硫酸鹽侵蝕混凝土的動(dòng)態(tài)抗壓力學(xué)性能與微細(xì)觀機(jī)理研究.pdf

1、作為土建工程中應(yīng)用最廣泛的材料之一,混凝土是一種典型的率敏感性材料,強(qiáng)度和變形能力隨應(yīng)變率的變化有明顯改變。而正在服役中的混凝土構(gòu)件不僅受到靜力荷載作用,還要無(wú)法避免地遭受如地震荷載、風(fēng)力作用、波浪沖擊和爆炸等動(dòng)力荷載作用。此外混凝土還會(huì)遭受環(huán)境侵蝕作用,面臨耐久性問(wèn)題,其中硫酸鹽侵蝕作用影響復(fù)雜且危害性較大。因此對(duì)硫酸鹽侵蝕程度不同的混凝土材料進(jìn)行動(dòng)態(tài)抗壓試驗(yàn)和機(jī)理探索是一項(xiàng)有意義的工作。
　　首先,對(duì)不同腐蝕周期混凝土方柱進(jìn)行

2、2×10-5/s～10-3/s應(yīng)變率范圍動(dòng)力抗壓試驗(yàn)。分析未腐蝕、腐蝕60天和腐蝕120天混凝土的抗壓強(qiáng)度、變形能力以及破壞形態(tài)在不同加載速率下的變化規(guī)律。試驗(yàn)結(jié)果表明,不同腐蝕周期混凝土抗壓強(qiáng)度都隨應(yīng)變率的增加而增加,且腐蝕混凝土抗壓強(qiáng)度表現(xiàn)出更明顯的應(yīng)變率效應(yīng);而彈性模量都隨應(yīng)變率增加沒(méi)有顯著改變;關(guān)于峰值應(yīng)變,未腐蝕和腐蝕60天混凝土隨應(yīng)變率的增加而增加,腐蝕120天混凝土隨應(yīng)變率的增加先增大后減小;隨著應(yīng)變率增加,混凝土吸能能力

3、顯著增大,且相同應(yīng)變率下,吸能能力隨腐蝕周期增加而減小;破壞形態(tài)也表現(xiàn)出典型應(yīng)變率效應(yīng),且腐蝕時(shí)間越長(zhǎng)的混凝土,破壞越嚴(yán)重。
　　同時(shí)本文通過(guò)X射線衍射和SEM掃描電鏡等微觀測(cè)試方法分析不同腐蝕周期不同位置混凝土材料內(nèi)部物質(zhì)成分和形貌的變化。研究結(jié)果表明,隨著腐蝕進(jìn)行,鈣礬石晶體不斷增加,Ca(OH)2晶體不斷減少,而 CaSO4·2H2O晶體先減少后增加,內(nèi)部結(jié)構(gòu)也是先變得致密而后空隙和微裂紋增多,且不同位置處幾種晶體的變化規(guī)律

4、并不相同;微觀形貌以及礦物成分發(fā)生的變化,導(dǎo)致材料內(nèi)部自由水以更利于發(fā)生粘滯作用的分布存在,從而改變不同腐蝕周期混凝土材料的應(yīng)變率效應(yīng)。
　　最后本文在細(xì)觀尺度上把混凝土材料視為由骨料、砂漿和界面過(guò)渡區(qū)組成的多相材料,建立基于隨機(jī)骨料模型的混凝土細(xì)觀力學(xué)模型,借助大型有限元計(jì)算軟件ANSYS,對(duì)混凝土試件進(jìn)行單軸受壓力學(xué)性能研究,并探索腐蝕對(duì)混凝土抗壓力學(xué)性能的影響。研究結(jié)果顯示,界面過(guò)渡區(qū)是混凝土內(nèi)部最弱部位,對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度、