混凝土在硫酸鹽與凍融雙因素作用下的復(fù)合損傷研究.pdf

1、混凝土的耐久性研究具有深遠(yuǎn)的意義，從材料角度研究混凝土耐久性主要針對(duì)存在的混凝土耐腐蝕、抗凍、碳化及耐鋼筋銹蝕等問(wèn)題，實(shí)際環(huán)境中常常是多種腐蝕環(huán)境共存，要考慮多因素?fù)p傷的混凝土性能分析。北方寒冷地區(qū)的建筑工程、海工及水工混凝土結(jié)構(gòu)中均會(huì)發(fā)生混凝土凍融破壞，混凝土的抗凍融性是反映混凝土耐久性的重要指標(biāo)之一，硫酸鹽侵蝕是混凝土化學(xué)侵蝕中最廣泛普通的形式，結(jié)合兩種侵蝕對(duì)混凝土劣化研究有重要的理論和工程實(shí)踐意義。 本文主要研究硫酸鹽侵蝕

2、和凍融損傷共同作用下對(duì)混凝土的宏觀損傷規(guī)律，將三種不同水灰比的混凝土試件(W/C=0.4、0.55、0.7)分組放在四種不同的浸泡環(huán)境中，清水以及Na<,2>SO<,4>％=3.0％、5.0％和8.0％的硫酸鹽溶液，采用單因素硫酸鹽侵蝕和鹽凍雙因素試驗(yàn)對(duì)比宏觀力學(xué)性能劣化，并建立基于動(dòng)彈性模量Ed的鹽凍累積損傷演化模型。 混凝土性能的劣化是微觀結(jié)構(gòu)形態(tài)演化在宏觀上的反映，所以本文結(jié)合相應(yīng)微觀試驗(yàn)來(lái)分析鹽凍損傷機(jī)理以及不同水灰比試

3、件在不同硫酸鈉濃度溶液中鹽侵蝕和凍融腐蝕雙因素的交互疊加效應(yīng)。微觀試驗(yàn)主要針對(duì)硫酸鹽主要侵蝕產(chǎn)物鈣礬石晶體的生長(zhǎng)，利用XRD中K值法定量分析不同工況下試件中鈣礬石生長(zhǎng)量變化規(guī)律，并利用ESEM 對(duì)其微觀孔隙結(jié)構(gòu)變化進(jìn)行觀察，分析固相侵蝕結(jié)晶物的生長(zhǎng)形態(tài)、膨脹特性等。 本文的宏觀與微觀試驗(yàn)研究得出了一些初步結(jié)論，硫酸鈉溶液常溫浸泡250天的侵蝕試驗(yàn)結(jié)果表明硫酸鹽侵蝕過(guò)程是長(zhǎng)期緩慢的過(guò)程，Ed演化規(guī)律一般是前期密實(shí)增強(qiáng)—平緩—緩慢下

4、降，混凝土試件前期處在負(fù)損傷階段。在鹽凍過(guò)程中凍融損傷和鹽侵蝕有一定的交互效應(yīng)，水灰比越小交互有利作用越明顯，硫酸鹽侵蝕的結(jié)晶物可以補(bǔ)償孔隙擴(kuò)展，對(duì)凍融膨脹破壞有一定的延緩作用，Ed衰變速率較小，水灰比較大試件以凍融損傷為主，Ed衰減和質(zhì)量損失幅度較大。 對(duì)應(yīng)的不同水灰比損傷量D的鹽凍損傷演化模型也可以反映出鹽凍損傷過(guò)程的差別，水灰比為0.4的混凝土鹽凍損傷變量演化方程以指數(shù)函數(shù)D=ae<'bN>擬合，損傷變化基本上是緩慢至加速

5、增長(zhǎng)，水灰比為0.55的損傷演化方程以冪函數(shù)D=aN<'b>擬合，初期增長(zhǎng)速率較大，曲線擬合精度較高，水灰比為0.7的混凝土鹽凍損傷失效接近線性，強(qiáng)度越低，混凝土抗凍融性越差。微觀試驗(yàn)結(jié)果表明鹽凍環(huán)境中E的含量比浸泡中的要多一些，水灰比較小的可達(dá)到2.0％～3.0％，水灰比大的可達(dá)到3.0％～4.0％，基本上是大幅增長(zhǎng)—相對(duì)平緩的趨勢(shì)，水灰比較大的試件，這種前后變化差異更明顯。通過(guò)ESEM等微觀測(cè)試手段發(fā)現(xiàn)，鹽凍環(huán)境中混凝土以冰凍損傷為