混凝土在干濕循環(huán)與硫酸鹽侵蝕雙重因素作用下的損傷研究.pdf

1、混凝土的耐久性研究具有廣泛而深遠(yuǎn)的意義，從材料角度研究混凝土耐久性主要針對(duì)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)境中混凝土腐蝕常常不是單一的狀態(tài)，環(huán)境中其他的因素對(duì)腐蝕有或多或少的影響，研究時(shí)要考慮多因素?fù)p傷的混凝土性能分析。海工建筑及水工混凝土結(jié)構(gòu)中均會(huì)發(fā)生混凝土干濕循環(huán)破壞，海平面附近的混凝土最易破壞，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

2、研究硫酸鹽侵蝕和干濕循環(huán)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Na2SO4％=3.O％、5.0％和8.0％的硫酸鹽溶液，采用單因素硫酸鹽侵蝕和干濕循環(huán)與鹽侵蝕雙因素試驗(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)分析干濕循環(huán)和鹽侵

3、蝕的損傷機(jī)理以及不同水灰比試件在不同硫酸鈉濃度溶液中鹽侵蝕和干濕循環(huán)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440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

4、般是前期密實(shí)增強(qiáng)一平緩一緩慢下降，混凝土試件處在負(fù)損傷階段。在干濕循環(huán)與鹽侵蝕共同作用過(guò)程中干濕循環(huán)損傷和鹽侵蝕有一定的超疊加效應(yīng)，濃度越高超疊加效應(yīng)越明顯，在疊加效應(yīng)中硫酸鹽侵蝕對(duì)混凝土的劣化起主要作用。 對(duì)應(yīng)的不同水灰比損傷量D的損傷演化模型也可以反映出干濕循環(huán)和鹽浸泡損傷過(guò)程的差別，三種水灰比混凝土的損傷演化規(guī)律類似，均可以用二次多項(xiàng)式來(lái)擬合，公式D=A+BT+CT2，損傷變化基本上是緩慢至加速增長(zhǎng)，一般濃度越高損傷變化速

5、度越快，水灰比對(duì)損傷變化的影響不大。微觀試驗(yàn)結(jié)果表明雙因素作用環(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1.6％～2.0％，水灰比大的可達(dá)到3.0％左右，基本上是大幅增長(zhǎng)一相對(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)，干濕循環(huán)與硫酸鈉侵蝕作用下混凝土的破壞主要是鹽析晶和侵蝕產(chǎn)物的體積膨脹造成裂縫的擴(kuò)展，水灰比越大，內(nèi)部界面處裂隙開(kāi)展越迅速。硫酸鹽化學(xué)侵蝕產(chǎn)物主要是鈣礬石晶體，通過(guò)ES