畢景瑤，汪建平，周麗娜，3*，丁 浩

(1.新疆大學(xué) 建筑工程學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830017；2.中鐵一局集團(tuán)建筑安裝工程有限公司，陜西 西安 710043；3.新疆土木工程技術(shù)研究中心，新疆 烏魯木齊 830017)

海洋環(huán)境、內(nèi)陸鹽湖和鹽堿地都包括氯鹽、硫酸鹽在內(nèi)的混合鹽，這些區(qū)域分布著大量的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，包括工業(yè)和民用建筑、橋梁、隧道、礦井以及水利、海港等土木工程，該環(huán)境下服役的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)不可避免地發(fā)生腐蝕、開裂、銹脹隆起和鋼筋銹蝕等耐久性病害，導(dǎo)致其承載能力顯著下降，結(jié)構(gòu)逐步“酥化”，造成建筑結(jié)構(gòu)功能性損傷[1-2]。依據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 50476—2019)規(guī)定，新疆鹽漬地區(qū)混凝土建筑物構(gòu)筑物所處環(huán)境作用等級(jí)在凍融及化學(xué)腐蝕類別中均歸為非常嚴(yán)重等級(jí)。該地區(qū)特殊的氣候和地理環(huán)境導(dǎo)致水利建筑物和構(gòu)筑物面臨更為復(fù)雜的溫度、濕度、復(fù)合鹽種類、濃度和軟水侵蝕的耦合作用，化學(xué)侵蝕交互凍融作用對(duì)于對(duì)其耐久性提出更高的要求，尤其是氯鹽與硫酸鹽侵蝕機(jī)理影響因素較多，二者耦合作用下的耐久性損傷機(jī)理尚不明確，因此揭示新疆鹽漬地區(qū)服役環(huán)境下水工混凝土臨界損傷狀態(tài)對(duì)于保障基礎(chǔ)設(shè)施工程的安全耐久至關(guān)重要。

礦渣和粉煤灰均以玻璃態(tài)結(jié)構(gòu)為主，含鈣量較低，但兩種材料對(duì)水泥基材料的抗硫酸鈉侵蝕性能發(fā)揮作用不同，粉煤灰可以提高其抗酸鹽侵蝕性能，而礦渣對(duì)水泥基材料的抗硫酸鹽侵蝕性能有不利影響[3-4]。摻加礦物摻合料降低了C3A含量，且火山灰反應(yīng)消耗了大量的水化產(chǎn)物氫氧化鈣，摻合料的微集料填充效應(yīng)提高了試件的密實(shí)度，降低了孔隙率和有害離子的侵入速度[5]。 目前，已有研究集中在氯鹽侵蝕產(chǎn)物Friedel鹽的穩(wěn)定性影響因素[6]或者不同種類混凝土的硫酸鹽損傷規(guī)律[7-11]。礦物摻合料的物理性能和化學(xué)成分對(duì)混凝土的水化過程、工作性能、力學(xué)性能及耐久性能影響顯著，不同礦物摻合料在混凝土體系中發(fā)揮的作用有區(qū)別，隨著現(xiàn)代土木工程朝著超高層、大跨度發(fā)展，以及極端環(huán)境的高耐久和低碳化混凝土的需求，多種礦物摻合料復(fù)摻是提升混凝土性能的有效方法[12]。

強(qiáng)度是土木工程結(jié)構(gòu)對(duì)材料的基本要求，混凝土力學(xué)性能與彈性模量、抗?jié)B性、耐久性等難以測量的主要性能具有直接關(guān)系，因此常用強(qiáng)度數(shù)據(jù)推斷混凝土其他性能的優(yōu)劣程度[12]。文獻(xiàn)研究表明，混凝土立方體抗壓強(qiáng)度較高，具有很好的穩(wěn)定性，但軸心抗壓強(qiáng)度更符合工程實(shí)際。劈裂抗拉強(qiáng)度是衡量混凝土抗裂能力的指標(biāo)。應(yīng)力應(yīng)變?nèi)€能較為全面的分析混凝土的各階段的變形和結(jié)構(gòu)承載力情況。基于此，本文對(duì)現(xiàn)有的鹽類侵蝕試驗(yàn)數(shù)據(jù)，從混凝土的抗壓強(qiáng)度、劈裂抗拉強(qiáng)度和峰值應(yīng)力與峰值應(yīng)變探究鹽類侵蝕混凝土力學(xué)性能的變化規(guī)律，以期對(duì)鹽漬環(huán)境下混凝土耐久性損傷評(píng)估與預(yù)測提供新思路。

本文圖中用到試驗(yàn)編碼意義見表1。

表1 試驗(yàn)代碼匯總

1 硫酸鹽侵蝕混凝土力學(xué)性能影響規(guī)律

根據(jù)目前統(tǒng)計(jì)的文獻(xiàn)，硫酸鹽侵蝕的濃度設(shè)定一般選取10%和5%，本節(jié)分別從10%硫酸鈉溶液和5%的硫酸鈉溶液中將侵蝕周期較為一致的數(shù)據(jù)歸納分析其單一硫酸鹽侵蝕與氯鹽-硫酸鹽復(fù)合侵蝕后混凝土力學(xué)性能的變化規(guī)律。

1.1 抗壓強(qiáng)度

圖1為10%硫酸鈉溶液侵蝕下侵蝕制度、水膠比及礦物摻合料對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度影響規(guī)律[13-15]。從圖中可以看出，無論是全浸泡還是干濕循環(huán)制度下，混凝土抗壓強(qiáng)度大致為先上升后下降的情況。水膠比在0.35左右時(shí)，混凝土的初始強(qiáng)度較大，強(qiáng)度提升明顯，強(qiáng)度下降較為明顯；摻礦粉混凝土強(qiáng)度較素混凝土和摻粉煤灰混凝土有明顯的提升，摻加粉煤灰和礦粉減緩了硫酸鹽侵蝕混凝土抗壓強(qiáng)度的下降程度，但單摻粉煤灰的混凝土后期抗壓強(qiáng)度有很大變化，可能是因?yàn)榉勖夯覔搅窟^大，使混凝土變得酥脆，加快了破壞進(jìn)程。將粉煤灰和礦粉復(fù)摻進(jìn)混凝土，在前中期試塊的抗壓強(qiáng)度一直在增長，說明礦物摻合料復(fù)摻對(duì)于混凝土抗壓強(qiáng)度的改善有良好的作用。水膠比在0.45左右時(shí)，混凝土的初始強(qiáng)度較小，摻加粉煤灰對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度影響不明顯，最大強(qiáng)度值的出現(xiàn)時(shí)間明顯晚于水膠比0.35組混凝土，說明礦物摻合料對(duì)硫酸鹽侵蝕過程中混凝土的力學(xué)性能改善效果取決于其自身的性能。

圖1 10%硫酸鈉溶液侵蝕不同類型混凝土抗壓強(qiáng)度變化規(guī)律

在考慮水膠比、侵蝕方式和摻料種類的因素，結(jié)合上述的強(qiáng)度變化，可以得出水膠比對(duì)混凝土的初始抗壓強(qiáng)度有很大影響，水膠比越小，在前中期抗壓強(qiáng)度提升的幅度越大；干濕循環(huán)相較于浸泡，明顯增強(qiáng)了硫酸鹽對(duì)混凝土的侵蝕，原因在于干濕循環(huán)的侵蝕方式有利于混凝土孔隙的發(fā)展；在一定水膠比范圍內(nèi)，粉煤灰或者礦粉的摻加可以顯著提升混凝土的強(qiáng)度、延緩混凝土劣化進(jìn)程，二者復(fù)摻的效果優(yōu)于單摻，且從侵蝕后期數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，摻加粉煤灰的效果不如摻加礦粉的效果好。

圖2為5%硫酸鈉溶液侵蝕水膠比0.40的不同玄武巖纖維摻量混凝土抗壓強(qiáng)度的變化曲線[16]。由圖可知，隨著侵蝕齡期的增長，混凝土抗壓強(qiáng)度大致為先上升后下降，但不同侵蝕方式、干濕循環(huán)周期和玄武巖纖維摻量下侵蝕混凝土強(qiáng)度最大值出現(xiàn)的時(shí)間存在差異。分析結(jié)果表明，長期浸泡的混凝土初期的抗壓強(qiáng)度提升最快，其次是干濕循環(huán)周期為15 d的試塊、干濕循環(huán)周期為30 d的試塊，最后為干濕循環(huán)周期為1 d的試塊；在前中期，干濕循環(huán)的試塊抗壓強(qiáng)度下降速率明顯快于長期浸泡的試塊，說明干濕循環(huán)對(duì)混凝土的侵蝕更快，且循環(huán)周期越小，侵蝕越厲害；初期上升較慢是因?yàn)榛炷量紫督Y(jié)構(gòu)還未出現(xiàn)損傷，混凝土內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)沒有持續(xù)進(jìn)行。粉煤灰摻量為20%時(shí)，玄武巖纖維的摻量在0.2%的情況下混凝土的抗壓強(qiáng)度提升最大，抗侵蝕效果最好。

圖2 5%硫酸鈉溶液侵蝕條件下玄武巖纖維復(fù)摻粉煤灰混凝土抗壓強(qiáng)度變化曲線

1.2 劈裂抗拉強(qiáng)度

硫酸鹽侵蝕早期造成的表面損傷用拉力測試評(píng)估是較為明顯的，它能反映混凝土的抗裂能力。圖3為5%硫酸鈉溶液浸泡不同類型混凝土劈裂抗拉強(qiáng)度的變化情況。從圖3可以看出，在5%硫酸鈉溶液中，混凝土劈裂抗拉強(qiáng)度的變化規(guī)律與抗壓強(qiáng)度的變化規(guī)律相似，均有小段提升，隨后下降。對(duì)比同一水膠比和相同侵蝕制度，可以發(fā)現(xiàn)PVA纖維的摻加對(duì)于劈裂抗拉強(qiáng)度的提升相較于粉煤灰有明顯的提高，說明PVA纖維的摻加對(duì)于混凝土內(nèi)部的黏固作用很大，增強(qiáng)骨料之間的拉結(jié)；當(dāng)PVA纖維摻量在2%時(shí)，混凝土的劈裂抗拉強(qiáng)度提升最大，當(dāng)摻量繼續(xù)增加時(shí)對(duì)混凝土劈裂抗拉強(qiáng)度的提升效果減小，說明在一定范圍內(nèi)，PVA纖維的使用能有效延緩混凝土的劣化。

圖3 5%硫酸鈉溶液侵蝕不同類型混凝土劈裂抗拉強(qiáng)度[17-18]變化曲線

此外，PVA纖維組整體的強(qiáng)度變化較為平緩，粉煤灰組的強(qiáng)度變化較為明顯，可能與混凝土的密實(shí)度有關(guān)，二者都能改善混凝土的孔隙結(jié)構(gòu)，細(xì)化密實(shí)孔隙，但隨著侵蝕的發(fā)生，孔隙不斷發(fā)展，加速侵蝕，PVA纖維之間的橋接作用能有效延緩裂縫的發(fā)展[17]，所以硫酸鹽侵蝕產(chǎn)物吸水膨脹提供的強(qiáng)度有限，直至超過纖維和混凝土自身的拉應(yīng)力，試塊在后期才有一個(gè)較為明顯的下降段。粉煤灰的摻加在一定程度上密實(shí)了混凝土，提升了其強(qiáng)度，但不能延緩裂縫的發(fā)展，侵蝕嚴(yán)重時(shí)混凝土易酥脆，所以強(qiáng)度提升得快，但劣化得也快。

1.3 單軸受壓峰值應(yīng)力

單軸受壓峰值應(yīng)力的大小表征混凝土的耐久性和強(qiáng)度，確?；炷恋陌踩院涂煽啃浴D4為10%硫酸鈉溶液侵蝕不同摻量粉煤灰混凝土峰值應(yīng)力的變化情況[12，18]。

圖4 10%硫酸鈉溶液侵蝕不同類型混凝土峰值應(yīng)力變化曲線

從圖4可以看出，在10%硫酸鈉溶液侵蝕的情況下，混凝土的峰值應(yīng)力變化大致為先上升后下降的情況，與混凝土抗壓強(qiáng)度的變化規(guī)律相似，但水平應(yīng)力軸壓荷載比例在60%時(shí)，混凝土的峰值應(yīng)力一直在快速下降，說明荷載與硫酸鹽侵蝕耦合作用加快了混凝土力學(xué)性能的損傷。

當(dāng)水膠比為0.47左右時(shí)，荷載作用對(duì)混凝土峰值應(yīng)力的影響隨著侵蝕齡期的增長略有提升再下降，但荷載比例越大，中后期混凝土的峰值應(yīng)力下降越多。施加荷載會(huì)密實(shí)混凝土，對(duì)混凝土的強(qiáng)度提升有一定作用，同時(shí)也能延緩硫酸鹽侵蝕混凝土，但荷載過大時(shí)會(huì)導(dǎo)致混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的破壞，產(chǎn)生微小裂縫，促進(jìn)硫酸鹽的侵蝕，且荷載比例越大，促進(jìn)效果越明顯，混凝土劣化越快。無荷載混凝土在侵蝕后期峰值應(yīng)力下降幅度比荷載比例為30%的大，說明一定的外部荷載對(duì)硫酸鹽侵蝕混凝土的變形具有抑制作用。綜上所述，荷載比例在30%和45%時(shí)，對(duì)延緩混凝土的劣化有一定的正反饋，其中荷載比例在30%時(shí)，效果最好。荷載比例在60%時(shí)，呈現(xiàn)負(fù)反饋的作用，導(dǎo)致混凝土劣化加速。

圖5為5%硫酸鈉溶液浸泡不同齡期混凝土峰值應(yīng)力的變化情況[14，19-20]。從圖5中可以看出，硫酸鹽侵蝕對(duì)混凝土的峰值應(yīng)力有一定的影響，在荷載-硫酸侵蝕-長期浸泡的耦合作用下的試塊，初期峰值應(yīng)力值不大，其變化規(guī)律與圖4大致相同，但變化幅度<10%硫酸鈉溶液，說明溶液濃度對(duì)鹽類侵蝕混凝土強(qiáng)度的影響較大。

圖5 5%硫酸鈉溶液侵蝕不同類型混凝土峰值應(yīng)力變化規(guī)律

水膠比為0.52的普通混凝土在硫酸鹽侵蝕過程中出現(xiàn)了2個(gè)峰值應(yīng)力，且第一個(gè)峰值提高幅度較大，可能是因?yàn)榕蛎浨治g產(chǎn)物的快速積累，導(dǎo)致強(qiáng)度增加；峰值應(yīng)力二次提升的原因可能是混凝土出現(xiàn)損傷后孔隙發(fā)展過程中持續(xù)生成的水化產(chǎn)物填充，密實(shí)了混凝土，強(qiáng)度二次提升；水膠比為0.47時(shí)，也呈現(xiàn)這樣的趨勢，但由于混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)更密實(shí)，抵抗了強(qiáng)度下降，當(dāng)達(dá)到最大抵抗能力后，混凝土開始出現(xiàn)劣化。水膠比為0.42時(shí)，普通混凝土最大值出現(xiàn)的時(shí)間晚于0.52和0.47的普通混凝土，說明水膠比越小，混凝土內(nèi)部之間的黏結(jié)度越大，反而有利于延緩硫酸鹽的侵蝕混凝土，水膠比在一定范圍時(shí)，混凝土的黏結(jié)度好，孔隙結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，達(dá)到延緩侵蝕的作用。粉煤灰的摻加使得混凝土的初始峰值應(yīng)力反而變小，后期峰值應(yīng)力的下降也快于單摻纖維的混凝土，說明礦物摻合料和纖維之間的相互作用存在臨界值。

1.4 單軸受壓峰值應(yīng)變

圖6為10%硫酸鈉溶液干濕循環(huán)下不同類型混凝土峰值應(yīng)變的變化情況[19，21]。由圖可知，10%硫酸鈉溶液中，隨著侵蝕時(shí)間的增加，峰值應(yīng)變與強(qiáng)度的變化相反，先下降后上升，但其變化規(guī)律是一致的。隨著侵蝕產(chǎn)物的生成不斷填充孔隙，強(qiáng)度有所提升，對(duì)應(yīng)的峰值應(yīng)變降低，但隨著侵蝕物質(zhì)的積累，裂縫開始發(fā)展，混凝土不斷劣化，變形量也快速增加。

圖6 10%硫酸鈉溶液干濕循環(huán)下不同類型混凝土峰值應(yīng)變曲線

對(duì)比礦物摻合料和纖維摻量對(duì)侵蝕混凝土峰值應(yīng)變的影響，可以發(fā)現(xiàn)，普通混凝土的峰值應(yīng)變發(fā)展最快，其次是摻有纖維的混凝土，最后是雙摻纖維和粉煤灰的混凝土峰值應(yīng)變發(fā)展最慢。說明纖維與粉煤灰雙摻可以優(yōu)勢互補(bǔ)，對(duì)混凝土的性能提升較大。單摻纖維對(duì)前期的峰值應(yīng)變發(fā)展有較大影響，但后期劣化速度加快。

圖7為不同荷載對(duì)5%硫酸鈉溶液浸泡粉煤灰混凝土峰值應(yīng)變的影響化情況[14，22]。從圖7中可以看出，混凝土的峰值應(yīng)變隨侵蝕齡期呈上升趨勢，前期增長速率較慢，中后期增長速率較快，原因在于侵蝕中后期混凝土內(nèi)部出現(xiàn)損傷，開始不斷劣化?？傮w來看，荷載施加能明顯抑制變形，但荷載過大，對(duì)于變形的抑制效果反而不如無荷載的混凝土。對(duì)比圖6和圖7可以發(fā)現(xiàn)，外加荷載使得硫酸鹽侵蝕破壞對(duì)混凝土峰值應(yīng)變的規(guī)律不同，證實(shí)了荷載作用在一定程度上可以影響改善混凝土內(nèi)部的微觀裂縫和膨脹侵蝕產(chǎn)物造成的變形規(guī)律。

圖7 不同荷載作用下5%硫酸鈉溶液浸泡粉煤灰混凝土的峰值應(yīng)變曲線

2 復(fù)合鹽侵蝕混凝土力學(xué)性能影響規(guī)律

復(fù)合鹽耦合侵蝕混凝土較硫酸鹽侵蝕混凝土的情況更復(fù)雜，因?yàn)榱蛩猁}和氯鹽的交互作用產(chǎn)生了超疊加的效應(yīng)，造成混凝土的性能變化規(guī)律的探究過程復(fù)雜。

2.1 抗壓強(qiáng)度

圖8為0.40水膠比不同復(fù)合鹽溶液濃度的纖維混凝土抗壓強(qiáng)度的變化情況[23-24]。從圖8中可以看出，從不同組中纖維混凝土抗壓強(qiáng)度的變化可以發(fā)現(xiàn)，每組試塊的變化趨勢大致相同，都是先上升后下降，前期混凝土的強(qiáng)度提升較為平緩，但中后期開始快速增加，且都在侵蝕齡期210 d時(shí)達(dá)到最大值。在圖中還可以得出，在5%的硫酸鈉溶液中，抗壓強(qiáng)度是混雜纖維混凝土>鋼纖維混凝土>PF纖維混凝土。在復(fù)合鹽侵蝕過程中，摻量為0.7%的PF纖維對(duì)于混凝土的抗壓強(qiáng)度的提升有一個(gè)快速上升期，但隨之又會(huì)快速下降，且隨著溶液濃度的提高，抗壓強(qiáng)度的增加越快。從材料因素分析，摻加纖維能有效延緩混凝土裂縫的出現(xiàn)和發(fā)展，是因?yàn)閾郊永w維改善了混凝土孔隙結(jié)構(gòu)，使其與混凝土的界面黏結(jié)能力提升以及纖維之間的橋接作用，達(dá)到增韌緩裂的作用，從而延緩了混凝土的劣化。前期抗壓強(qiáng)度增加平緩是因?yàn)榛炷两Y(jié)構(gòu)還是良好的，阻礙了離子的擴(kuò)散，對(duì)強(qiáng)度的影響不大。纖維的使用在中后期明顯提高了混凝土的抗壓強(qiáng)度，且鋼纖維對(duì)抗壓強(qiáng)度的提升更為明顯。

圖8 0.40水膠比不同復(fù)合鹽溶液濃度的不同纖維混凝土抗壓強(qiáng)度變化規(guī)律

基于5%硫酸鈉溶液下，氯離子濃度變化對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響分析，硫酸鹽與氯鹽的耦合侵蝕過程是復(fù)雜的競爭關(guān)系，也是相互促進(jìn)和抑制的過程。PF摻量為0.7%的混凝土抗壓強(qiáng)度隨著氯鹽濃度的增加影響程度越大。由圖可知，復(fù)合鹽溶液中浸泡混凝土的抗壓強(qiáng)度增加較為平緩，說明侵蝕較為緩慢，有少量物質(zhì)沉積填充了孔隙。氯離子濃度為10%時(shí)，強(qiáng)度提升較其他兩組提升較大，說明10%的氯離子濃度對(duì)于硫酸根離子的促進(jìn)作用最明顯，反應(yīng)生成物沉積程度大。在中期，混凝土抗壓強(qiáng)度驟然上升，氯離子濃度越高，抗壓強(qiáng)度上升越大。因?yàn)槁入x子濃度越大，混凝土內(nèi)部發(fā)生反應(yīng)生成的Friedel鹽越多，自由氯離子的濃度降低，F(xiàn)riedel鹽的穩(wěn)定性越好。同時(shí)纖維分擔(dān)了部分應(yīng)力，使得膨脹侵蝕產(chǎn)物繼續(xù)生成，增加了混凝土的密實(shí)度，混凝土強(qiáng)度得到二次提升，但混凝土結(jié)構(gòu)還是遭到破壞，所以后期劣化較快。

2.2 劈裂抗拉強(qiáng)度

圖9為復(fù)合鹽侵蝕中混凝土劈裂抗拉強(qiáng)度隨侵蝕齡期的變化情況[24-25]。從圖9中可以看出，水膠比相近，其劈裂抗拉強(qiáng)度的變化并不相同，再生粗骨料取代率為50%的混凝土，在復(fù)合鹽侵蝕下混凝土的劈裂抗拉強(qiáng)度呈現(xiàn)下降趨勢；使用聚丙烯醇纖維的混凝土，劈裂抗拉強(qiáng)度呈先上升后下降的趨勢。使用再生粗骨料能顯著提升混凝土的劈裂抗拉強(qiáng)度，其初始劈裂抗拉強(qiáng)度約在10MPa，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于PF纖維混凝土的劈裂抗拉強(qiáng)度值，但經(jīng)過硫酸鹽-鎂鹽-氯鹽的多重侵蝕后再生骨料混凝土的劈裂抗拉強(qiáng)度直線下降；摻加PF纖維的試塊在初期對(duì)強(qiáng)度的提升并無影響，直到膨脹物質(zhì)處于完全積累的狀態(tài)時(shí)，PF纖維抵抗了一部分的拉應(yīng)力，延緩了復(fù)合鹽侵蝕的進(jìn)程。

圖9 復(fù)合鹽侵蝕不同類型混凝土劈裂抗拉強(qiáng)度變化曲線

考慮氯鹽與硫酸鹽耦合作用對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響，可以發(fā)現(xiàn)氯鹽濃度在5%和10%時(shí)，能有效抑制硫酸鹽的侵蝕，但氯離子濃度在15%時(shí)，出現(xiàn)促進(jìn)硫酸鹽侵蝕和強(qiáng)度二次提升的現(xiàn)象，說明離子濃度對(duì)氯離子和硫酸根離子之間的競爭關(guān)系不只是抑制也有促進(jìn)[25]。

2.3 峰值應(yīng)力與峰值應(yīng)變

圖10為不同復(fù)合鹽侵蝕與凍融耦合作用下混凝土峰值應(yīng)力隨凍融循環(huán)次數(shù)的變化情況[26-27]。

圖10 復(fù)合鹽凍融侵蝕下混凝土峰值應(yīng)力變化曲線

從圖10中可以看出，混凝土在凍融-復(fù)合鹽侵蝕條件下，峰值應(yīng)力下降較快，呈下降趨勢。對(duì)比水膠比為0.49的C40再生混凝土在不同濃度的復(fù)合鹽溶液中的變化，可以發(fā)現(xiàn)峰值應(yīng)力下降速度為：濃度為3.7%的復(fù)合鹽溶液(一倍基準(zhǔn)濃度)<濃度為7.4%的復(fù)合鹽溶液(二倍基準(zhǔn)濃度)<濃度為11.1%的復(fù)合鹽溶液(三倍基準(zhǔn)濃度)。

再生骨料的使用和強(qiáng)度等級(jí)對(duì)于混凝土峰值應(yīng)力的提升是較為明顯的，在圖中有四組曲線重合程度較高的曲線，分別為水膠比為0.42和水膠比為0.46的C50混凝土、水膠比為0.49和水膠比為0.64的C40混凝土、水膠比為0.77的C30再生混凝土和水膠比為0.39的C40普通混凝土、水膠比為0.65的C30再生混凝土和水膠比為0.49的C40普通混凝土，可以發(fā)現(xiàn)再生粗骨料的添加使得水膠比對(duì)混凝土的峰值應(yīng)力影響程度變小，但再生粗骨料的添加使得峰值應(yīng)力得到很大提升，水膠比0.49使用40%再生骨料代替普通骨料的C40混凝土初始峰值應(yīng)力增加了20%。在凍融-復(fù)合鹽侵蝕破壞早期再生混凝土的強(qiáng)度有提升，但由于凍融破壞加劇混凝土內(nèi)部損傷，有利于復(fù)合鹽離子的傳輸，因此在中后期各組混凝土峰值應(yīng)力快速下降，說明在凍融-侵蝕的條件下，凍融有利于侵蝕的發(fā)生。

圖11為不同復(fù)合鹽侵蝕與凍融耦合作用下混凝土峰值應(yīng)變隨凍融循環(huán)次數(shù)的變化情況[26，28]。從圖11中可以看出，混凝土在凍融-復(fù)合鹽侵蝕條件下，峰值應(yīng)變呈現(xiàn)上升趨勢。對(duì)比水膠比為0.49的C40再生混凝土在不同濃度的復(fù)合鹽溶液中的變化，可以發(fā)現(xiàn)峰值應(yīng)變上升速度為：濃度為3.7%的復(fù)合鹽溶液(一倍基準(zhǔn)濃度)<濃度為7.4%的復(fù)合鹽溶液(二倍基準(zhǔn)濃度)<濃度為11.1%的復(fù)合鹽溶液(三倍基準(zhǔn)濃度)。

圖11 復(fù)合鹽凍融侵蝕下混凝土峰值應(yīng)變變化曲線

再生粗骨料的使用和強(qiáng)度等級(jí)對(duì)于混凝土形變的抑制程度在前期大致相同，在中后期才體現(xiàn)出明顯差距，在中后期中應(yīng)變上升較快的依次為：0.49-DR-ZSC40-FH11.1>0.65-DR-ZSC30-FH3.7>0.49-DR-PTC40-FH3.7>0.49-DR-ZSC40-FH3.7；通過對(duì)比發(fā)現(xiàn)，復(fù)合鹽溶液濃度對(duì)混凝土的變形影響最大，其次是再生粗骨料的影響，最后是混凝土強(qiáng)度等級(jí)的影響。

此外，凍融破壞有利于混凝土裂縫的發(fā)展，加快侵蝕速度，但粗骨料的添加能抑制混凝土的劣化。

3 單一鹽與復(fù)合鹽侵蝕下的力學(xué)性能對(duì)比分析

圖12為干濕循環(huán)制度下單一鹽類侵蝕和復(fù)合鹽類侵蝕對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響規(guī)律[15，27]。由圖可以看出，在干濕循環(huán)的條件下，普通素混凝土在單一鹽或復(fù)合鹽侵蝕下的抗壓強(qiáng)度變化對(duì)比發(fā)現(xiàn)，抗壓強(qiáng)度變化先上升后下降，水膠比對(duì)混凝土的強(qiáng)度影響較大，水膠比越小，初始強(qiáng)度值越大。侵蝕程度大小為：10%的硫酸鈉溶液>復(fù)合鹽溶液>清水組；說明單一硫酸鹽的侵蝕危害較復(fù)合鹽侵蝕的危害更大，對(duì)混凝土侵蝕破壞的程度愈快。

圖12 單一鹽和復(fù)合鹽侵蝕下混凝土抗壓強(qiáng)度變化曲線

4 結(jié) 論

(1) 在10%、5%的硫酸鈉溶液和復(fù)合鹽溶液侵蝕下，混凝土抗壓強(qiáng)度、劈裂抗拉強(qiáng)度和峰值應(yīng)力的變化規(guī)律大致相似，呈先上升后下降。鹽類侵蝕混凝土力學(xué)性能上升段和下降段的速率及最大值與侵蝕方式、摻合料種類及其數(shù)量、鹽類濃度等因素息息相關(guān)。

(2) 氯鹽濃度不同時(shí)，復(fù)合鹽侵蝕后混凝土力學(xué)性能的發(fā)展歷程不同，說明氯鹽對(duì)混凝土硫酸鹽侵蝕發(fā)揮的作用存在臨界值。

(3) 再生骨料混凝土是當(dāng)前雙碳目標(biāo)下的研究熱點(diǎn)，其力學(xué)性能及耐久性能的研究較多，但針對(duì)鹽類侵蝕的損傷機(jī)理及改善措施仍存在不足和空白。此外，通過歸納鹽類侵蝕混凝土力學(xué)性能的損傷規(guī)律可知，提升混凝土早期強(qiáng)度及改善其變形能力均可改善其抗鹽類侵蝕能力。