海水多因素侵蝕下混凝土力學(xué)性能劣化特征.pdf

1、海水中含有大量的氯離子、硫酸根離子和鎂離子。這些離子對(duì)混凝土的侵蝕作用將會(huì)導(dǎo)致混凝土力學(xué)性能的劣化以及耐久性的降低。因此，海洋環(huán)境下混凝土結(jié)構(gòu)力學(xué)性能的演化成為了該領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。本文對(duì)混凝土材料在海水多因素（氯離子、硫酸根離子和鎂離子）耦合侵蝕下的強(qiáng)度、動(dòng)彈模量以及蠕變性能的演化進(jìn)行了研究。
　　通常情況下，氯離子會(huì)侵蝕混凝土中的鋼筋（加強(qiáng)筋），硫酸根離子主要侵蝕混凝土。本文重點(diǎn)研究了氯離子對(duì)硫酸根離子侵蝕混凝土作用的影響。

2、通過(guò)檢測(cè)氯化鈉溶液、硫酸鈉溶液和氯化鈉-硫酸鈉混合溶液腐蝕下的混凝土抗壓強(qiáng)度、動(dòng)彈性模量以及表面硬度的變化，得到了混凝土材料在侵蝕作用下的力學(xué)性能演化結(jié)果。研究結(jié)果表明氯離子在氯鹽-硫酸鹽侵蝕混凝土的交互作用中，對(duì)硫酸根離子侵蝕混凝土的影響可分為三個(gè)階段。第一階段：氯離子對(duì)硫酸根離子侵蝕混凝土的抑制作用隨時(shí)間的增長(zhǎng)呈單調(diào)遞增趨勢(shì)；第二階段：氯離子對(duì)硫酸根離子侵蝕混凝土的抑制作用隨時(shí)間的增長(zhǎng)呈單調(diào)遞減趨勢(shì)；第三階段：氯離子對(duì)硫酸根離子侵蝕

3、混凝土的抑制作用消失，轉(zhuǎn)變?yōu)榇龠M(jìn)硫酸根離子對(duì)混凝土的侵蝕作用，揭示了氯離子對(duì)硫酸根離子侵蝕的抑制-轉(zhuǎn)戾現(xiàn)象。
　　論文在第三和第四章對(duì)水泥砂漿在硫酸鈉、硫酸鎂兩種溶液侵蝕下的力學(xué)性能進(jìn)行了研究。通過(guò)水泥砂漿侵蝕后動(dòng)彈性模量以及形貌的變化，分析鎂離子-硫酸根離子耦合侵蝕混凝土的作用機(jī)理。在鎂離子和硫酸根離子共同腐蝕下混凝土的損傷可分為三個(gè)階段：Ⅰ.填充混凝土內(nèi)部孔隙的第一階段。（延時(shí)鈣礬石和氫氧化鎂固體填充混凝土孔隙，導(dǎo)致混凝土力學(xué)

4、性能的增強(qiáng)，故也稱該階段為負(fù)損傷階段。）；Ⅱ.鈣礬石和氫氧化鎂填充導(dǎo)致的混凝土力學(xué)性能增強(qiáng)與混凝土內(nèi)部微裂紋劣化并存的“競(jìng)爭(zhēng)”階段；Ⅲ.混凝土內(nèi)部微裂紋擴(kuò)展占主導(dǎo)作用的材料劣化階段。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了添加粉煤灰不僅降低了混凝土中 C3A的含量，同時(shí)改善了混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，抑制了混凝土的損傷劣化提高了混凝土抗硫酸鹽腐蝕的性能。
　　硫酸鹽侵蝕下混凝土損傷劣化的新模型。該模型采用微裂紋的數(shù)密度表征不同尺度的微裂紋。微裂紋發(fā)展的驅(qū)動(dòng)力包括兩

5、個(gè)方面：遠(yuǎn)場(chǎng)荷載和侵蝕內(nèi)膨脹力。根據(jù)混凝土的拉伸強(qiáng)度本文給出了微裂紋的起裂條件，再由微裂紋成核率的“白模型”，得到了損傷驅(qū)動(dòng)應(yīng)力相關(guān)的微裂紋成核率方程。在假定微裂紋的長(zhǎng)大服從Seaman擴(kuò)展方程的基礎(chǔ)上，結(jié)合微裂紋數(shù)密度演化的平衡方程，得到了特征線上的微裂紋數(shù)密度演化的一階常微分方程。通過(guò)對(duì)微裂紋的體積積分，得到了混凝土損傷劣化的新模型。該模型的相關(guān)參數(shù)由實(shí)驗(yàn)結(jié)果確定。研究結(jié)果表明：本文得到的損傷劣化模型可以比較好地反映混凝土侵蝕損傷演