硫酸盐侵蚀与冻融循环作用下混凝土损伤试验研究

研究了水灰比为0.44的泵送混凝土在6.0%(质量分数)Na2SO4溶液中浸泡-自然干燥循环以及浸泡-干燥循环后再经冻融循环条件下混凝土的损伤失效规律和特点。结果表明,在浸泡-干燥循环初期,其损伤变量Dm(T)=0,并且相对动弹性模量Erd呈线性增加,但随着浸泡-干燥循环周期的增加,其损伤变量D经历了从0到缓慢增加、再到快速增加的过程,而相对动弹性模量Erd从线性增加转而呈现缓慢下降。与单一的浸泡-干燥循环相比,浸泡-干燥循环与冻融循环的共同作用大大加速了混凝土的损伤进程。     

干湿-冻融交替作用下混凝土受硫酸盐侵蚀研究

冻融循环、干湿循环及硫酸盐侵蚀是影响混凝土耐久性能的重要因素。分别采用单一干湿循环、单一冻融循环、干湿-冻融交替循环3种方法,研究混凝土在水和不同浓度硫酸盐溶液(1%、5%、10%)中的耐久性能指标,包括质量损失率和相对动弹性模量。研究发现,干湿循环和冻融循环作用效应并非简单叠加,而是超叠加效应,两者相互促进,共同作用,干湿-冻融交替作用下混凝土劣化最快。硫酸盐浓度对混凝土耐久性能影响显著,硫酸盐浓度越大,干湿-冻融后混凝土相对动弹性模量越低,混凝土损伤越严重。     

硫酸盐侵蚀下混凝土的损伤研究

近年随着海洋工程和地下结构工程的发展以及结构所处环境的恶化,硫酸盐侵蚀导致混凝土性能退化和结构破坏的问题日益突出,工程质量也因此受到很大影响。所以,积极开展对硫酸盐侵蚀下混凝土的耐久性研究具有十分重要的意义,有利于提高我国混凝土工程抵抗硫酸盐侵蚀的能力。通过阅读文献并进行总结阐述了硫酸盐侵蚀混凝土的研究现状、侵蚀机理、影响因素及防治措施。     

混凝土在氯离子侵蚀和冻融耦合作用下的研究

氯盐作为最主要的除冰盐,一方面可以清除冰雪;另一方面在冻融循环下,氯盐将引起混凝土路面的破坏和钢筋的锈蚀。对盐冻破坏机理以及氯离子侵蚀和冻融的相互影响作用进行了较全面的综述,分析了氯离子在混凝土中的侵蚀过程与冻融损伤对氯离子侵蚀作用的影响,并对其发展进行了展望。介绍了近年来一些学者的研究成果,提出氯离子在混凝土中的扩散不仅与自身性质有关,还受氯盐种类及冻融循环等外部因素的影响。此外,回归分析结果表明,冻融损伤与氯离子扩散系数、扩散深度之间均可以建立良好的非线性关系。     

冻融与硫酸盐复合侵蚀下粉煤灰混凝土的耐久性研究

通过分析混凝土表观变化形态、抗压强度和相对动弹性模量随冻融循环次数变化的规律,讨论了不同粉煤灰掺量混凝土(0、10%、20%)与5%Na_2SO_4溶液耦合作用下的损伤劣化机理。借助SEM和XRD技术研究了混凝土微观结构和侵蚀产物发展演化规律,并综合热分析技术定量分析了不同粉煤灰掺量对混凝土抗冻融与硫酸盐复合侵蚀能力的影响。结果表明:在冻融试验终止时,10%、20%粉煤灰掺量混凝土强度损失率分别为60.36%、83.67%,10%粉煤灰掺量相对于20%粉煤灰掺量混凝土具有良好的抗冻性。在冻融循环100次前,混凝土试样相对动弹模量一直处于递增状态。在硫酸盐侵蚀条件下,混凝土中钙矾石含量要多于石膏。在冻融循环50次时,不同粉煤灰掺量混凝土试样中侵蚀产物含量大小排序为:20%粉煤灰未掺粉煤灰10%粉煤灰。     

不同侵蚀溶液耦合冻融作用下混凝土力学性能差异

以清水、质量分数为5%的硫酸钠溶液、5%硫酸钠+3%氯化钠的混合溶液为侵蚀介质,采用慢冻法及干湿交替环境,对强度为54.71 MPa、水胶比为0.4的高强混凝土进行0、100、200、300次冻融循环,观察各组试件表面剥蚀情况,测定质量损失和抗压强度。试验结果表明:随着冻融循环及侵蚀次数增加,混凝土试块表面剥蚀趋于严重,质量损失率增加,抗压强度减小。侵蚀介质为5%硫酸钠+3%氯化钠溶液的混凝土试件,各参数的变化幅度最大。     

硫酸盐侵蚀下的混凝土劣化损伤研究

研究了硫酸盐环境中混凝土的侵蚀破坏,着重考察了硫酸盐侵蚀中混凝土质量损伤、动弹性模量变化、表观损伤及微裂纹分布。同时对比研究了粉煤灰、矿渣及粉煤灰矿渣复掺对混凝土硫酸盐侵蚀的影响。     

硫酸盐侵蚀下混凝土排污管道损伤研究

为研究混凝土排污管道在硫酸盐侵蚀下腐蚀破坏全过程,考虑管道内水位随时间的周期性变化规律,将污水管管壁分为水位循环区和水下区,建立循环函数以考虑水位循环区循环性边界条件。以COMSOL软件为基础开发数值模拟程序,通过算例分析对比不同侵蚀时刻水位循环区与水下区的硫酸根离子分布与应力发展情况。结果表明:对于混凝土排污管道,在侵蚀初期其水位循环区受硫酸盐侵蚀下硫酸根离子的扩散及膨胀应力的发展与水下区相差不多,但随着侵蚀时间的发展两者的侵蚀程度相差越来越大。     

硫酸盐侵蚀与环境多因素耦合作用下混凝土耐久性研究进展

硫酸盐腐蚀是影响混凝土耐久性重要因素之一,其劣化机理也是最为复杂的。在实际服役过程中,混凝土承受着各种复杂环境,因此混凝土的破坏多为硫酸盐与多种环境因素共同作用的结果。总结了近年来硫酸盐与应力、氯离子、干湿循环、冻融循环、碳化以及不同阳离子类型等环境单因素及多因素耦合作用下混凝土耐久性的研究成果,并且对多因素耦合作用下混凝土抗硫酸盐耐久性的研究进行了展望。     

不同因素耦合作用下高强混凝土的冻融损伤规律研究

为研究高强混凝土在不同环境因素耦合作用下的冻融损伤规律,通过快速冻融循环试验测定混凝土试件的相对动弹性模量,推定试件相对应的冻融损伤因子,比较高强混凝土构件在不同环境因素下的冻融损伤失效过程,从而得出不同因素对高强混凝土冻融损伤的影响规律。结果表明,应力作用因素对高强混凝土在冻融循环过程中的相对动弹性模量损伤速度和劣化过程影响最大,材料性能的劣化最为明显。不同盐溶液环境因素对高强混凝土在冻融循环过程中的相对动弹性模量损伤速度和劣化过程影响依次为:(5%MgCl_2+5%Na_2SO_4)复合溶液5%MgSO_4溶液10%NaCl溶液。     

弯拉荷载与冻融耦合作用下混凝土损伤劣化特性

为探究弯拉荷载水平和冻融环境对混凝土性能的影响,设计了弯拉荷载与冻融循环耦合试验体系,研究了混凝土在冻融循环和应力比分别为0%、10%、20%和30%条件下的宏观力学性能和抗冻性能的变化规律,采用硬化混凝土气孔结构分析仪、扫描电子显微镜探究了混凝土在弯拉荷载和冻融循环耦合作用下的破坏机理。结果表明,质量损失率和残余应变随着应力比和冻融循环次数的增加而增加,相对动弹性模量呈现出相反的趋势;随着应力比的增加,混凝土气泡直径增大、气泡比表面积和气泡间距系数减小;荷载和冻融循环会加剧混凝土的劣化,应力比越大,混凝土抗冻性越差。     

荷载作用下高强混凝土的硫酸盐侵蚀

对高强混凝土（ＨＳＣ）和钢纤维高强混凝土（ＳＦＲＨＳＣ）在荷载和硫酸盐侵蚀双因素作用下的性能变化规律进行了实验研究,实验中对试件施加相当于其破坏强度０％、１０％、２５％、５０％的应力,浸泡于５０％的硫酸盐溶液中,经过１２０ｄ的侵蚀,结果表明,在硫酸盐作用下,混凝土性能下降速度很快,荷载的作用使得硫酸盐侵蚀有加剧的趋势。而同一水平的荷载单独作用时,对混凝土性能影响不大。钢纤维对双因素损伤有一定的抑制作用。     

硫酸盐侵蚀-冻融循环复合作用下混凝土力学性能研究

针对西北旱寒区混凝土结构在冻融破坏及盐离子侵蚀作用下力学性能不断降低的问题,采用室内循环加速试验和理论分析相结合的方法,依据实际工程情况开展硫酸盐侵蚀-冻融循环复合作用下混凝土力学性能试验,分别考虑引气剂量、粉煤灰掺量及水胶比3个因素,探究硫酸盐侵蚀-冻融循环复合作用下混凝土材料抗压强度指标变化规律。结果表明:引气剂掺量及粉煤灰掺量对力学性能影响较大,水胶比影响较小;加入适量的引气剂和粉煤灰能提高混凝土的抗冻抗侵蚀能力。     

干湿交替作用下混凝土抗硫酸盐侵蚀性能研究

研究了干湿交替-硫酸盐溶液耦合作用下混凝土的损伤过程,以混凝土相对动弹性模量的变化来表征混凝土内部的损伤程度.采用环境扫描电镜(ESEM)分析了干湿交替与硫酸钠溶液作用下混凝土的微观结构.结果表明,与自然浸泡硫酸盐溶液腐蚀方式相比,干湿交替作用加剧了混凝土在硫酸盐溶液中的损伤程度:干湿循环早期,硫酸盐对混凝土有填充空隙缺陷的作用.同时试验表明,水胶比对混凝土的相对动弹性模量有重要影响:矿物掺舍料的加入能显著提高混凝土的抗硫酸盐侵蚀能力.     

硫酸盐侵蚀下混凝土抗压强度预测模型研究

为了得到硫酸盐侵蚀下混凝土抗压强度预测模型,设计3种水胶比：0.32、0.35、0.38的混凝土试件在硫酸盐全浸泡作用下的侵蚀试验,测定了各试件在（20±2）℃、浓度为3%的硫酸钠溶液中全浸泡环境下0～300 d共11个测试龄期的抗压强度及硫酸根离子分布状况,总结了不同水胶比混凝土抗压强度及硫酸根离子扩散系数随侵蚀龄期的变化规律,建立混凝土抗压侵蚀率、扩散系数随侵蚀时间的变化函数,并在此基础上进行分析,得出了考虑水胶比与硫酸根离子扩散系数双因素的混凝土抗压强度预测模型。     

混凝土抗硫酸盐侵蚀的损伤模型

为预测混凝土结构在硫酸盐环境下的使用寿命,根据物质衰变规律,结合相关科研试验结果,建立了混凝土强度、钢纤维掺量、弯曲应力对混凝土抗硫酸盐侵蚀的影响函数,并对混凝土损伤基本方程进行修正,从而建立了三指标混凝土抗硫酸盐侵蚀损伤模型。该模型能初步预测混凝土结构寿命。     

混凝土在硫酸盐冻融中的损伤与离子传输

将C30和C50系列引气混凝土在质量分数5%Na2SO4或5%Na2SO4+3.5%NaCl溶液中自然浸泡或快速冻融循环,测试盐冻过程中混凝土表面和内部的超声声时、混凝土中水溶及酸溶SO2-4质量分数、孔结构演变和热谱.结果表明:超声声时能较好反映混凝土在盐冻过程中的损伤演化,其表面和内部超声声时均先轻微上升,然后保持稳定,当混凝土损伤严重时迅速上升.冻融过程中的低温环境可降低混凝土中SO2-4扩散速度和反应SO2-4量,但冻融损伤程度的增加将导致混凝土中SO2-4扩散速度增加.混凝土在复合盐溶液中冻融循环时,其SO2-4反应能力是Na2SO4溶液中盐冻混凝土的2倍,生成的钙矾石、硅灰石膏和石膏腐蚀产物更多,毛细孔增加2.2倍,最可几孔径提高了8nm,混凝土表面剥落更为严重.     

冻融与荷载耦合作用下岩石损伤模型的研究

 针对寒区工程结构的冻融受荷岩石,提出冻融损伤、受荷损伤与总损伤的概念,拓展损伤变量的内涵;以岩石的初始损伤状态为基准状态,充分考虑岩石细观结构的非均匀性,运用损伤力学理论及推广后的应变等价原理,建立冻融受荷岩石损伤模型;通过损伤变量及本构方程来描述岩石材料细观结构的损伤演化及其宏观损伤行为,与岩石实际冻融破坏情况符合较好。研究结果表明：寒区工程结构的受荷岩石,其力学性能由冻融因子、荷载因子及其耦合效应所决定;冻融与荷载的共同作用使岩石总损伤加剧,并表现出明显的非线性特征,而其耦合效应使总损伤有所弱化;岩石的岩性和初始损伤状态确定各影响因素的权重,表现出不同的损伤扩展特性;相比而言,砂岩对冻融循环更敏感,而受荷损伤最终导致页岩破坏。