任逸飛

摘要： 本文針對混凝土在硫酸鹽與荷載耦合作用下，對相對動彈性模量、抗壓強(qiáng)度與侵蝕齡期的關(guān)系進(jìn)行研究。分別測出侵蝕90天、180天、360天、540天，混凝土的相對動彈性模量、抗壓強(qiáng)度。在matlab中依據(jù)所得數(shù)據(jù)繪制圖像分析。結(jié)果表明，硫酸鹽腐蝕與荷載作用都會損傷混凝土的力學(xué)性能。

Abstract： In view of the concrete under the action of sulfate and load coupling， this article studies the relationship between the relative dynamic elastic modulus， compressive strength and erosion age. The relative dynamic elastic modulus and compressive strength of concrete under erosion after 90 days， 180 days， 360 days and 540 days are respectively measured. The image is drawn in matlab based on the data obtained in the analysis. The results show that the sulfate corrosion and load effect will damage the mechanical performance of concrete.

關(guān)鍵詞： 混凝土；硫酸鹽腐蝕；長期荷載作用；擬合

Key words： concrete；sulfate corrosion；long-term load；fitting

中圖分類號：TU37 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）16-0222-02

0 引言

硫酸根離子廣泛存在于各種環(huán)境，通過擴(kuò)散、滲透等作用侵入到混凝土內(nèi)部，并與混凝土中水泥水化產(chǎn)物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成膨脹產(chǎn)物，使混凝土開裂，強(qiáng)度出現(xiàn)大幅度縮減。與此同時(shí)，考慮到混凝土自重較大，特別是道路、橋梁等結(jié)構(gòu)還要承受一定的交通荷載，所以混凝土在實(shí)際使用期間需要承受荷載和硫酸鹽腐蝕的雙重作用。以往的混凝土硫酸鹽侵蝕研究基本是集于在硫酸鹽單一因素環(huán)境下開展的，忽視了混凝土在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中需要承受荷載這一要素。最近幾年間，已有部分學(xué)者開始關(guān)注這個(gè)問題，并通過大量試驗(yàn)來分析混凝土長期承受荷載和硫酸鹽腐蝕的過程中性能的變化趨勢。

本文主要研究荷載-硫酸鹽侵蝕雙因素耦合作用對混凝土材料力學(xué)性能的影響，以及混凝土的損傷演化規(guī)律。

1 試驗(yàn)方法

本文的試驗(yàn)是將受軸向壓應(yīng)力的混凝土構(gòu)件放置于硫酸鹽溶液中。也就是在硫酸鹽溶液侵蝕混凝土的同時(shí)，加載軸向壓應(yīng)力。加載裝置利用預(yù)應(yīng)力后張法原理，通過擰緊螺母壓縮彈簧對混凝土施加荷載。測出90天、180天、360天、540天，混凝土的動彈性相對模量、抗壓強(qiáng)度。

2 硫酸鹽侵蝕與載荷作用后混凝土基本力學(xué)性能

2.1 相對動彈性模量隨著侵蝕齡期的變化情況

混凝土在1%濃度的硫酸鹽溶液，在0%與15%的應(yīng)力水平下相對動彈性模量隨著侵蝕齡期的增加而增加，而在30%的應(yīng)力水平下，相對動彈性模量隨著侵蝕齡期的增加先增加后減小?；炷猎?%和10%濃度的硫酸鹽溶液，在0%與15%的應(yīng)力水平下相對動彈性模量隨著侵蝕齡期的增加先增加后減小，在30%的應(yīng)力水平下直接減小?；炷猎?%的應(yīng)力水平下侵蝕至540天時(shí)所有濃度下的混凝土的動彈性模量都沒有小于初始值；在15%的應(yīng)力水平下，侵蝕至540天時(shí)只有10%濃度的硫酸鹽溶液中混凝土的相對動彈性模量小于初始值；在30%應(yīng)力水平下，侵蝕至540天時(shí)，所有濃度的硫酸鹽溶液中混凝土的相對動彈性模量都小于初始值。（圖1-3）

2.2 不同硫酸鹽溶液濃度下，抗壓強(qiáng)度隨著侵蝕齡期的變化

混凝土在1%濃度的硫酸鹽溶液中，在0%和30%的應(yīng)力水平下抗壓強(qiáng)度隨著侵蝕齡期的增加，先增加后減小，而在15%應(yīng)力水平下抗壓強(qiáng)度隨著侵蝕齡期的增加而增加?；炷猎?%濃度的硫酸鹽溶液中，抗壓強(qiáng)度均隨著侵蝕齡期的增加先增加后減小?；炷猎?0%濃度的硫酸鹽溶液中，在0%和15%應(yīng)力水平下，抗壓強(qiáng)度隨著侵蝕齡期的增加先增加后減小，在30%的應(yīng)力水平下，抗壓強(qiáng)度隨著侵蝕齡期的增加不斷減小。（圖4-6）

3 結(jié)論

本文針對硫酸鹽侵蝕與荷載共同作用下，混凝土的基本力學(xué)性能進(jìn)行了研究，主要結(jié)論如下：①硫酸鹽侵蝕對混凝土的動彈性模量與抗壓強(qiáng)度有削弱作用，并且硫酸鹽濃度越大削弱作用越明顯。②低荷載作用下，混凝土的動彈性模量與抗壓強(qiáng)度會出現(xiàn)一段加強(qiáng)階段但是隨著荷載的逐步增加，加強(qiáng)階段逐漸變短當(dāng)荷載達(dá)到30%應(yīng)力水平加強(qiáng)階段開始消失。

參考文獻(xiàn)：

[1]關(guān)博文.交變荷載與硫酸鹽腐蝕作用下水泥混凝土疲勞損傷機(jī)制[D].長安大學(xué)，2012，U416.216.

[2]周飛鵬.混凝土的酸雨腐蝕模型研究[D].大連理工大學(xué)，2005，TU528.

[3]吳公勛.基于硫酸鹽侵蝕的混凝土基本性能退化規(guī)律研究[D].安徽理工大學(xué)，2011，TU528.0.

[4]梁詠寧，袁迎曙.硫酸鹽腐蝕后混凝土單軸受壓本構(gòu)關(guān)系[J].哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，40（4）：532-535.

[5]HuangB，and Qian C X.Experiment study of chemo-mechanical coupling behavior of leached concrete[J].Construction and Building Materials，2011，25（5）：2649-2654.

[6]黃河損傷理論在腐燭混凝土力學(xué)性能研宄中的應(yīng)用[D].重慶：重慶大學(xué)，2004.