疲勞損傷和裂縫對(duì)混凝土耐久性的影響.pdf

1、疲勞荷載作用下的混凝土由于長(zhǎng)期遭受腐蝕介質(zhì)的作用，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)性能劣化，耐久性能降低而提前發(fā)生破壞。目前應(yīng)力與腐蝕共同作用造成混凝土結(jié)構(gòu)耐久性退化已成為土木工程界面臨的主要問題，成為研究的一個(gè)熱點(diǎn)問題；大多數(shù)混凝土結(jié)構(gòu)都是帶裂縫工作，裂縫成為一些侵蝕粒子進(jìn)入混凝土的通道，縮短混凝土結(jié)構(gòu)的使用壽命，裂縫的存在對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性影響也越來越受人們的關(guān)注。本文結(jié)合蘇通長(zhǎng)江大橋的工程建設(shè)，以現(xiàn)場(chǎng)施工應(yīng)用的配合比制備了試驗(yàn)用混凝土，重點(diǎn)研究了

2、環(huán)境介質(zhì)與疲勞協(xié)同作用對(duì)其耐久性的影響，同時(shí)也研究了粉煤灰不同摻量、不同的含氣量以及摻鋼纖維對(duì)混凝土性能的影響；并針對(duì)不同成因、不同寬度的裂縫對(duì)混凝土耐久性能的影響進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。 混凝土疲勞損傷變量確定研究了各配合比混凝土在不同應(yīng)力水平下，應(yīng)變?cè)诳箯澠谶^程中的發(fā)展規(guī)律，通過疲勞試驗(yàn)結(jié)果的分析，采用殘余應(yīng)變和疲勞破壞時(shí)極限殘余應(yīng)變的比值來定義損傷變量。 疲勞損傷對(duì)混凝土耐久性的影響針對(duì)損傷發(fā)展的第二階段，重點(diǎn)研究了不

3、同損傷程度的混凝土耐久性的劣化情況。試驗(yàn)結(jié)果表明：疲勞損傷顯著降低了各配合比混凝土的抗碳化能力，其碳化深度隨疲勞損傷的增加而增大；相同損傷程度下，含氣量高(>5％)的混凝土其28d碳化深度值要大于含氣量低(≤5％)的混凝土，而鋼纖維混凝土則具有優(yōu)異的抗碳化性能。同樣，混凝土的抗凍性能也隨著疲勞損傷的增大而下降：當(dāng)疲勞損傷達(dá)40％時(shí)，含氣量越高的(>5％)混凝土經(jīng)凍融循環(huán)后，其相對(duì)動(dòng)彈性模量急劇下降；而鋼纖維混凝土的相對(duì)動(dòng)彈性模量則下降得

4、比較平緩。此外，疲勞損傷也劣化了混凝土的抗?jié)B性能，增大了氯離子的擴(kuò)散系數(shù)。 裂縫對(duì)混凝土耐久性的影響通過不同的方法分別獲得疲勞誘導(dǎo)裂縫、靜載誘導(dǎo)裂縫和塑性收縮裂縫；研究了混凝土裂縫處的碳化深度和氯離子擴(kuò)散深度隨裂縫寬度的變化情況。結(jié)果表明：裂縫處的碳化深度和氯離子擴(kuò)散深度值均隨著裂縫寬度的增大呈升高趨勢(shì)；對(duì)于相同裂縫寬度的靜載誘導(dǎo)裂縫處，基準(zhǔn)混凝土的碳化深度和氯離子擴(kuò)散深度均大于摻鋼纖維混凝土的；同樣，摻鋼纖維后不僅能夠有效的防

5、止混凝土開裂，而且同寬度的鋼纖維混凝土裂縫處的碳化深度和氯離子擴(kuò)散深度都要明顯小于比基準(zhǔn)混凝土的。 疲勞損傷對(duì)混凝土耐久性的影響機(jī)理利用壓汞儀和光學(xué)顯微鏡從細(xì)觀結(jié)構(gòu)層次分析了經(jīng)疲勞載荷作用后混凝土的孔結(jié)構(gòu)、微裂紋和界面，揭示了疲勞損傷對(duì)混凝土耐久性劣化的成因。研究結(jié)果表明：疲勞作用劣化了混凝土的孔結(jié)構(gòu)，增大了總孔隙率，并增加了有害孔含量；同時(shí)，疲勞作用也導(dǎo)致混凝土微裂紋在數(shù)量大幅度增多，在寬度和長(zhǎng)度上不斷增加；相同疲勞損傷程度的