腐蝕-變溫環(huán)境下混凝土損傷發(fā)展過程研究.pdf

1、混凝土是一種多相復(fù)合材料，在澆筑成型的階段，材料內(nèi)部已經(jīng)存在一定程度的初始損傷。當(dāng)混凝土投入使用后，同時又受到各種外界因素的影響，如溫度變化、外荷載、海水侵蝕等。在外界因素的作用下，材料的微損傷逐步演化擴(kuò)展，最終形成貫穿性裂縫，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失效。本文主要圍繞混凝土在熱應(yīng)力作用下，和侵蝕環(huán)境作用下的損傷演化規(guī)律開展研究。
　　文章第一部分，研究了混凝土材料在溫度應(yīng)力作用下的損傷形成機(jī)理。將混凝土材料看作是由水泥砂漿基體和粗骨料夾雜兩種組

2、分合成的復(fù)合材料。通常，水泥砂漿的熱膨脹系數(shù)大于粗骨料夾雜的熱膨脹系數(shù)。即便是在均勻升溫條件下，由于兩相材料熱膨脹系數(shù)不同所導(dǎo)致的熱失配能夠產(chǎn)生的溫度應(yīng)力。通過 Eshelby等效夾雜理論，分析了粗骨料的變形，以及基體-界面處的熱應(yīng)力分布，揭示了微裂紋形成的兩種機(jī)理。在升溫條件下，微裂紋的成核主要由骨料-基體界面開裂所導(dǎo)致。在降溫條件下，主要由界面處基體一側(cè)受到拉伸應(yīng)力作用而產(chǎn)生垂直于界面的微裂紋。據(jù)此理論推測，開展了混凝土的溫度應(yīng)力作

3、用下的損傷實驗，證實了理論預(yù)測的正確性。
　　文章第二部分，進(jìn)行了三方面研究：1）硫酸鹽侵蝕混凝土表面硬度損傷演化研究；2）硫酸鹽侵蝕質(zhì)量演化、損傷演化研究；3）硫酸鹽侵蝕混凝土表面裂紋演化規(guī)律研究。在硫酸鹽侵蝕混凝土表面硬度損傷演化研究中，通過分析浸泡在硫酸鹽溶液中的水泥砂漿試樣表面硬度的實驗結(jié)果，發(fā)現(xiàn)試樣表面硬度的演化可分為兩個階段。第一個階段，表面硬度隨侵蝕時間而增加；第二個階段，表面硬度則隨侵蝕時間下降。基于實驗結(jié)論，提出

4、了一個新的模型，及??勢函數(shù)及其導(dǎo)數(shù)用以表征混凝土表面硬度演化。在硫酸鹽侵蝕質(zhì)量演化、損傷演化研究中，首先基于混凝土硫酸鹽侵蝕實驗的四組質(zhì)量演化結(jié)果，采用一級反應(yīng)速度方程來表征質(zhì)量演化規(guī)律。結(jié)合混凝土動彈性模量的實驗結(jié)果，建議了一個服從 Weibull分布規(guī)律的混凝土侵蝕損傷模型。在硫酸鹽侵蝕混凝土表面裂紋擴(kuò)展規(guī)律研究中，開展了裂紋擴(kuò)展的跟蹤實驗，對浸泡在硫酸鹽中的混凝土試件進(jìn)行長期觀察研究，利用體式顯微鏡定期采集固定區(qū)域的裂紋生長畫面