冻融和腐蚀因素作用下混凝土的损伤劣化参数分析.pdf

第 2 8卷 第 4期 2 0 1 1年 1 2月 建筑科 学与工程 学报 J o u r n a l o f Ar c h i t e c t u r e a n d C i v i l E n g i n e e r i n g Vo 1 2 8 NO 4 De c 2 01 1 文 章 编 号 ： 1 6 7 3 2 0 4 9 ( 2 0 1 1 ) 0 4 0 0 0 1 0 8 冻 融和腐蚀 因素作用 下混凝土 的损伤 劣化参数分析 余红发 ， 孙 伟 ， 麻 海燕 ， 张云升 ， 王甲春 。 ， 陈树 东 ( 1 南京航空航天大学 土木工程 系， 江苏 南京2 1 0 0 1 6 ； 2 东南大学 材料科学 与工程学院， 江苏 南京2 1 0 0 9 6 ； 3 厦门理工学院 建筑工程系 ， 福建 厦门 3 6 1 0 2 4 ； 4 浙江建设职业技术学院 建筑工程系， 浙 江 杭州 3 1 1 2 3 1 ) 摘 要 ： 通过 混凝 土在 冻 融和腐 蚀等 单一 和 多重 因素作 用 下 大量 、 系统 的耐 久性 试 验 ， 得 到 混凝 土 损 伤初速度( I DV) 和损伤加速度( D A) 等损伤劣化参数的基本数据库 ； 采用 S P S S 1 0 0软件对该数据 库 数 据进行 回归和相 关分析 。结 果表 明 ： 混凝 土 的 I DV 和 D A 取 决 于结 构所 处 的 环境 、 气候 和 受 力状 态 ， 并与 其原材 料 、 配合 比和 养护条 件 密切相 关 ； 无论在 单 一 因素 还是在 双 重 因素 作 用下 ， 降低 水胶 比和加 强潮 湿养护 均能 够减 小混凝 土 的 I D V 和 DA； 采 用钢 纤维 增 强技 术 可 以 降低 混凝 土的 单 因素 I DV和 DA， 掺加 矿 物掺合 料 以及 采用 高强 高模 聚 乙烯 纤 维增 强技 术 能 够 降低 混凝 土 的双 因素 I D V 和 D A； I D V 和 DA越 大 ， 混凝 土 的冻融 寿命就 越短 。 关键词： 混凝土； 单一因素； 双重因素； 损伤初速度 ； 二次损伤初速度； 损伤加速度 ； 冻融寿命 中 图分 类 号 ： TU5 2 8 文献标 志码 ： A A n a l y s i s o f Da ma g e De g r a d a t i o n P a r a me t e r s o f C o n c r e t e S u b j e c t e d t o Fr e e z i ng t ha wi ng Cy c l e s a n d Ch e m i c a l At t a c k YU Hon g f a ，SU N W e i ，M A H a i y a n ，ZHAN G Yu n s h e ng ， W ANG J i a c h u n ，CHE N S h u d o n g ( 1 De p a r t me n t o f Ci v i 1 En g i n e e r i n g，Na n j i n g Un i v e r s i t y o f Ae r o n a u t i c s a n d As t r o n a u t i c s ，Na n j i n g 2 1 0 0 1 6 ， J i a n g s u，Ch i n a；2 S c h o o l o f Ma t e r i a l s S c i e n c e a n d E n g i n e e r i n g ，S o u t h e a s t Un i v e r s i t y，Na n j i n g 2 1 0 0 9 6 ， J i a n g s u，Ch i n a ；3 De p a r t me n t o f Ci v i l E n g i n e e r i n g ，Xi a me n Un i v e r s i t y o f Te c h n o l o g y ，Xi a me n 3 6 1 0 2 4 ， F u j i a n ，C h i n a ；4 De p a r t me n t o f Ci v i l En g i n e e r i n g，Zh e j i a n g Co l l e g e o f C o n s t r u c t i o n， Ha n g z h o u 3 1 1 2 3 1 ，Z h e j i a n g ，Ch i n a ) Ab s t r a c t ：I n i t i a l d a ma g e v e l o c i t y( I DV)a n d d a ma g e a c c e l e r a t i o n( DA)o f c o n c r e t e s u b j e c t e d t o s i n gl e o r c o mbi n e d f a c t o r s ，s u c h a s f r e e z i ng t ha wi ng a nd c he mi c al a t t a c ks ，we r e o b t a i n e d t hr ou g h a ma s s of d ur a bi l i t y e x pe r i m e nt s， a nd t he da t a ba s e wa s a l s o e s t a bl i s h e d Re g r e s s i o n a nd c o r r e l a t i v e a n a l ys i s o f t he da t a b a s e we r e c a r r i e d o ut by us i ng S PSSI O 0 s of t wa r e Re s ul t s s ho w t ha t I DV a nd DA of c on c r e t e a r e d e t e r m i n e d by t he e n vi r on m e nt ，c l i ma t e a nd l oa d s t a t e a n d a t t he s a me t i me a r e c l o s e l y i nf l u e nc e d by t he r a w ma t e r i a l s，mi xt u r e r a t i o a n d c u r i ng c ond i t i o n Lo w e r wa t e r c e me n t r a t i o a n d h i g h e r r e l a t i v e h u mi d i t y c a n r e d u c e I DA a n d DA o f c o n c r e t e s u b j e c t e d t o e i t h e r s i g n a l o r d o u b l e f a c t o r s F o r c o n c r e t e s u b j e c t e d t o s i n g l e f a c t o r ，I DV a n d DA c a n b e d e c r e a s e d b y a d d i n g s t e e l f i b e r s ，wh i l e f o r c o n c r e t e s u b j e c t e d t o d o u b l e f a c t o r s ，I DV a n d DA c a n be d e c r e a s e d by a d di n g hi g he r e l a s t i c i t y mod ul e p o l y e t hyl e ne f i be r s o r mi ne r a l a dmi x t ur e I t i s 收稿 日期 ： 2 0 1 1 0 9 O 5 基金项 目： 国家重点基础研究发展计划( “ 九七三” 计划 ) 项 目( 2 0 0 9 C B 6 2 3 2 0 3 ) ； 国家 自然科学基金项 目( 5 1 1 7 8 2 2 1 ) 中央高校基本科研业务费专项资金项 目( NS 2 0 1 0 0 1 5 ) 作者简介 ： 余红发 ( 1 9 6 4 一 ) ， 男 ， 湖北武穴人 ， 教授 ， 博士研究生导师 ， 工学博士 ， E ma i l ： y u h o n g f a n u a a e d u c n 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 建 筑科 学与 工程 学报 2 O 1 1血 e v i de nt t ha t t he l a r g e r t he I DV a n d DA a r e，t he s h or t e r t he f r e e z i ng t ha wi ng l i f e i s Ke y wo r d s：c on c r e t e；s i ng l e f a c t or ；d ou bl e f a c t o r；i ni t i a l d a m a ge ve l oc i t y；s e c ond i n i t i a l d a m a ge ve l oc i t y；d a m a ge a c c e l e r a t i o n；f r e e z i ng t h a wi ng l i f e 0 引 言 借助损伤力学原理， 根据混凝土在冻融和腐蚀 条件 的典 型 损伤 失 效规 律 ， 建 立 了混 凝 土 在 单 段 和 双段 损伤 模式 时 的损 伤演化 方程 。该损 伤演 化 方 程含 有损 伤初 速度 ( I D V) 、 二次 损 伤初 速 度 ( S D V) 、 损伤加速度 ( D A) 3个重要的损伤劣化参数。在应 用损伤演化方程预测混凝土 的使用寿命之前 ， 必须 系统地测定不 同混凝土在冻融和腐蚀等单一 、 双重 和多重破坏因素作用下 的损伤劣化参数 ， 进 一步研 究 ： 耐久性破坏因素与混凝土损伤劣化参数之 间 的关系； 不同混凝土的损伤劣化参数规律 ； 混凝 土损伤劣化参数与其原材料、 配合 比和养护条件等 因素之间的关系； 损伤劣化参数对混凝土 的快速 试 验 寿命 的影 响规 律等 。 本文中笔者根据文献 1 中的大量损伤 曲线 ， 首 先 通过 S P S S 1 0 0软件 的 回归 拟合 得 到 不 同耐 久 性试验条件下混凝土的损伤劣化参数和快速试验寿 命的基本数据库 ， 然后， 以单一冻融 因素和冻融加内 蒙古盐湖 卤水腐蚀双重 因素作 用下 的数 据库为基 础 ， 重点探讨与混凝土使用寿命预测有关 的损伤劣 化参 数 问题 。为 了描 述方 便 ， 作如下 规 定 ： 混 凝 土在 单一冻融因素作用下 的 I D V， S D V， DA和抗冻融循 环次数分别称为单因素 I D V、 单 因素 S DV、 单 因素 D A和单 因素冻融寿命 ； 相应地 ， 在冻融加内蒙古盐 湖卤水 腐 蚀 双重 因素作 用 下就 分 别 称 为双 因素 I D V、 双因素 S DV、 双 因素 DA和双因素冻融寿命 ； 在 多重 因素作 用 下 ， 以此类 推 。 1 混凝土损伤 数据库 在文献E l i 的耐久性试验中， 测定了在相对湿度 3 O 9 5 环 境 中养 护 的普 通 混 凝 土 ( OP C) ， HS C 系列 高 强 混 凝 土 ( HS C ) ， HP C 1系列 和 HP C 2系 列 高性 能混 凝土 ( HP C ) ， 在单一冻融 因素 、 内蒙古盐 湖卤水的单一腐蚀 因素、 冻融加 内蒙古盐湖 卤水腐 蚀 双 重 因素 和碳化 加冻 融加 内蒙 古盐 湖 卤水腐 蚀 多 重 因素作 用下 的 2 2 8条 损 伤 曲线 ， 按 照 损 伤 演 化方 程 ， 并 通 过 参 数 拟 合 ， 获 得 了 2 2 8组 成 对 的 I DV， S D V， D A和损伤变速点等参数 。损 伤劣化参数 的 拟合精度比较高 ， 其相关系数在 0 9 1 0之间。不 同混凝土在单一冻融因素和冻融加 内蒙古盐湖卤水 腐蚀双重因素的损伤数据库参见文献 3 ， 其 中的快 速试验寿命数 据 ， 是对 应于相对 动弹性模量 E 一 6 0 时混凝 土 的冻 融循 环次 数 或 腐 蚀 时 间 ， 按 照 条 形 插值 法求 得 。 2 混凝土的 I DV和 D A及 其规律性 2 1 不 同混凝 土的 I DV和 DA 图 1为不 同混 凝 土在单 一 冻融 因素 和冻融 加腐 蚀双 重 因 素 作 用 下 的 I D V 和 DA， 其 中 ， HS C l是 不含矿物掺合料的基准 HS C， HP C1 1 是 同时掺加 1 O 硅 灰 ( S F ) 和 2 O 粉 煤 灰 ( F A) 的 双 掺 HP C， HP C 2 一 l是 同 时 掺 加 1 0 硅 灰 ( S F ) 、 2 0 粉 煤 灰 ( F A) 和 2 0 磨 细矿 渣 ( S G) 的三 掺 HP C( 文 中所 有 掺合 料 的掺量 均为 质量 分数 ) 。结 果表 明 ， 混凝 土 的 损伤 劣化 参数 不仅 与 冻 融 等气 候条 件 有 关 ， 而且 不 同混凝 土 之 间的差 别也很 明显 。同混 凝土 的强 度和 耐久性一样 ， 在一定条件下 的损伤劣化参数也是混 凝 土 的一 种新 的性 能指标 。 由图 1 ( a ) 可见 ， OP C具 有很高的单 因素和双因素 I D V， 其 中后者 比前者提 高了 4 8 ， 而 HS C与 HP C的单 因素和双因素 I DV 均为 负值 ， 说 明 HS C HP C在 冻融 开 始 时 存 在 强 化 效 应 。 由图 1 ( b ) 可见 ， 不 同混凝 土 的单 因素 D A 规 律是从大到小依 次为 HS C， OP C， 双掺 HP C， 三掺 HP C， 可见 ， 尽管 HS C的单因素 I D V 为负值 ， 但是 损伤一经形成 ， 其单因素 DA比 OP C要高 2倍。掺 加矿物掺合料以后 ， 混凝土的单因素 D A显著降低， 双 掺 HP C和 三掺 HP C分别 比 HS C降低 了 8 5 和 9 O ， 而且 也 明 显 低 于 O P C， 仅 有 OP C 的 4 5 和 3 0 。在冻融加腐蚀双重因素作用下 ， 由于 卤水 的 冰点降低效应 ， 混凝土的双 因素 DA与单一冻融 因 素相比， 都有 不 同程度 的下降 ， O P C的双因素 D A 为 0 ， HS C、 双 掺 HP C 和 三 掺 HP C 分 别 降 低 了 9 2 ， 44 ， 6 7 。 2 2 环境 介质 和应 力状 态对 混凝 土 I D V的影 响 图 2为冻 融 介 质种 类 和 弯 曲荷 载 对 O P C匀 速 损 伤时 I DV 的 影 响 。环 境 介 质 包 括 水 和 新 疆 、 青 海、 内蒙古与西藏盐湖 卤水 。结果表明， 混凝土损伤 劣化参数与耐久性破坏的环境介质种类及应力状态 有 关 。 OP C在 不 同 环 境 介 质 中 的 I D V大 小 顺 序 是 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 4期 余红发 ， 等 ： 冻融和腐蚀因素作用下混凝土的损伤劣化参数分析 3 2 居 f 宝 口 OPC HS C HPC1 1 HP C2 1 混 凝土 种 类 ( a ) I DV OPC H SC H PC 1 - 1 H PC2- 1 混 凝土 种 类 f b 1 DA 图 1 不 同混凝 土在 单一冻融因素和冻融加腐蚀 双 重因素作用下的损伤劣化参数 Fi g 1 Da m a g e De g r a d a t i o n Pa r a me t e r s of Di f f e r e nt Ty pe s o f Co n c r e t e S u b j e c t e d t o S i n g l e a n d Co mb i n e d Ac t i o n o f Fr e e z i n g - t ha wi n g Cy c l e s a nd Ch e mi c a l At t a c k 宝 世 届 水 新 疆盐 青 海 盐内蒙 古盐西 藏 盐 湖 卤水 湖 卤水湖 卤 水 湖 卤水 冻 融 介 质 种 类 图 2 冻融介质种 类和弯曲荷载 对 OP C匀速损伤时 I D V的影 响 Fi g 2 Ef f e c t s o f Fr e e z i ng - t h a wi n g M e di u m a nd Fi e x u r a l Lo a d O i l I DV o fOPC 西藏盐湖卤水 、 内蒙古盐湖卤水、 水 、 新疆盐湖卤水 、 青 海盐 湖 卤水 。当施加 3 O 弯 曲荷 载时 ， OP C在 新 疆 、 青海 、 内蒙古 和西藏 盐湖 卤水 中进 行弯 曲荷 载加 冻融加腐蚀多重 因素作用时 的多 因素 I DV分别 比 双 因素 I D V 增大 了 6 6 ， 1 3 7 ， 6 6 ， 4 9 。 2 3 养护 环境 的相 对 湿 度对 混 凝 土 I D V和 D A的 影 响 表 1 为养 护 环 境 的相 对 湿 度 对 混 凝 土 I D V 和 DA 的影响 ， 表 1中 的数 值 均 为量 纲一 的 量 。结 果 表 明 ， 养 护环 境越 干燥 ， OP C的 I D V 和 D A 越 大 ， 当 表 1 养护环 境的相对湿度对混凝土 I DV和 D A的影响 Ta b 1 Ef f e c t s o f Cu r i n g En v i r ome nt Re l a t i v e Humi di t i e s o n I DV a nd DA o f Co nc r e t e 损伤税 速度 1 0 损伤加速度 1 0 环境作用 条件 相对湿度 OP C HS C 双掺 HP C 三掺 HP C OP C HS C 双掺 HP C 三掺 HP C 9 5 2 3 3 7 0 1 2 6 0 5 l 8 0 27 2 4 l 2 1 8 1 2 冻 融 3 0 1 2 7 8 5 一 O 2 6 2 0 2 6 8 1 0 6 9 4 5 2 2 6 0 8 0 9 5 3 4 6 1 0 3 1 6 0 3 7 5 0 2 8 5 O 1 1 0 0 4 冻融 加腐蚀 3 O 1 6 5 2 2 0 0 8 4 0 0 9 7 1 01 2 O 6 8 0 1 4 相对湿度由 9 5 降低 到 3 O 时 ， 其 单因素 I DV和 DA分别增大了 4 4 7倍和 】 1 2倍 ， 双因素 I DV增大 了 3 7 7倍 。HS C HP C由于结 构 致 密 ， 干燥 养 护 对 其 I DV的影响并不 明显 ， 仅 HS C和双掺 HP C的双 因素 I DV 由负值 转成 正值 以外 ( 不 足相对 湿 度 9 5 养护 OP C的 1 4 1 ) ， 其余情形仍然维持负值。相对 于 I DV， HS C HP C 的 D A 对 养 护 环境 相 对 湿 度 的 依 赖性 要 明显得 多 ， 当相 对湿 度 由 9 5 降低 到 3 O 时， 除 HS C的单因素 D A降低了 8 3 以外 ， 其他情 形 均表 现 出不 同程 度 的提高 ， 如 ： 双掺 HP C和 三 掺 HP C的单 因素 D A 分 别提 高 了 2 3 3倍 和 5 6 7倍 ， HS C、 双掺 HP C和 三掺 HP C的双 因素 D A 则分 别 提 高 了 6 倍 、 8倍 和 3 5倍 。 2 4不 同技 术措 施对 H S C HP C的 D A影 响 鉴于 HS C HP C的 I DV是负值 ， 在冻融或腐蚀 等破坏 因素 的长 期作 用下 ， 损伤 一旦 形成 ， 其 D A 越 大 ， ? 昆 凝 土结 构 的破坏 过程 就越快 ， 因而 D A 的重 要 性 就更 显著 了 。图 3为 采用 不 同技术 措 施 对 HS C HP C的 D A影 响， 其 中， 技术措施包括 ： 措施 1 ， 基 准 ； 措施 2 ， 单掺 1 O 铝 酸 盐 混凝 土 膨胀 剂 ( AE A) ； 措 施 3 ， 单掺 2 钢纤维 ( S F R ) ； 措 施 4 ， 单掺 0 1 高 强 高模 聚 乙烯 纤 维 ( P F R) ； 措施 5 ， 复合 掺 加 ( 1 0 V o AE A 加 2 S F R) ； 措 施 6 ， 复 合 掺 加 ( 1 0 AE A 加 0 1 P F R) 。结 果表 明 ， 采 用 不 同技 术 措施 时 HS C 的单 因 素 D A 大 小 依 次 为 AE A 加 P F R， 基 准 ( AE A) ， AE A 加 S F R， P F R， S F R， 双 掺 HP C 的 单 因素 D A 大小 依次 为 AE A， P F R( A E A 加 P F R) ， 基 准 ， AE A加 S F R， S F R， 三 掺 HP C的 单 因 素 DA大 ， J 、 依次 为 AE A( P F R， AE A 力 口P F R ) ， AE A 力 S F R， S F R， 基准 ， 可见 掺加钢 纤维 对 于 降低 HS C HP C的 如 加 5 0 4 3 2 l 0 l 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 4 建 筑科 学与 工程 学报 2 0 1 1筚 2 口 蟋 辎 2 0 l5 l O 5 O 1 5 0 l O 曩 5 辎 措施1 措施2 措施3 措施4 措施5 措施6 技 术 措施 编 号 ( b ) 冻 融加 腐 蚀双 重 凼 素 图 3不同技术措施对 HS C - H P C的 D A影响 Fi g 3 Ef f e c t s o f Di f f e r e n t Pr e p ar a t i o n s o n DA of HS C- HPC 单 因素 DA十分有利 ， AE A单掺时效果并不好 ， 它 只有与 钢纤 维 复合 使 用 时才 能 有效 降 低 单 因素 DA。HS C采取不 同的技术措施以后 ， 其双因素 DA 从大到小依次 为 S F R( AE A加 S F R) ， 基 准 ， P F R， AE A， AE A 加 P F R； 双 掺 HP C 双 因 素 DA 从 大 到 小 依 次 为 S F R， AE A 加 S F R， P F R， 基 准 ， AE A， AE A加 P F R； 三 掺 HP C则是 S F R( AE A， AE A 加 P F R) ， AE A加 S F R， 基准 ， P F R， 因此 ， 掺加高强高 模聚乙烯纤维 能够降低 HS C HP C的双 因素 DA， 尤其是与 AE A复合时的效果更好 。 2 5 I D V与 D A之 间 的关 系 2 5 1 单 一冻 融 因素作 用 图 4为 在 单 一 冻 融 因 素 作 用 下 HS C HP C 的 I DV( V 。 ) ， S D V( V 。 ) 与 D A( A) 之 间 的关 系 。经 过 S P S S 1 0 0软件的回归分析， 单段损伤模式时混凝土 的 与 A之间具有线性关系， 双段损伤模式时 与 A 之 间存 在 二次 多项 式关 系 V 一 一 1 5 5 6 9 A 一 0 4 7 一 4 6，r 一 0 7 7 8 5 ( 1 ) V。 2 2 87 2 9 9 A。 一 1 46 4 7 A + 1 7 5 2 一 8，r一 0 9 8 0 2 ( 2 ) 式 中 ： 为 样本 的数 量 ； r为相 关 系 数 ； Vo为 单 段 损 伤模 式条 件 下 的 I DV 值 ； 。 为 双 段 损 伤 模 式 条 件 下 的 S D V 值 ； A 为 D A 值 。 在 回归分 析 中 ， 一般 认 为 相关 系数 r 超 过 0 9 0 以上 才有 意义 ， 其 实这是 一 种 误解 ， 回归公 式 中的 r - A 1 0 一 ( a )单段损伤模式 一 1 0 ( b )双段损伤模式 图 4 单一冻融因素作用下 H S C - HP C的 y 0 ， ， o ： 与 A 之 间的关 系 Fi g 4 Re l a t i o ns Be t we e n Vo。 ， 0 2 a nd A o f HS C- HPC S u b j e c t e d t 0 S i n g l e F a c t o r Ac t i o n o f F r e e z i n g - t h a wi n g Cy c l e s 能否达到 0 9 0并不重要 ， 关键问题是其 r 值必须大 于一定显著性水平条件下 的临界相关系数 r 4 ， 后 者与试验样本的数量 n直接相关 ， n越小则达到同 样显 著 性 的临界 相关 系数 r 就要 求 越 高 。 因而 ， 在 显著性水平 a 一0 0 0 1情况下 ， 一8时临界相关 系 数 r 0 0 0 1 0 9 2 4 9和 一4 6时 r 0 _ 0 0 1 0 4 8 9 8 的 统 计意义是一样 的。由于式( 1 ) ， ( 2 ) 都符合 r r 0 _ 的关系 ， 说明它们都是高度显著的。 2 5 2 冻融加 腐蚀 双 重 因素作 用 图 5为 在 冻 融 加 腐 蚀 双 重 因 素 作 用 下 HS C HP C 的 V。 ， V。 与 A 之 间 的 关 系 。结 果 表 明 ： V。 ， V 。 。 与 A 之间均存在非 常显著的线性关 系， 其关系 式 为 V。 一 一 7 0 9 7 A+ 1 3 5 r 一 4 0，r 一0 8 9 3 3 ( 3 ) Vo 2 一 一 8 9 6 5 2 6 A+ 2 7 3 n一 1 7 ，r 一 0 9 8 7 7 ( 4 ) 式 ( 3 ) ， ( 4 ) 中 的 临 界 相 关 系 数 r 0 分 别 为 0 5 0 1 3， 0 7 2 4 6。 3 损伤劣化 参数 与原材 料 、 配 合 比和 养护条件之 间的关 系 3 1 单 一冻 融因素 作用 3 1 1 单段损 伤模 式 ( 1 ) 混凝 土 的 I DV， D A 与 水胶 比 的关 系 。经 过 对 单 段 损 伤 模 式 的 4 9组 OP C， HS C， HP C1和 l； I _ 戤 畦 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 4期 余红发 ， 等 ： 冻融和腐蚀因素作用下混凝土的损伤劣化参数分析 5 一 1 0 ( a )单 段 损伤 模 式 - A 1 0 。 ( b 1双 段 损 伤模 式 图 5 冻融加腐蚀双重 因素作 用下 H S C - H P C的 V o 。 Vo ： 与 A 之 间的 关 系 Fi g 5 Re l a t i o ns Be t we e n Vo，Vo 2 a nd A o f H S C HPC S u b j e c t e d t o Do u b l e F a c t o r Ac t i o n o f F r e e z i n g - t h a wi n g Cy c l e s a n d Che m i c a l A t t a c k HP C 2系列混凝土 的相关分析 ， 发现在单一冻 融因 素作 用下 ， 混 凝 土的 和 A 与 水 胶 比 之 间 具有 高度 显 著 的相关 关系 Vo 一0 0 1 8 8 2 m mb 一0 0 0 6 0 9 ”一 4 9， r 一 0 66 1 1 ( 5 ) A一0 0 0 0 7 7 7 3 m mb 一0 0 0 0 2 1 0 9 一 49， r： = 0 7 4 3 6 ( 6 ) 式 中 ： ， 矾 分 别为混 凝 土 的用 水 量 和胶 凝 材 料 用 量 ； 临界 相关 系数 叭 一0 4 5 6 2 。 由此可见 ， 采用 高效减水剂 降低 HS C HP C的 水胶比， 其单 因素 I D V 和 D A 降低 ， 必将延长 混凝 土 的冻 融寿 命 。进 一 步 的分 析 发 现 ， 混 凝 土 的 冻 融 损 伤劣 化参 数不 仅 与 水胶 比有 关 ， 而且 与 铝 酸 盐 混 凝土膨胀剂 、 钢纤维、 高强高模聚乙烯纤维和养护环 境相 对湿 度 等 因素有关 ， 以下分 别进 行探 讨 。 ( 2 ) HS C的 D A 与原 材 料 、 配 合 比和 养 护 条 件 之 间 的关 系 。在单 一 冻融 因素作 用下 ， HS C的 A 与 AE A掺 量 、 钢纤 维掺 量 和高 强高模 聚 乙烯纤 维 掺量 与养 护环 境 相对 湿度 之 间具 有 显著 的线性 关 系 A= = = 0 0 2 3 9 8 +0 0 0 9 4 5 6 RH+0 0 8 8 3 6 m mb 一 0 1 0 4 8 m f r mb 一1 l m。 f r ， n b 一 1 0， r 一 0 9 3 5 ( 7 ) 式 中 ： ， ， p f r 分别 为混凝土 的 A E A用量 、 钢纤 维用量和 高强高模聚 乙烯纤 维用量 ； R 为相对湿度 。 由此 可 见 ， 掺 加 AE A 将 提 高 HS C 的 单 因 素 D A， 掺加钢纤维和高强高模聚乙烯纤维对于降低单 因素 D A 非 常有效 。 ( 3 ) 双掺 HP C的 D A与原材料、 配合 比和养护 条件之 间的关 系。在 单一冻 融 因素作 用下 ， 双掺 HP C的 A与养护环境相对湿度和钢纤维掺量之间 存在 显著 的线性 关 系 A 一 0 0 0 0 9 61 5 0 0 00 5 9 4 RH一 0 0 0 0 9 4 2 3 m b 一1 8， r =0 8 3 5 ( 8 ) 式 ( 8 ) 中的临界 相关 系数 r c ) _ 一0 7 0 8 2 。由式 ( 8 ) 可以看 出， 加强潮湿养护、 掺加钢纤维将使双掺 HP C的 单 因素 D A 减 小 ， 从 而 有 利 于延 长 其 冻 融 寿命 。 ( 4 ) 三 掺 HP C 的 I D V 和 DA 与养 护 环 境 相 对 湿 度之 间 的关 系 。三 掺 HP C 在 单 一 冻 融 条 件 下 ， 。和 A都与养护环境相对湿度之间具有显著 的线 性 关系 V。 一 1 9 5 1 RH一 2 4 4 4， z 一 1 8， r 一 0 7 2 7 2 ( 9 ) A 一 0 1 3 5 2 0 1 0 9 7 RH 一 1 8， r= 0 8 22 ( 1 0) 式 ( 9 ) ， ( 1 0 ) 中的 临界相 关系数 一0 7 0 8 2 。 可见 ， 养护环境越干燥 ， 三掺 HP C的单因素 I DV越 负 ， 单 因素 DA越 大 。 3 1 2双段 损伤 模 式 对于双段损伤模式， HS C在单一冻融因素作用 下 的 。 ， A 均与钢纤维掺 量有非 常显著 的线性关 系 V0 2 0 0 3 2 4 8 m mb 一0 0 1 3 6 3 一 8， r一 0 9 1 9 2 ( 11 ) A一0 0 0 0 0 1 5 5 0 0 0 0 0 3 8 4 6 m b n一 8， r 一 0 9 0 8 3 ( 1 2 ) 式 ( 1 1 ) ， ( 1 2 ) 中的临界 相关 系数 r o 一0 8 3 4 3 ， r 。可见， 掺加钢纤维 以后 ， 虽然 HS C的单 因 素 S D V 增 大 ， 但是 单 因素 D A 减小 了 。 3 2冻融 加腐蚀 双重 因素 作用 3 2 1 I DV 与原材 料 和配合 比之 间的关 系 在单段损 伤模式 时， OP C， HS C， 双掺 HP C和 三掺 HP C在 冻融加 腐 蚀 双重 因素 作用 下 的损 伤 劣 化参 数与 原材料 、 配 合 比和 养 护 条件 之 间的 相关 分 析结 果如 表 2所示 。 由表 2可知 ， 混凝 土 的 。与其 水胶 比具 有非 常显 著 的正 相关 关 系 ， 与硅 灰 和 粉 煤 灰的掺量之间存在显著 的负相关关 系， 这说 明当采 用低 水胶 比 、 掺加硅 灰 和粉煤 灰 时 ， 混凝 土 的双 因素 I D V将减小， 可见 ， HP C用 于恶劣 的盐湖环境具有 明显 的技 术 优 势 。 经 过 回归 分 析 ， 混 凝 土 的 双 因素 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 6 建 筑科 学与 工程 学报 2 O 1 1年 表 2 单段损伤模式 时混凝土在 冻融加腐蚀双重因素作用下损伤劣化参数 的相 关分析结果 Ta b 2 Co r r e l a t i v e An a l y s i s Re s u l t s o f Da ma g e De g r a d a t i o n P a r a me t e r s f o r C o n c r e t e S u b j e c t e d t o Do u b l e F a c t o r Ac t i o n o f Fr e e z i ng - t h awi ng Cy c l e s a nd Che mi c a l At t a c k b y Si ng l e S e c t i o na l Da ma g e M o de 铝酸盐混凝 高强 高模 聚 损伤劣化参数 分析指标 相对湿度 硅灰 粉煤灰 磨细矿渣 钢纤 维 水胶 比 土膨胀剂 乙烯纤维 P e a r s o n相关系数 0 O 5 8 0 3 5 3 O 3 5 3 0 2 4 8 O 1 9 7 0 2 0 3 0 1 4 5 0 8 3 4 I D V 显著性水平 0 7 2 1 0 0 2 6 0 0 2 6 0 1 2 3 0 2 2 2 0 2 0 8 0 3 7 0 O O O O 4 0 4 0 4 0 4 0 4 0 4 O 4 0 4 0 P e a r s o n相关系数 0 3 8 2 一O 3 6 9 一0 3 6 9 一0 4 0 1 一0 O 5 9 一O 5 1 5 O 3 0 0 0 4 4 4 DA 显著性水平 0 0 1 5 0 0 1 9 0 0 1 9 0 0 1 0 O 7 l 9 0 O 0 1 0 0 6 0 0 0 0 4 4 O 4 0 4 O 4 0 4 O 40 4 0 4 O 注 ： 对应于 5 显著性水平 ； “对 应于 1 显 著性水平 。 I D V 与 水胶 比和 硅灰 掺量 m 之 间 的关系 式 为 Vo 一2 7 6 7 m mb 一1 4 4 9 m f mb 一7 3 3 n一 40， r一 0 8 6 3 ( 1 3) 式 ( 1 3 ) 中的临界相关 系数 r 0 。 。 一0 5 0 1 3 ， 这说 明式 ( 1 3 ) 非 常显 著 。 3 2 2 D A与原材料 、 配合比和养护环境相对湿度 之 间的 关 系 表 2的分析 结果 还表 明 ， OP C， HS C， 双掺 HP C 和三掺 HP C在冻融加腐蚀双重