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酸雨环境下混凝土宏细观受压性能试验研究

刘江林  
【摘要】: 酸雨环境中服役的混凝土结构长期受到酸性介质的腐蚀作用,导致混凝土强度降低、钢筋锈蚀,直接影响混凝土结构的承载力和耐久性,诸多混凝土结构在远未达到设计使用年限便提前发生破坏。揭示酸雨环境下混凝土力学性能的损伤规律是研究整个结构承载力和耐久性的前提和基础,具有重要的理论意义和实用价值。 在国家自然科学基金项目(项目编号:50708010)“化学侵蚀与车辆耦合作用下钢筋混凝土桥梁承载力研究”的资助下,为了揭示酸雨环境下混凝土力学性能的演变规律,本文制作了325个150×150×300mm棱柱体试块和相应的100×100×100mm立方体试件,参考我国典型城市酸雨的化学组成,配置了3种酸度(pH值分别为1.5、2.5、3.5)的酸性溶液来模拟酸雨环境,从宏观和细观两个尺度对酸雨环境下受腐蚀混凝土受压力学性能进行了试验研究。主要研究内容包括: 首先,对不同酸度环境中经历不同腐蚀时间后的混凝土试件在外观、质量、抗压强度、弹性模量等方面的变化规律进行了试验研究,得到了不同腐蚀程度混凝土宏观力学性能指标的变化规律;探讨了受酸雨侵蚀混凝土内部结构的劣化机理。分别以质量损失率、抗压强度损失率和弹性模量损失率等三个指标评价混凝土的损伤程度,研究表明,混凝土抗压强度对于混凝土的损伤反映最为敏感。 同时,利用超声法测试混凝土试件的腐蚀层厚度,研究结果表明超声无损检测技术可以有效地反映不同腐蚀程度混凝土腐蚀层厚度的变化规律,提出了受酸雨混凝土腐蚀层厚度的双折线计算模型,与实际测试结果对比具有很好的相关性,为实际酸雨环境中混凝土结构腐蚀深度的确定提供了参考。 利用Somatom Sensation 16型CT扫描仪对混凝土试件腐蚀前后内部的细观结构进行扫描分析,初步揭示受腐蚀混凝土内部结构的变化情况,基于CT扫描数据得到了混凝土试件CT图像的三维重构,为实验混凝土腐蚀过程的数值模拟建立基础;对腐蚀后混凝土试件进行了抗压实验,得到混凝土抗压强度及其破坏形态,为今后建立基于细观分析的受腐蚀混凝土宏观力学性能评价建立了基础。


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