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力狀態(tài)，在考慮水頭壓力的同時也考慮了混凝土應力的影響。
　　本文針對地下結(jié)構(gòu)混凝土，考慮水頭壓力及混凝土內(nèi)的應力水平進行單面腐蝕的試驗研究，試驗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)的壓應力水平（應力比0，0.3）。分析混凝土硫酸鹽腐蝕性能的退化規(guī)律，并建立相應的腐蝕層厚度隨腐蝕時間發(fā)展的數(shù)學模型。為了能夠?qū)崿F(xiàn)在單面腐蝕條件下同時進行腐蝕溶液的加壓及對混凝土試件的加載，首先進行相應裝置的設(shè)計，制作并完成了專利的申請。其中試驗裝置的實用新型專利已收到授權(quán)通知書，試驗方法的發(fā)明專利也已經(jīng)被受理。
　　在無水頭壓力的單面腐蝕試驗中，在本課題組前期試驗的基礎(chǔ)

3、上，將腐蝕齡期由270天延長至500天，對位于吸附區(qū)、吸附上區(qū)、浸泡區(qū)的混凝土進行表觀形態(tài)及超聲聲速的測量，試驗結(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)效應是腐蝕加速的主要原因。最后根據(jù)超聲聲速的退化計算腐蝕層的厚度，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間發(fā)展的數(shù)

4、學模型。
　　利用自己設(shè)計的試驗裝置進行了為期270天的水頭壓力作用下混凝土的單面腐蝕試驗，試驗過程中對超聲聲時進行定期測試，并且計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天時對不同深度混凝土進行取樣，進行熒光光譜分析，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，腐蝕程度也相應增加。機理分析表明，隨著水頭壓力的增加

5、，加速了SO42-進入混凝土內(nèi)的速度及深度，對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。
　　最終進行了混凝土壓應力水平為0.3的單側(cè)腐蝕試驗，與無壓應力相比，0.3應力水平在有水頭壓力的條件下對混凝土的硫酸鹽腐蝕同樣可以起到抑制作用，其機理在于0.3壓應力水平對混凝土內(nèi)的毛細孔起到壓實作用，限制了SO42-的滲透速度，通過熒光光譜分析，S元素的含量的測定得到相應的證明，最終得到了0.3