海水环境下水下不分散混凝土的腐蚀与疲劳特性研究

Non-dispersible underwater concrete, which is characterized by good cohesiveness, anti-dispersion, water-resistance, self-leveling and self-hardening, has been used widely in underwater engineering. Concrete is easily attacked by some corrosion media in river or sea water, resulting in different hydration products compared to normal concrete. The microstructure of concrete in these environments evolved with time and have a negative effect on mechanical properties and durability of concrete. Practically, when the concrete is located in wetting-dry alternating site, the structure of concrete is easier to be destroyed as a result of defect and damage of internal concrete, and produce an unfavorable effect on durability and fatigue of concrete. In this study, the strength development, the type of hydration products and the microstructure of non-dispersible underwater concrete under different curing conditions have been investigated. Some suggests have been given to enhance the durability of non-dispersible concrete. This study provides technical guarantee to the application of non-dispersible underwater concrete, especially ones located in wetting-dry alternating site. In addition, fatigue behaviors of non-dispersible underwater concrete in different curing condition has been investigated through MTS testing machine.

水下施工工程的逐渐增多使水下不分散混凝土的应用越来越广泛。水下不分散混凝土具有良好的粘聚性、抗分散性和抗水性，并能自行流平和硬化。在江水或海水中使用的水下混凝土，由于侵蚀性介质的存在，使混凝土中水泥的水化产物与以往不同，混凝土微观结构发生变化，进而给混凝土的力学性能和耐久性带来影响，特别在水中使用时干湿交替部位的混凝土更容易产生结构上的缺陷和损伤，从而影响了混凝土的耐久性和疲劳寿命。通过研究水下不分散混凝土在不同养护条件下（海水、水、空气）强度的发展规律、水化产物类型及混凝土微观结构，探讨水下不分散混凝土的耐久性提高措施；尤其是海水中混凝土干湿交替部位的结构破坏原因，为水下不分散混凝土的应用提供技术保证。采用MTS研究水下不分散混凝土在不同养护条件下（海水、水、空气）的疲劳破坏特征。

社会经济的迅速发展带来了资源短缺问题，陆地空间资源更是日趋紧张，人类转向近海和水下开发新能源和空间资源。混凝土处于水环境时会受到水的侵蚀，海水中盐离子的侵蚀对混凝土的破坏较水对混凝土的侵蚀更为严重。目前已在工程中应用的水下不分散混凝土在水环境中可以顺利施工，但是水下不分散混凝土硬化后的性能，尤其是处于海水环境时的性能有待进一步研究和提高。.本项目采用在陆上、淡水、海水三种条件下成型、养护水下不分散混凝土试件，并测试其力学性能和耐久性能，研究不同成型养护方式、矿物掺合料等因素对水下不分散混凝土性能的影响规律。.首先研究了新拌水下不分散混凝土的抗分散性和流动性，发现水下不分散混凝土在复掺粉煤灰和硅灰后抗分散性和流动性均较好。其次研究了水下不分散混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度，试验结果表明：同一配合比的陆上成型水下不分散混凝土试件强度高于水下成型试件强度，早期的海水成型水下不分散混凝土试件强度高于淡水成型试件强度，长期的海水成型水下不分散混凝土试件强度低于淡水成型试件强度，海水环境下水泥水化过程中并未产生新的晶相产物，只是产生了更多对混凝土早期强度有利的AFt；单掺粉煤灰或矿粉对水下不分散混凝土强度不利，单掺硅灰对水下不分散混凝土强度的提高程度很明显。最后研究了水下不分散混凝土氯离子扩散系数和经过冻融试验后混凝土试件的质量损失和相对动弹模，研究结果表明：无掺合料的水下不分散混凝土陆上成型试件抵抗氯离子渗透能力和抗冻性能均优于水下成型试件的这两个性能，海水中成型试件的混凝土性能最差；掺入掺合料后，水下不分散混凝土抵抗氯离子渗透的能力得到提高，其中单掺硅灰、复掺硅灰和粉煤灰的提高效果最为显著；掺入粉煤灰不利于水下不分散混凝土抗冻性，单掺硅灰或矿粉能提高水下不分散混凝土抗冻性，且提高效果最好，硅灰、矿粉分别和粉煤灰复掺时，提高水下不分散混凝土抗冻性的效果适中。