基材料缺陷的加载方法，从而为研究干湿交替盐析晶致水泥基材料缺陷提供简便的方法。

关键词：水泥基材料；干湿交替-盐析晶；等效缺陷；弯荷载作用；超声波声速；电化学阻抗

The equivalent loading method for salt crystallization coupled with wetting-drying defects of cement-based materials

Abstract

Concrete structures in marine environment sufferdamages caused by physical effects such as salt crystallization coupled with wetting-drying and degradations caused by chemical effects such as carbonization, chloride and sulfate erosion. Salt crystallization coupled with wetting-drying cycles is one of the most serious degradation mechanisms. Outdoor exposure and the indoor accelerated experiments are the two common research methods for studying salt crystallization coupled with wetting-drying cycles in concrete structure so far. However, these two method usually last for a long term, include complicated operations and of high costs. Therefore, a simple method for studying salt crystallization coupled with wetting-drying cycles in concrete is necessary.

In this research, degrees of damage caused by loadings in cement-based materials were quantified by means of ultrasonic pulse velocity tests and electrochemical impedance tests. The relationship between degree of damages caused by loading and degree of defects caused by salt crystallizations in cement-based materials was analyzed. With this relationship, a certain degree of defect caused by salt crystallization coupled with wetting-drying cycles in cement-based materials can be equaled to a degree of damage caused by loading. Based on this, defects in cement-based materials caused by salt crystallization coupled with wetting-drying cycles can be simply realized by loading the cement-based materials. In this way, investigations on degradation of concretes under multi-factors can be simplified to some extent.

Key words: cement-based materials; salt-crystallization coupled with wetting-drying cycles; Eequivalent defects; bending loads; ultrasonic pulse velocity; The electrochemical impedance;

目录

摘 要 II

Abstract III

第一章 绪论 1

1.1 前言 1

1.1.1 干湿交替-盐析晶对混凝土结构的劣化机理 3

1.1.2 荷载作用致混凝土性能劣化 4

1.2 国内外研究现状 4

1.2.1 干湿交替-盐析晶对混凝土性能劣化的研究 4

1.2.2 荷载作用致混凝土结构的性能劣化研究 5

1.2.3 目前研究的局限性 5

1.3 本课题的研究目标与内容 6

1.3.1 研究目标 6

1.3.2 研究内容 6

第二章 加载方式的探究 7

2.1 拉压弯加载致水泥基材料缺陷的特征及评估 7

2.1.1 试验原材料与试验方法 7

2.1.2 三种加载方式的分析与评估 8

2.2 本章小结 10

第三章 弯荷载致水泥基材料缺陷的表征及评估 12

3.1 试验原材料 12

3.1.1 水泥 12

3.1.2 砂 12

3.1.3 FRP筋材 12

3.2 试验方法 12

3.3 缺陷表征方法 13

3.3.1 超声声速表征 13

3.3.2 电化学阻抗表征 14

3.4 结果与讨论 16

3.4.1水泥基材料在弯荷载作用下超声声速分析 16

3.4.2 水泥基材料在弯荷载作用下电化学阻抗分析 22

3.5 本章小结 28

第四章 基于弯荷载与干湿交替-盐析晶所致缺陷特征关联及等效 29

4.1 干湿交替-盐析晶所致缺陷与弯荷载所致缺陷区别与联系 29

4.2 超声声速表征缺陷等效 30

4.3 电化学阻抗表征缺陷等效 31

4.4 本章小结 32

第五章 结论及展望 33

5.1 结论 33

5.2 展望 33

致谢 34

参考文献 35

第一章 绪论

1.1 前言

由于近几年来国家促进南海开发的战略以及基础设施建设的全面发展，海洋环境下混凝土结构工程发展十分迅速，规模越来越庞大，海上建筑物如跨海大桥、海底隧道等陆陆续续在全国各地开始着手建立，这些建筑物大都是以钢筋混凝土为主体材料进行搭建。而另一方面，钢筋混凝土最大的问题就在于其耐久性问题。在海洋环境下由于高盐、高湿等条件严酷苛刻，相对于普通工程混凝土来说海洋环境下的钢筋混凝土耐久性问题尤为重要。

为方便对海洋环境中的混凝土结构进行具体细致的研究，根据其接触的环境与介质对其进行划分；《混凝土结构耐久性设计规范》^[1]中对海洋环境的划分如表1-1：

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