多因素耦合作用下高性能混凝土的長期物理力學(xué)性能研究.pdf

1、橋梁的生存環(huán)境復(fù)雜多樣，外部荷載和各種環(huán)境侵蝕因素交互作用，使得混凝土材料長期性能不足，嚴(yán)重影響了橋梁結(jié)構(gòu)的服役壽命?，F(xiàn)有混凝土耐久性試驗(yàn)方法在試驗(yàn)制度和評價(jià)指標(biāo)方面普遍存在設(shè)計(jì)不合理的問題，導(dǎo)致混凝土材料劣化試驗(yàn)結(jié)果缺乏規(guī)律性的總結(jié)和分析。本文針對典型腐蝕環(huán)境因素包括硫酸鹽侵蝕、干濕循環(huán)、凍融循環(huán)、氯鹽等以及彎曲荷載因素的交互作用，研究了高性能混凝土長期物理力學(xué)性能的室內(nèi)加速試驗(yàn)方法及性能演變規(guī)律，開展了高性能混凝土的長期性能評估和壽

2、命預(yù)測分析，以期為改善我國混凝土橋梁的建設(shè)質(zhì)量、保證使用壽命提供技術(shù)支持。本文主要的研究內(nèi)容如下：
　　 （1）選取了我國內(nèi)陸橋梁典型腐蝕環(huán)境因素與彎曲荷載因素進(jìn)行組合，建立了多因素耦合作用下橋梁混凝土物理力學(xué)性能演變規(guī)律的室內(nèi)加速試驗(yàn)方法。
　　 （2）采用建立的加速試驗(yàn)方法，定量研究了多因素耦合作用下橋梁高性能混凝土的長期物理力學(xué)性能演變規(guī)律及其與組成材料之間的關(guān)系。凍融循環(huán)和氯鹽-凍融循環(huán)作用下混凝土的物理力學(xué)性能

3、演變過程分為緩慢劣化段和加速劣化段，可用二次多項(xiàng)式表示，在此基礎(chǔ)上建立了礦物摻合料摻量對混凝土性能演變方程的影響函數(shù)，礦粉和引氣劑的摻入有效延緩了侵蝕過程中混凝土性能的劣化；干濕循環(huán)-硫酸鹽侵蝕作用下混凝土的物理力學(xué)性能演變過程分為增長段和劣化段，混凝土質(zhì)量損失率、抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度和氯離子擴(kuò)散系數(shù)的演變過程可用二次多項(xiàng)式表示，相對動彈性模量的演變過程符合高斯曲線，在此基礎(chǔ)上建立了水膠比和礦物摻合料摻量對混凝土性能演變方程的影響函數(shù)，早

4、強(qiáng)劑和引氣劑的摻入延緩了粉煤灰混凝土的性能劣化；在荷載-干濕循環(huán)條件下，礦物摻和料的摻入減小了混凝土的氯離子滲透深度，早強(qiáng)劑和引氣劑的摻入提高了侵蝕過程中混凝土的氯離子滲透深度值；在荷載-氯鹽-凍融循環(huán)耦合作用下，礦物摻合料和引氣劑的摻入降低了混凝土的強(qiáng)度損傷。
　　 （3）采用 XRD、SEM-EDS、MIP等亞微觀測試手段，結(jié)合損傷理論分析，研究了多因素耦合作用下混凝土的長期性能劣化機(jī)理。在干濕循環(huán)-硫酸鹽侵蝕作用下，石膏、

5、鈣礬石等侵蝕產(chǎn)物的形成以及硫酸鈉的反復(fù)溶解結(jié)晶會導(dǎo)致裂紋的形成。氯鹽-凍融循環(huán)侵蝕作用下，氯離子與水化鋁酸鹽反應(yīng)生成了氯鋁酸鈣，促使了 AFm向 AFt的轉(zhuǎn)化。環(huán)境因素與荷載因素交互作用下，彎曲荷載加速了環(huán)境侵蝕進(jìn)程，環(huán)境侵蝕的加劇反過來又會在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生附加荷載的作用。
　　 （4）應(yīng)用灰色系統(tǒng)理論，通過建立灰類評估參數(shù)，分析混凝土材料因素、環(huán)境侵蝕因素與混凝土抗壓強(qiáng)度間的相關(guān)性，構(gòu)建多元灰預(yù)測模型，形成了多因素耦合作用下橋