基于混凝土构件表层耐久性提升的功能梯度材料研究

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桥梁混凝土预制构件耐久性劣化,主要是由于外界环境中腐蚀介质的侵蚀导致,对于劣化后的混凝土表面可以进行表面维护,但人工难以到达部位往往任其发展,严重影响结构的安全性和使用寿命,在后期维护加固中造成了巨大的经济损失。  本文从混凝土的耐久性入手,研究混凝土主动式防护技术,将透水模板布和混凝土渗透材料相结合作为一种新型混凝土模板,这种技术在混凝土浇筑时对表面进行涂覆,相当于制造一层构件皮肤,不仅具有透水模板布技术的优点,而且渗透材料在混凝土硬化前渗入混凝土,渗透深度大,使表层部分厚度更加密实,表层致密性由表面向内部逐渐变化,在横断面形成功能梯度层,不至于引起混凝土结构内部畸变应力,从而达到提升混凝土抵抗外界环境腐蚀的能力。  本试验将透水模板布浸泡在浓度分别为1%、3%、6%、9%、100%的硅烷、混凝土密封固化剂、丙烯酸、水玻璃四种渗透材料中,取出晾干作为混凝土模板进行浇筑,对混凝土的吸水率性能、抗氯离子渗透性能、碳化性能和抗冻性能进行试验研究。  1.吸水率性能:浸泡硅烷渗透材料的透水模板布对混凝土吸水率降低效果最为显著,浸泡混凝土密封固化剂和丙烯酸渗透材料的透水模板布对混凝土吸水率同样有降低效果,而浸泡水玻璃渗的透材料透水模板布对混凝土吸水率影响不大,甚至有所提升达不到试验的预期效果;  2.抗氯离子渗透性能:浸泡混凝土密封固化剂渗透材料的透水模板布对C30和C40强度等级混凝土抗氯离子渗透性提高显著,浸泡丙烯酸渗透材料的透水模板布对C50强度等级混凝土抗氯离子渗透性提高显著;  3.碳化性能:浸泡渗透材料的透水模板布对C40强度等级的混凝土抗碳化能力影响不大,对C50强度等级的混凝土碳化时间为14d和28d时,碳化深度较小,浸泡渗透材料的透水模板布能有效提高混凝土初期抗碳化性能;  4.抗冻性能:混凝土试件300次冻融循环过程中,没有出现断裂破坏,其主要破坏特征为混凝土表面剥蚀,浸泡渗透材料的透水模板布对C40强度等级的混凝土抗冻性影响不大,G-3和G-100前期抗冻性较好,对C50强度等级的混凝土G-100和M-1前期抗冻性较好。
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