混凝土在ASR—氯鹽腐蝕協(xié)同作用下?lián)p傷失效過程及機理研究.pdf

1、堿硅酸反應(yīng)(ASR)、氯鹽腐蝕是混凝土結(jié)構(gòu)耐久性失效的兩個主要原因。目前，對于單一因素作用下混凝土劣化過程的研究已有諸多報道，但關(guān)于混凝土在堿硅酸反應(yīng)一氯鹽腐蝕協(xié)同作用下的損傷失效過程及機理研究仍是空白。 本文以提高水泥堿含量、復(fù)合堿溶液浸泡、提高環(huán)境溫度等復(fù)合破壞方式進行混凝土加速劣化試驗?；炷敛牧蠐p傷的表征為膨脹率和相對動彈。參照凍融破壞標準，當相對動彈損失40％時判定材料失效。實驗中通過不同齡期混凝土膨脹率和動彈性模量的

2、測量，詳細研究了混凝土在堿硅酸反應(yīng)-氯鹽腐蝕協(xié)同破壞作用下的損傷發(fā)展過程。通過不同暴露時期混凝土不同深度處白由氯離子和總氯離子含量測定，揭示了在發(fā)生堿硅酸反應(yīng)情況下混凝土氯離子擴散、吸附的規(guī)律。此外，通過光學(xué)顯微鏡、SEM-EDAX、XRD等微觀測試手段的運用并結(jié)合宏觀測試結(jié)果，分析了混凝土在ASR-氯鹽腐蝕協(xié)同作用下的破壞過程，探討了NaCI加速堿硅酸反應(yīng)的原因以及煤矸石延遲堿硅酸膨脹的機理。 經(jīng)系統(tǒng)研究影響混凝土ASR膨脹的

3、各因素后得出結(jié)論：在一定范圍內(nèi)隨水泥堿含量增加膨脹增大；高濃度氯鹽溶液對混凝土ASR膨脹前期加速顯著，后期低濃度氯鹽溶液的加速作用更為突出：煤矸石的摻入能有效延遲和減緩混凝土ASR膨脹。堿硅酸反應(yīng)導(dǎo)致的材料損傷發(fā)展有一定的特殊性，其損傷發(fā)展過程分為三個突出的階段，即早期相對動彈迅速下降；臨近欠效狀態(tài)相對動彈下降大大放緩甚至較長時間內(nèi)保持不變；最后又以極其緩慢的速率發(fā)展至完全失效。 在堿硅酸反應(yīng)協(xié)同作用情況下混凝土氯離子擴散規(guī)律為

4、：混凝土中Cl<'->的擴散速率并不與其損傷程度成止比。表觀擴散系數(shù)隨暴露時間增加成負指數(shù)減小，表面氯離子濃度隨暴露時間增加線性增大。ASR存在情況下混凝土氯離子結(jié)合能力很小，究其原因主要是剩余C<,3>A含量少、孔溶液pH值高、暴露環(huán)境溫度高。 經(jīng)光學(xué)顯微鏡原位追蹤混凝土裂縫擴展情況，推測ASR-氯鹽腐蝕協(xié)同作用下混凝土損傷失效機理為：ASR凝膠在界面反應(yīng)區(qū)或遷移過程中吸水膨脹，導(dǎo)致混凝十內(nèi)部出現(xiàn)微裂紋，NaCl等其它侵蝕性介