寒区机场道面混凝土耐久性区划及抗冻性参数设计

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1、中图分类号：TU528论文编号：102870115-S258学科分类号：082301硕士学位论文寒区机场道面混凝土耐久性区划及抗冻性参数设计研究生姓名麻海舰学科、专业道路与铁道工程研究方向混凝土耐久性指导教师余红发教授南京航空航天大学研究生院航空宇航学院二О一五年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAerospaceEngineeringZonationandFrostResistanceParameterDesignfor

2、DurabilityofAirportPavementConcreteinColdRegionAThesisinHighwayandRailwayEngineeringbyMaHaijianAdvisedbyProf.YuHongfaSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2015承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中

3、不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要混凝土结构的工作环境等级、分类一般以环境侵蚀为主并结合各自在不同情况下的冻融、侵蚀程度进行分类分级的定性描述，而没有定量的区划指标设计，那么相应的混凝土抗冻性设计就会大打折扣，产生适用性、安全性和耐久性问题，

4、甚至未达到设计使用寿命就已破坏。本文利用余红发课题组冻融疲劳方程建立了室内与现场混凝土冻融循环之间的关系，统计分析了较有价值的全国520个气象台站点历年气象资料，结合预测模型理论提出了混凝土耐久性区划，为机场道面混凝土在盐冻环境下的耐久性设计提供了区划参考，并取得了如下创新性成果：1、从混凝土耐久性理论基础出发，确定了混凝土抗冻性环境区划指标，引用规范、文献等深入讨论了寒区混凝土冻融循环过程，明确了室内快冻法、室外实际工程基于水冻和盐冻的两类大环境指标，选定了室内快冻法基于水冻环境相对动弹性模量低于60%和盐冻环境相对动弹性模量低于

5、80%的破坏标准。2、以-3℃作为自然冻融循环的温度交替点，详细阐述了气温数据统计分析方法、处理过程。编制出最冷月气温、日最低气温、最大降温速度的平均值（μ）等值面图和标准差（σ）等值面图，经过修正得到具有95%保证率的相关标准等值面图。同时围绕全国520个气象台站点的正负温度交替数据，绘制了年正负温度交替次数等值面图，研究了日冻融循环次数的32种典型循环特征，得出自然环境以日冻融循环次数1次为主的结论，在此基础上得到全国年冻融循环次数等值面图。经过模拟分析发现，海拔的上升与纬度的增大会引起冻融循环次数上升，海拔高低与纬度大小是冻融

6、循环次数变化的两种诱因。3、基于余红发课题组冻融疲劳模型进行了混凝土耐久性寿命预测，讨论了该模型与李金玉课题组和金伟良课题组预测模型的差异与优势，得出了室内外冻融循环次数的转换关系在1：7～1：8左右，而非李金玉课题组认为的1：10~1：15。基于《混凝土结构耐久性设计规范》(GB/T50476-2008)划分了6类冻融环境等级。基于静水压理论和渗透压理论，提出了影响混凝土抗冻性的年自然冻融循环次数、日最低气温和最大降温速度等三大指标的具体权重。结果表明，对于某一特定地区，混凝土发生冻融破坏的影响因素中，年自然冻融循环次数对抗冻性的

7、影响最大，占比可达到90%，其次是日最低气温，占比8%，最后才是最大降温速度，占比2%。以抗冻等级F50的混凝土为例，预测了该混凝土在全国范围内的冻融寿命。分别按100年、50年和30年三个设计年限绘制了水冻环境下的混凝土抗冻等级分布图，即抗冻性区划图表。4、结合李金玉课题组提出的混凝土抗冻性参数设计模型，运用余红发课题组的冻融疲劳方程模型，将混凝土抗冻性与混凝土含气量、水胶比和粉煤灰掺量等配合比参数，以及年自然冻融循环次数、最大降温速度和日最低气温等自然环境参数有机联系在一起，实现了对混凝土在I寒区机场道面混凝土耐久性区划及抗冻性

8、参数设计自然环境下冻融寿命的预测。以此为基础，将全国混凝土抗冻性区划与混凝土抗冻性参数联系在一起，进而按4级混凝土结构设计使用级别的规定，分别推算出在6类冻融环境等级相应的抗冻参数取值范围，以此绘制出假定混凝土水胶比为0.45时在10