海洋腐蝕和凍融下的混凝土損傷機理研究

[摘要]本文就混凝土在海洋腐蝕和凍融狀態下的耐久性和物理性能展開研究，分析在該環境中氯離子的傳輸方向以及混凝土的最佳配合比，以提高混凝土在該環境下的物理性能和耐久性。以及研究海洋環境下混凝土相對動彈性模量與其他物理量的關系，宏觀分析孔結構凍融損傷對混凝土物理性質的影響。

[關鍵詞]混凝土；海洋腐蝕；凍融；耐久性；物理力學性能

1、海洋腐蝕與凍融對混凝土損傷的原因

就目前而言，混凝土仍舊是常用建筑物的廣泛材料，隨著國家大力倡導加快海洋利用的步伐以及大量人工島嶼的建立，混凝土的耐腐蝕問題受到了廣泛的研究，如何使混凝土在海洋環境下的耐久性提高，越來越受到土木學子們的廣泛關注。

據相關數據顯示，在土木工程領域我國每年因腐蝕造成的損失可達1800億～3600億元，其中大部分損失是因氯鹽腐蝕造成的。氯鹽腐蝕的環境有多種，其中海洋環境，除冰鹽環境，鹽堿湖環境是三種典型的氯鹽腐蝕環境。

海洋腐蝕對混凝土造成影響從根本上來說是由于海洋環境中的離子與混凝土反應造成的。其主要化學方程式如下：

Ca（OH）2+2NaCl=CaCl2+2Na++20H-

Ca（OH）2+MgCl2=CaCl2+Mg（OH）2

C3A+CaCl2+10H20=C3A CaCl2.1020

由此可知，海洋腐蝕對混凝土耐久性下降造成的影響主要由海洋中易發生反應的離子與混凝土發生反應造成的。反應產生的化臺物能夠對混凝土內部產生較大的預應力。

而凍融環境下而言，凍融作用下，混凝土材料內部會發生損傷，產生微裂紋，從而導致混凝土材料性能逐漸降低。主要表現為相對動彈性模量的下降、質量損失增大、抗壓抗拉強度的降低、彈性模量減小等，其中抗拉強度和抗彎強度反應最為敏感，當相對動彈性模量下降至60%時，抗拉強度和抗彎強度將下降51.3～67.0%。據相關研究發現，混凝土凍融破壞主要是因溫度正負交替變化，孔隙水發生交昔相變，產生交替拉壓應力，導致混凝土發生疲勞損傷。

2、氯離子對混凝土耐久性和物理力學性能的探究

本文中，將依托于大型實驗室，以混凝土試樣抗壓強度、彈性模量、氯離子擴散系數（自然擴散法）、細觀試驗指標（壓汞試驗及掃描電鏡試驗）作為混凝土的物理性能力學指標，從而探究在氯離子滲透下，混凝土耐久性的最佳有效配合比。

在常規的混凝土在海洋環境時，混凝土中的氨離子的移動有兩個過程，即溶液流動和溶質遷移。而在氯離子移動的這兩個移動的過程是互相影響的，混凝土周圍氯離子濃度改變會引起氯離子的遷移.而混凝土周圍溶液的移動也會影響氨離子的遷移。凍融作用對兩者的影響主要是孔隙度和擴散系數。而三者有一定的關系。