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浸泡与干湿循环对混凝土损伤的影响.pdf
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1、2 0 低温建筑技术 2 0 1 4年第 3期 ( 总第 1 8 9期) 浸泡与干湿循环对混凝土损伤的影响 张风泉 , 李文强 , 张立明 ( 1 延边公路工程质量监督站 吉林延边1 3 3 0 0 1 ; 2 安图县公路工程建设管理中心。 吉林延边1 3 3 6 0 0 ; 3 吉林交通职业技术学院 。 长 春1 3 0 0 1 2 ) 【 摘要】 研究了 C 3 0 、 C 5 0和 C 8 0 在盐湖卤 水长期浸泡和干湿循环环境下的损伤变化规律之间的关系, 分 析了试验环境与混凝土强度和腐蚀时间对相对动弹模量的影响, 建立混凝土的腐蚀时间与相对动弹模量及浸泡 与干湿循环的混凝土损伤的换算
2、方程。试验结果表明: 混凝土在干湿循环试验比长期浸泡环境强度损伤的更快。 混凝土构件 E : 强化的时间与混凝土构件强度等级为负相关关系。混凝土强度等级与损伤加速度 A , 和损伤速度 分别呈正指数和负指数函数关系, 混凝土强度等级与损伤加速度的换算系数 K 和损伤速度的换算系数 K 呈 指数函数关系, 可通过换算系数和浸泡损伤加速度 A 。 和损伤速度 预测干湿循环的混凝土的相对动弹模量。 【 关键词】 混凝土; 长期浸泡; 干湿循环; 相对动弹模量; 关系 【 中图分类号】 T U 5 2 8 0 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 ( 2 0 1 4 )
3、 0 3 0 0 2 0 0 3 在腐蚀环境下 , 腐蚀离子、 干湿循环和冻融循环 引起混凝土结构耐久性不足 的主要原 因 。国内外 学者广泛的研究了混凝土试件的耐久性试验, 选用的 腐蚀溶液大多是单一腐蚀溶液, 对混合溶液研究还不 多。金祖权 描述了混凝土试件在的硫酸盐和氯盐 复合溶液环境下混凝土试件的氯离子扩散规律和结 构损伤过程, 同时也研究了弯曲荷载 一 腐蚀溶液作用 下混凝土试件的氯离子扩散规律和结构损伤过程。 余红发 研究了六种典型混凝土试件在高浓度盐湖 卤水环境下条件下了混凝土试件的应力腐蚀和氯离 子扩散规律 , 并建立 的相应 的模 型。而实际工 程采用 的多是钢筋混凝土结构,
4、 研究混凝土构件的耐久性尤 为重要。文中以青海盐湖卤水为腐蚀溶液, 分别进行 长期浸泡和于湿循环环境 , 深入讨论强度等级和试验 环境对混凝土构件的强度损伤规律的影响, 并建立 了 长期浸泡试验环境与干湿循环环境的换算系数, 可用 浸泡环境数据预测干湿循环环境下强度损伤规律。 1 实验 ( 1 ) 原材料。湖北黄石水泥厂生产的华新牌 P I 5 2 5 硅酸盐水泥, 镇江谏壁电厂华源 I 级粉煤灰。 江苏江南粉磨公司生产的 $ 9 5级磨细矿渣 , 比表面积 4 6 1 I n k g 。胶凝材料化学成分见表 1 。兰州产河砂 , 区级配, 中砂细度模数为 2 5 。甘肃省临洮河 口产 石灰岩
5、碎石, 5 2 0 m m连续级配; 最大粒径 2 0 m r n 。饮 用水, 江苏省苏博特 P C A ( I ) 聚羧酸类 高性能减水 剂, 减水率达2 0 以上。 表 1 胶凝材料的化学成分 ( 2 ) 配合 比。试件尺寸 5 0 0 n l l n 1 0 0 r I l r fl 7 5 m m 棱柱体。矿物掺合料分别为: 硅灰掺 1 0 , 粉煤灰掺 量 3 0 , 矿 粉掺 量 5 0 。水 灰 比为 0 5 3 、 0 3 5和 0 2 3 。其配比及 2 8 d 抗压强度见表2 。 从青海察尔汗盐湖运回卤水, 到中科院青海盐湖 研究所进行等离子光谱测定化学成分件见表 3 。
6、 ( 3 ) 试验方法。文中使用的干湿循环制度: 恒 温6 0 烘箱烘 8 h , 室温下冷却 2 h , 浸泡 5 0 h ; 作为一次 干湿循环。于湿循环与长期浸泡试验同时开始。 相对动弹模量用北京康科瑞公司生产的 N M一 4 B 非金属超声波检测仪测定如图2所示。混凝土的相对 动弹模量可用下式计算 : E = =熹 式中, E 为相对动弹模量; 。 和 分别为混凝土 实验前的初始动弹模量和超声波波速 ; E 和 分别为 混凝 土在 t 时刻的动弹模量 和超声波波 速。参 照 国标 G B T 5 0 0 8 2 2 0 0 9 ( 普通混凝土长期性能和耐久性能 试验方法标准 当 E 降
7、低到 6 0 ; 质量损失率 达到 5 以上可认为混凝土已经发生应力破坏 , 详细测定 基金项 目 浙江省 n然科 学基金项 口( L YI 2 E 0 8 0 0 3 ) ; 浙江省科技汁划项 臼( 2 0 1 3 C 3 1 0 1 1 ) 张风泉等: 浸泡与干湿循环对混凝土损伤的影响 2 1 方法参考文献 6 。 表 2 混凝土配合比及抗压强度 总含量 化学成分 m g I 一 一 N a K M g 2 C a 2 C l 一 一 H c o ; c 0 ; 一 3 2 l 6 8 3 6 0 5 9 7 7 8 3 5 1 3 0 4 2 4 1 2 o 4 2 0 9 2 2 2
8、9 o 1 2 7 4 1 7 1 6 棱柱体试件为 5 0 0 ra m 1 0 0 m m 7 5 m m, 混凝土构 件标准养护 2 8 d 。测定好初始超声波值后 , 依次放置 在长期浸泡环境和干湿循环环境下。分别在 9 0 、 1 8 0 、 2 7 0 、 3 3 0 、 3 6 0 、 4 8 0 、 5 4 0 d测定各棱柱体的相对动弹模 量及质量损失 。 2试验结果 ( 1 ) 混凝土强度等级对混凝土构件的损伤规律 的影响。各混凝土在两种试验环境下 , 其相对动弹模 量 E : 变化规律如图 1 所示: 不同混凝土构件在相同的 试验环境下, 其相对动弹模量 变化规律是一致 的
9、。 可划分为两个阶段 : 相对动弹模量强化 阶段: 没有 反应的水泥继续水化, 混凝土构件孔隙、 缺陷处生成 腐蚀产生, 密实了混凝土结构。随着混凝土强度的增 大, 混凝土构件 E : 增加速率明显降低, 其达到最大值 的时间明显缩短。如图 1 ( a ) 所示: 在长期浸泡环境 下 , C 3 0混凝土构件 E : 在 3 9 0 d达到最大值, 增加 了 2 3 5 , C 5 0和 C 8 0经过 5 4 0 d的腐蚀, 还没达到最 大值 , 其中 C 5 0在5 4 0 d的 是 C 8 0的 1 0 2倍 ; 如图 l ( b ) 所示 : 在于湿循环环境下, C 3 0和 C 5
10、0分别在 2 7 0 d 和3 9 0 d混凝土构件 达到峰值, C 5 0到达 峰值的 时间是 C 3 0的 1 4 4倍 ; C 8 0经过 5 4 0 d的腐蚀还没有 达到峰值。相对动弹模量下降阶段: 混凝土水化减 缓 , 腐蚀产物填满孑 L 隙后,产生裂纹导致混凝 土孔壁 破坏,裂纹引发、 扩展 , 并最终导致混凝土构件破坏 , 例如在长期浸泡环境下 , C 3 0在 5 4 0 d 相对动弹模量 下降到 1 1 5 5 , 为最大值的0 9 4倍。 13 0 -C30 熬 -*-C30 。 。 9 0 0 2 0 0 4 1 ) 0 0 _ _ 2 0 0 一 枷 6 0 0 4 n
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