硫酸盐腐蚀与荷载作用下混凝土基本力学性能试验研究

任逸飞

摘要： 本文针对混凝土在硫酸盐与荷载耦合作用下，对相对动弹性模量、抗压强度与侵蚀龄期的关系进行研究。分别测出侵蚀90天、180天、360天、540天，混凝土的相对动弹性模量、抗压强度。在matlab中依据所得数据绘制图像分析。结果表明，硫酸盐腐蚀与荷载作用都会损伤混凝土的力学性能。

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.

關键词： 混凝土；硫酸盐腐蚀；长期荷载作用；拟合

Key words： concrete；sulfate corrosion；long-term load；fitting

中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）16-0222-02

0 引言

硫酸根离子广泛存在于各种环境，通过扩散、渗透等作用侵入到混凝土内部，并与混凝土中水泥水化产物发生化学反应生成膨胀产物，使混凝土开裂，强度出现大幅度缩减。与此同时，考虑到混凝土自重较大，特别是道路、桥梁等结构还要承受一定的交通荷载，所以混凝土在实际使用期间需要承受荷载和硫酸盐腐蚀的双重作用。以往的混凝土硫酸盐侵蚀研究基本是集于在硫酸盐单一因素环境下开展的，忽视了混凝土在现实环境中需要承受荷载这一要素。最近几年间，已有部分学者开始关注这个问题，并通过大量试验来分析混凝土长期承受荷载和硫酸盐腐蚀的过程中性能的变化趋势。

本文主要研究荷载-硫酸盐侵蚀双因素耦合作用对混凝土材料力学性能的影响，以及混凝土的损伤演化规律。

1 试验方法

本文的试验是将受轴向压应力的混凝土构件放置于硫酸盐溶液中。也就是在硫酸盐溶液侵蚀混凝土的同时，加载轴向压应力。加载装置利用预应力后张法原理，通过拧紧螺母压缩弹簧对混凝土施加荷载。测出90天、180天、360天、540天，混凝土的动弹性相对模量、抗压强度。

2 硫酸盐侵蚀与载荷作用后混凝土基本力学性能

2.1 相对动弹性模量随着侵蚀龄期的变化情况

混凝土在1%浓度的硫酸盐溶液，在0%与15%的应力水平下相对动弹性模量随着侵蚀龄期的增加而增加，而在30%的应力水平下，相对动弹性模量随着侵蚀龄期的增加先增加后减小。混凝土在5%和10%浓度的硫酸盐溶液，在0%与15%的应力水平下相对动弹性模量随着侵蚀龄期的增加先增加后减小，在30%的应力水平下直接减小。混凝土在0%的应力水平下侵蚀至540天时所有浓度下的混凝土的动弹性模量都没有小于初始值；在15%的应力水平下，侵蚀至540天时只有10%浓度的硫酸盐溶液中混凝土的相对动弹性模量小于初始值；在30%应力水平下，侵蚀至540天时，所有浓度的硫酸盐溶液中混凝土的相对动弹性模量都小于初始值。（图1-3）

2.2 不同硫酸盐溶液浓度下，抗压强度随着侵蚀龄期的变化

混凝土在1%浓度的硫酸盐溶液中，在0%和30%的应力水平下抗压强度随着侵蚀龄期的增加，先增加后减小，而在15%应力水平下抗压强度随着侵蚀龄期的增加而增加。混凝土在5%浓度的硫酸盐溶液中，抗压强度均随着侵蚀龄期的增加先增加后减小。混凝土在10%浓度的硫酸盐溶液中，在0%和15%应力水平下，抗压强度随着侵蚀龄期的增加先增加后减小，在30%的应力水平下，抗压强度随着侵蚀龄期的增加不断减小。（图4-6）

3 结论

本文针对硫酸盐侵蚀与荷载共同作用下，混凝土的基本力学性能进行了研究，主要结论如下：①硫酸盐侵蚀对混凝土的动弹性模量与抗压强度有削弱作用，并且硫酸盐浓度越大削弱作用越明显。②低荷载作用下，混凝土的动弹性模量与抗压强度会出现一段加强阶段但是随着荷载的逐步增加，加强阶段逐渐变短当荷载达到30%应力水平加强阶段开始消失。

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