荷載及水頭壓力作用下地下結(jié)構(gòu)混凝土硫酸鹽腐蝕研究.pdf

1、位于地下不同深度的混凝土結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)外側(cè)腐蝕溶液的水頭壓力隨著深度的增加而增大，因此地下結(jié)構(gòu)混凝土是處于有水頭壓力作用下的單面腐蝕。同時(shí)地下結(jié)構(gòu)還受到上覆土層及地下水的持續(xù)荷載作用，混凝土一直處于有應(yīng)力狀態(tài)，在考慮水頭壓力的同時(shí)也考慮了混凝土應(yīng)力的影響。
　　本文針對(duì)地下結(jié)構(gòu)混凝土，考慮水頭壓力及混凝土內(nèi)的應(yīng)力水平進(jìn)行單面腐蝕的試驗(yàn)研究，試驗(yàn)中主要考慮的影響因素包括：混凝土的水膠比（0.4，0.5，0.6），腐蝕溶液的水頭壓力（0

2、MPa、0.1MPa、0.2MPa、0.3MPa）及混凝土內(nèi)的壓應(yīng)力水平（應(yīng)力比0，0.3）。分析混凝土硫酸鹽腐蝕性能的退化規(guī)律，并建立相應(yīng)的腐蝕層厚度隨腐蝕時(shí)間發(fā)展的數(shù)學(xué)模型。為了能夠?qū)崿F(xiàn)在單面腐蝕條件下同時(shí)進(jìn)行腐蝕溶液的加壓及對(duì)混凝土試件的加載，首先進(jìn)行相應(yīng)裝置的設(shè)計(jì)，制作并完成了專利的申請(qǐng)。其中試驗(yàn)裝置的實(shí)用新型專利已收到授權(quán)通知書，試驗(yàn)方法的發(fā)明專利也已經(jīng)被受理。
　　在無水頭壓力的單面腐蝕試驗(yàn)中，在本課題組前期試驗(yàn)的基礎(chǔ)

3、上，將腐蝕齡期由270天延長(zhǎng)至500天，對(duì)位于吸附區(qū)、吸附上區(qū)、浸泡區(qū)的混凝土進(jìn)行表觀形態(tài)及超聲聲速的測(cè)量，試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著腐蝕齡期的增加，不同區(qū)域的混凝土所受到的腐蝕程度均不同程度增加，其中位于吸附區(qū)的混凝土腐蝕速度最快，而浸泡區(qū)及吸附上區(qū)的混凝土腐蝕速度較慢。機(jī)理分析表明，吸附區(qū)的濕度梯度較大及顯著的吸附蒸發(fā)效應(yīng)是腐蝕加速的主要原因。最后根據(jù)超聲聲速的退化計(jì)算腐蝕層的厚度，最終建立了無水頭壓力下各區(qū)域混凝土腐蝕層厚度隨時(shí)間發(fā)展的數(shù)

4、學(xué)模型。
　　利用自己設(shè)計(jì)的試驗(yàn)裝置進(jìn)行了為期270天的水頭壓力作用下混凝土的單面腐蝕試驗(yàn)，試驗(yàn)過程中對(duì)超聲聲時(shí)進(jìn)行定期測(cè)試，并且計(jì)算得到不同腐蝕齡期的腐蝕損傷度及損傷層厚度，得到聲速、損傷度及損傷層厚度隨腐蝕齡期的變化規(guī)律。在腐蝕270天時(shí)對(duì)不同深度混凝土進(jìn)行取樣，進(jìn)行熒光光譜分析，得到S元素在不同壓力條件下隨深度的變化規(guī)律。試驗(yàn)結(jié)果表明，相比于無水頭壓力，隨著水頭壓力的增加，腐蝕程度也相應(yīng)增加。機(jī)理分析表明，隨著水頭壓力的增加

5、，加速了SO42-進(jìn)入混凝土內(nèi)的速度及深度，對(duì)混凝土的硫酸鹽腐蝕起到加速作用。最終基于腐蝕層厚度建立了與水頭壓力相關(guān)的腐蝕速率模型。
　　最終進(jìn)行了混凝土壓應(yīng)力水平為0.3的單側(cè)腐蝕試驗(yàn)，與無壓應(yīng)力相比，0.3應(yīng)力水平在有水頭壓力的條件下對(duì)混凝土的硫酸鹽腐蝕同樣可以起到抑制作用，其機(jī)理在于0.3壓應(yīng)力水平對(duì)混凝土內(nèi)的毛細(xì)孔起到壓實(shí)作用，限制了SO42-的滲透速度，通過熒光光譜分析，S元素的含量的測(cè)定得到相應(yīng)的證明，最終得到了0.3