【摘 要】
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渗透性是评估水泥基材料耐久性能的重要指标,按传输介质的不同,可以分为水渗透性、氯离子渗透性、气体渗透性等。其中由于气体分子更容易穿过混凝土材料的孔隙结构及界面过渡区,其渗流过程和试验结果能更加准确地反应混凝土材料的耐久性能,是衡量UHPC耐久性的理想物理参数。此外,在核电领域、防护工程等领域的设计规范中也对气体渗透性指标有着严格规定,UHPC要应用于这些领域必须确定其气体渗透性能。目前,国内还缺少
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渗透性是评估水泥基材料耐久性能的重要指标,按传输介质的不同,可以分为水渗透性、氯离子渗透性、气体渗透性等。其中由于气体分子更容易穿过混凝土材料的孔隙结构及界面过渡区,其渗流过程和试验结果能更加准确地反应混凝土材料的耐久性能,是衡量UHPC耐久性的理想物理参数。此外,在核电领域、防护工程等领域的设计规范中也对气体渗透性指标有着严格规定,UHPC要应用于这些领域必须确定其气体渗透性能。目前,国内还缺少与UHPC的气体渗透性能相关的规范和测试方法。因此,本文使用改进后的CEMBUREAU法研究了水胶比、硅灰掺量、钢纤维、PP纤维、粗骨料粒径及掺量、纳米材料对UHPC气体渗透系数的影响规律,主要结论如下:(1)不同水胶比及硅灰掺量的UHPC基体均表现出较好的抗气体渗透性,气体渗透系数在10-19数量级及以下。随着水胶比的增加,UHPC基体的气体渗透系数也随之显著增加。掺入硅灰可降低UHPC的气体渗透系数,当其掺量大于20%时,其下降幅度更加显著,且水胶比变化引起的气体渗透系数的变化幅度随硅灰掺量的增加而逐渐减小。(2)UHPC在掺入纤维、骨料后,其气体渗透系数出现了较大的增长。长钢纤维、短钢纤维和聚丙烯纤维的掺入均会导致UHPC抗气体渗透性能的劣化,且随着掺量的增加愈加明显。在同一掺量下,长钢纤维组比短钢纤维组的抗气体渗透性能更差。在掺入钢纤维的UHPC中,再掺入粗骨料后,基体气体渗透系数随着粗骨料掺量的增加而增大。在同一掺量下,掺大粒径粗骨料的组别相较于掺小粒径粗骨料的组别的气体渗透系数更高。在UHPC中掺入纳米Si O2或纳米Ca CO3可弥补钢纤维掺入带来的劣化影响。(3)标准养护条件下,延长养护龄期可以降低UHPC的透气性。UHPC的气体渗透系数随着养护龄期的增长而变小,但其变化速率随龄期增长而逐渐降低;90℃热水养护对UHPC的透气性具有更好的改善效果。(4)在标准和热水养护条件下,UHPC基体的吸水孔隙率与气体渗透系数之间呈线性正相关。而UHPC掺入纤维后,其吸水孔隙率与气体渗透系数之间大体呈正相关的趋势,但数据离散程度较大。UHPC掺入粗骨料后,其吸水孔隙率与气体渗透系数之间不再具有线性相关性。(5)压汞试验结果表明,UHPC在掺入硅灰后,其基体内部的毛细孔含量减少,最可几孔径变小、孔隙率降低。而在掺入钢纤维或PP纤维后,基体内部产生大量的毛细孔和气孔,孔隙率增加。掺入粗骨料的UHPC基体内部也产生大量的毛细孔和气孔,但孔隙率的大小与粗骨料的粒径及掺量有关。(6)硅灰的掺入会导致UHPC基体的水化反应加快,基体气孔及裂缝大幅度减少,不同龄期下微观结构都比不掺硅灰的UHPC更加致密。标养条件下,随着养护龄期的延长,纤维–浆体界面过渡区、粗骨料–浆体的界面过渡区的孔隙和裂缝也逐渐减少,其厚度逐渐变薄甚至消失。随着基体与纤维或者骨料之间的距离增大,其孔隙率不断下降。
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