硫酸鹽腐蝕與荷載作用下混凝土基本力學性能試驗研究

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、抗壓強度與侵蝕齡期的關系進行研究。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、抗壓強度。在matlab中依據所得數據繪制圖像分析。結果表明，硫酸鹽腐蝕與荷載作用都會損傷混凝土的力學性能。

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 文獻標識碼：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境，通過擴散、滲透等作用侵入到混凝土內部，并與混凝土中水泥水化產物發生化學反應生成膨脹產物，使混凝土開裂，強度出現大幅度縮減。與此同時，考慮到混凝土自重較大，特別是道路、橋梁等結構還要承受一定的交通荷載，所以混凝土在實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境下開展的，忽視了混凝土在現實環境中需要承受荷載這一要素。最近幾年間，已有部分學者開始關注這個問題，并通過大量試驗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性能的影響，以及混凝土的損傷演化規律。

1 試驗方法

本文的試驗是將受軸向壓應力的混凝土構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，加載軸向壓應力。加載裝置利用預應力后張法原理，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、抗壓強度。

2 硫酸鹽侵蝕與載荷作用后混凝土基本力學性能

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%的應力水平下直接減小?；炷猎?%的應力水平下侵蝕至540天時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%的應力水平下，侵蝕至540天時只有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%應力水平下，侵蝕至540天時，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%的應力水平下抗壓強度隨著侵蝕齡期的增加，先增加后減小，而在15%應力水平下抗壓強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%應力水平下，抗壓強度隨著侵蝕齡期的增加先增加后減小，在30%的應力水平下，抗壓強度隨著侵蝕齡期的增加不斷減小。（圖4-6）

3 結論

本文針對硫酸鹽侵蝕與荷載共同作用下，混凝土的基本力學性能進行了研究，主要結論如下：①硫酸鹽侵蝕對混凝土的動彈性模量與抗壓強度有削弱作用，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度會出現一段加強階段但是隨著荷載的逐步增加，加強階段逐漸變短當荷載達到30%應力水平加強階段開始消失。

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