交變荷載與硫酸鹽腐蝕作用下水泥混凝土疲勞損傷機制.pdf

1、硫酸鹽對混凝土的腐蝕作用是影響混凝土耐久性能的重要因素之一，但是目前對于水泥混凝土硫酸鹽腐蝕的研究，通常僅限于試件置于硫酸鹽溶液中的單一因素作用對混凝土的腐蝕，探討的也是單一因素作用下混凝土的損傷機理，雖有學者研究了硫酸鹽腐蝕與恒定荷載共同作用下混凝土的損傷，難以反映承受頻繁交通荷載重復作用的公路、橋梁、機場道面等道路工程結構損傷的真實情況，鑒于此，本文通過定性分析與定量分析相結合、試驗研究與理論建模相對照，對交變荷載與硫酸鹽腐蝕共同作

2、用下混凝土損傷機制進行了系統(tǒng)的研究。
　　利用自行設計的機械式混凝土應力-腐蝕疲勞加載試驗裝置,選擇合理的腐蝕環(huán)境與加載方法，模擬水泥混凝土真實的工程環(huán)境,采用干濕質量測試、相對動彈性模量、抗彎拉強度等宏觀測試方法，研究硫酸鹽溶液濃度（環(huán)境因素）、交變荷載的應力水平（力學因素）、配合比設計參數（水泥混凝土自身因素）等對水泥混凝土疲勞損傷性能的影響，提出了交變荷載與硫酸鹽腐蝕作用下水泥混凝土疲勞損傷評價指標。在試驗分析的基礎上引入疊

3、加效應系數K，提出交變應力與硫酸鹽腐蝕對水泥混凝土破壞的交互作用的形式。采用化學分析方法（化學滴定法），闡明交變荷載作用下硫酸鈉在混凝土孔隙中的遷移及晶化規(guī)律；結合SEM細觀結構分析技術，分析了交變荷載作用下混凝土硫酸鹽腐蝕導致其孔隙與界面結構的變化規(guī)律，提出了硫酸鹽溶液在侵入混凝土內部的動力機制。
　　依據擴散的基本理論，通過對混凝土單元化與裂紋均一化，表征微裂縫對硫酸鹽在混凝土中傳輸過程的影響；基于邊界移動的擴散-反應問題，建

4、立了交變荷載作用下水泥混凝土中硫酸鹽傳輸模型，并通過有限差分方法，給出模型數值解，結合室內試驗結果，驗證了理論模型的合理性。根據硫酸鹽的濃度分布及擴散反應方程提出混凝土模型中反應生成物的分布情況，分析晶體生長特征、結晶膨脹及其產生的膨脹應變。采用損傷力學基本理論，結合混凝土的疲勞性能選擇出合理的耗散勢函數，并通過分析混凝土疲勞損傷的發(fā)展規(guī)律，建立交變荷載與硫酸鹽共同作用下混凝土本構關系。用推導出的應力-應變本構模型，提出交變荷載作用下混