凍融環(huán)境多因素耦合作用混凝土結(jié)構(gòu)耐久性研究.pdf

1、混凝土結(jié)構(gòu)耐久性已成為國內(nèi)外土木工程界的熱點研究領(lǐng)域。我國北方全部和南方大部分地區(qū)混凝土結(jié)構(gòu)都不同程度地遭受凍融破壞,因此,凍融循環(huán)是影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的重要因素之一。本課題將對混凝土在凍融環(huán)境多因素耦合作用下的耐久性進(jìn)行研究,以期充分認(rèn)識多種環(huán)境因素之間的相互作用,根據(jù)理論分析和試驗結(jié)果,研究耦合作用下混凝土損傷規(guī)律和耐久性能退化規(guī)律等,為凍融環(huán)境混凝土耐久性研究奠定基礎(chǔ),具有重大的理論和應(yīng)用價值。本文選取凍融環(huán)境影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久

2、性的主要因素(凍融循環(huán))和引起混凝土中性化的環(huán)境因素(CO2和酸雨)組合,設(shè)計了多因素耐久性試驗方案和具體實施方法,通過試驗研究了單一和雙重影響因素作用下混凝土的抗凍規(guī)律及中性化性能,揭示了它們的作用機(jī)理和耦合作用效應(yīng),建立了凍融環(huán)境混凝土結(jié)構(gòu)中性化深度預(yù)測模型,并進(jìn)行了凍融環(huán)境下混凝土可靠性分析及承載力壽命預(yù)測。
　　本文進(jìn)行了混凝土快速凍融試驗,研究了各種因素(水膠比、粉煤灰摻量、含氣量)對混凝土抗凍規(guī)律的影響,分析了凍融循環(huán)

3、下混凝土質(zhì)量損失、動彈性模量以及抗壓強(qiáng)度的變化規(guī)律。首次建立了凍融環(huán)境下考慮混凝土水膠比、粉煤灰摻量、引氣劑摻量等因素的混凝土抗壓強(qiáng)度衰減模型。設(shè)計并開展凍融循環(huán)和碳化共同作用混凝土耐久性試驗,研究了凍融循環(huán)和碳化共同作用下混凝土質(zhì)量、動彈性模量、抗壓強(qiáng)度變化規(guī)律及中性化規(guī)律,分析了凍融循環(huán)和碳化共同作用機(jī)理及二者之間的耦合效應(yīng)。通過分析得出結(jié)論:凍融循環(huán)和碳化共同作用試驗?zāi)Ｊ较?混凝土質(zhì)量損失和強(qiáng)度損失都大于單一凍融循環(huán)試驗結(jié)果,相對

4、動彈性模量小于單一凍融循環(huán)試驗?zāi)Ｊ较碌慕Y(jié)果。設(shè)計并開展凍融循環(huán)和酸雨共同作用混凝土耐久性試驗,研究了凍融循環(huán)和酸雨共同作用下混凝土質(zhì)量損失、動彈性模量、抗壓強(qiáng)度變化以及中性化規(guī)律,分析了酸雨對混凝土凍融損傷的影響。結(jié)果表明:在凍融循環(huán)和酸雨共同作用下,混凝土呈現(xiàn)表面剝落以及力學(xué)性能劣化,其損傷以凍融破壞為主,混凝土質(zhì)量損失、動彈性模量損失及強(qiáng)度損失都大于單一凍融循環(huán)試驗?zāi)Ｊ较碌那闆r。從宏觀損傷力學(xué)理論出發(fā),將混凝土損傷分為凍融循環(huán)引起的

5、損傷和單軸壓引起的損傷,建立了混凝土在凍融循環(huán),凍融循環(huán)和碳化,以及凍融循環(huán)和酸雨共同作用下的損傷演化方程,推導(dǎo)給出了與凍融循環(huán)次數(shù)相關(guān)的混凝土單軸損傷本構(gòu)關(guān)系。分析了影響混凝土孔隙率的主要因素,在混凝土碳化機(jī)理的基礎(chǔ)上，提出了凍融環(huán)境混凝土中性化深度預(yù)測模型。深入分析氣體在混凝土中的擴(kuò)散機(jī)理,通過試驗數(shù)據(jù)回歸給出了考慮凍融循環(huán)影響的混凝土二氧化碳有效擴(kuò)散系數(shù) eD計算公式,并最終建立了凍融環(huán)境下混凝土的碳化深度預(yù)測模型?；诨炷林行?/p>