不同环境条件下混凝土力学性能变化规律及预测研究

【摘要】：混凝土结构在使用过程中除了承受外部荷载作用以外，还会受到各种不同环境因素的侵蚀作用，如盐溶液侵蚀、海水（江河水）干湿循环、冻融循环等环境因素的作用，混凝土结构的损伤劣化现象较为严重。如何及时发现混凝土由于环境作用下导致其力学性能变化的安全问题，并根据环境作用特点优化混凝土结构设计，提高混凝土耐久性，对其力学性能变化规律进行预测，是当今工程界普遍关注的问题。 结合我国近海地区及内陆地区混凝土的典型腐蚀环境，针对氯盐-干湿循环、硫酸盐-干湿循环与氯盐硫酸盐-干湿循环等三种不同环境因素组合，选取了动弹性模量、相对动弹性模量、抗压强度、抗折强度等作为试验评价指标，研究不同环境条件下，5种不同配合比矿物掺合料混凝土的物理力学性能和矿物掺合料对其影响，建立了腐蚀前强度与动弹性模量的关系，提出了混凝土在不同环境作用下的室内加速试验方法与侵蚀制度。研究表明，在盐溶液长期浸泡环境下，混凝土侵蚀过程比较缓慢，动弹性模量变化规律一般是前期密实增强，过渡期平缓，最终缓慢下降，混凝土试件处在负损伤阶段。在干湿循环条件下，混凝土盐溶液侵蚀有加速作用，会对其内部孔隙结构产生影响，使其发生变化。混凝土动弹性模量变化规律在前期一般是略有上升，到了后期下降较迅速，试件会发生膨胀，其表面产生裂缝、剥落现象。在贫信息、少数据量的情况下，本文通过数学方法研究混凝土的力学性能变化趋势。采用灰色理论GM（1，1）预测模型，对不同环境条件下混凝土动弹性模量值进行了预测，并利用预测值对混凝土抗压强度进行计算。结果表明，GM（1，1）灰色模型对混凝土动弹性模量预测精度较高，为混凝土受腐蚀破坏的预报提供了参考。