关键词：织物增强混凝土(TRC);腐蚀环境;磷酸钾镁水泥;黏结性能;轴心受压
摘 要：腐蚀环境中混凝土结构的耐久性能越来越受到人们的关注。目前常用的提高混凝土耐腐蚀性的措施,主要有增加混凝土保护层厚度、采用高性能混凝土、混凝土表面涂层,以及采用阴极保护等方法,但这些措施都存在着一定的局限性。利用磷酸钾镁水泥的高致密性和早凝高强的优点,在加固结构的外围形成有效的约束,同时减缓了结构的腐蚀速度,从而提高了结构的耐久性,因此本文提出将磷酸钾镁水泥(Magnesium Potassium Phosphate Cement,MKPC)基织物增强混凝土(Textile Reinforced Concrete,TRC)材料用于腐蚀环境下混凝土结构的加固本文的研究内容主要包括:1、腐蚀环境中TRC薄板的力学性能试验研究通过对腐蚀环境下TRC薄板的抗弯强度的测试,研究了腐蚀时间、基体材料对TRC薄板极限承载力,变形及裂缝宽度的影响。试验结果表明:磷酸钾镁水泥基TRC薄板抗弯强度要高于硅酸盐水泥基TRC板,极限承载力提高了3倍左右;腐蚀后,2种基体材料的TRC板抗弯性能均有一定的下降,磷酸钾镁水泥基TRC薄板的力学性能劣化程度小于硅酸盐水泥基TRC薄板,硅酸盐水泥薄板抗弯强度下降幅度为16.9%~39.6%,磷酸钾镁水泥砂浆薄板的下降幅度为8%~17.1%左右;2、腐蚀环境中TRC约束混凝土柱钢筋与混凝土界面黏结性能的研究分析氯盐侵蚀等作用影响下TRC约束柱钢筋与混凝土的黏结性能。通过中心拔出试验研究钢筋和混凝土之间的黏结强度,探讨氯盐等侵蚀作用下黏结强度的劣化机理,并评价了加固层对结构性能的提升效果。试验表明:锈蚀率分别为0%、2.5%、5%的加固试件与未加固构件相比黏结强度分别增加了79%、92%、176%;加固之后进行二次腐蚀的构件,其黏结强度高于未进行二次腐蚀的构件,锈蚀率0%、2.5%、5%,分别增加了21.9%、8.4%、6.9%。3、腐蚀环境中TRC约束混凝土轴心受压短柱力学性能的研究对腐蚀环境下磷酸钾镁水泥基TRC约束钢筋混凝土短柱的轴压性能进行了研究,并与硅酸盐水泥基体TRC加固柱进行了对比。通过轴压破坏试验测试钢筋锈蚀率、加固基体材料、加固层数等因素对混凝土柱轴压性能的影响。试验结果表明:与未加固构件相比,锈蚀率0%、2.5%、5%的单层TRC加固柱极限承载力分别增加了15.36%、15.5%、13.71%;双层TRC加固柱分别提高了26.89%、26.56%、21.82%经过二次腐蚀后单层TRC加固混凝土柱承载力分别降低了5.22%、4.56%、6.31%,双层TRC加固柱分别降低了4.36%、5.06%、4.88%。4、磷酸钾镁水泥基TRC加固柱极限承载力计算公式的推导对磷酸钾镁水泥基TRC约束柱轴心受压承载力计算公式进行了推导,并在此基础上引入了锈蚀率对强度的折减系数,拟合出TRC加固锈蚀混凝土柱极限承载力计算公式,公式计算所得理论值与试验结果基本吻合。5、磷酸钾镁水泥基TRC约束柱力学性能及耐腐蚀性能增强机理研究结合本文试验内容,对磷酸钾镁水泥基TRC的增强机理进行了研究。结果表明,TRC加固层能够有效限制混凝土柱的横向变形,在受力过程能够和核心混凝土协同受力,提高了结构的整体刚度。另外,在氯盐侵蚀过程中,渗入的水分子与磷酸钾镁水泥砂浆继续发生水化反应,生成磷酸钾镁水合物不断填充水泥基体的空隙,使得晶体结构变得更加致密,因此能够有效抑制氯离子渗入核心混凝土,因此可以有效阻隔氯离子对钢筋的侵蚀。
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