混凝土在ASR—氯鹽腐蝕協(xié)同作用下?lián)p傷失效過(guò)程及機(jī)理研究.pdf

1、堿硅酸反應(yīng)(ASR)、氯鹽腐蝕是混凝土結(jié)構(gòu)耐久性失效的兩個(gè)主要原因。目前，對(duì)于單一因素作用下混凝土劣化過(guò)程的研究已有諸多報(bào)道，但關(guān)于混凝土在堿硅酸反應(yīng)一氯鹽腐蝕協(xié)同作用下的損傷失效過(guò)程及機(jī)理研究仍是空白。 本文以提高水泥堿含量、復(fù)合堿溶液浸泡、提高環(huán)境溫度等復(fù)合破壞方式進(jìn)行混凝土加速劣化試驗(yàn)。混凝土材料損傷的表征為膨脹率和相對(duì)動(dòng)彈。參照凍融破壞標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)相對(duì)動(dòng)彈損失40％時(shí)判定材料失效。實(shí)驗(yàn)中通過(guò)不同齡期混凝土膨脹率和動(dòng)彈性模量的

2、測(cè)量，詳細(xì)研究了混凝土在堿硅酸反應(yīng)-氯鹽腐蝕協(xié)同破壞作用下的損傷發(fā)展過(guò)程。通過(guò)不同暴露時(shí)期混凝土不同深度處白由氯離子和總氯離子含量測(cè)定，揭示了在發(fā)生堿硅酸反應(yīng)情況下混凝土氯離子擴(kuò)散、吸附的規(guī)律。此外，通過(guò)光學(xué)顯微鏡、SEM-EDAX、XRD等微觀測(cè)試手段的運(yùn)用并結(jié)合宏觀測(cè)試結(jié)果，分析了混凝土在ASR-氯鹽腐蝕協(xié)同作用下的破壞過(guò)程，探討了NaCI加速堿硅酸反應(yīng)的原因以及煤矸石延遲堿硅酸膨脹的機(jī)理。 經(jīng)系統(tǒng)研究影響混凝土ASR膨脹的

3、各因素后得出結(jié)論：在一定范圍內(nèi)隨水泥堿含量增加膨脹增大；高濃度氯鹽溶液對(duì)混凝土ASR膨脹前期加速顯著，后期低濃度氯鹽溶液的加速作用更為突出：煤矸石的摻入能有效延遲和減緩混凝土ASR膨脹。堿硅酸反應(yīng)導(dǎo)致的材料損傷發(fā)展有一定的特殊性，其損傷發(fā)展過(guò)程分為三個(gè)突出的階段，即早期相對(duì)動(dòng)彈迅速下降；臨近欠效狀態(tài)相對(duì)動(dòng)彈下降大大放緩甚至較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持不變；最后又以極其緩慢的速率發(fā)展至完全失效。 在堿硅酸反應(yīng)協(xié)同作用情況下混凝土氯離子擴(kuò)散規(guī)律為

4、：混凝土中Cl<'->的擴(kuò)散速率并不與其損傷程度成止比。表觀擴(kuò)散系數(shù)隨暴露時(shí)間增加成負(fù)指數(shù)減小，表面氯離子濃度隨暴露時(shí)間增加線性增大。ASR存在情況下混凝土氯離子結(jié)合能力很小，究其原因主要是剩余C<,3>A含量少、孔溶液pH值高、暴露環(huán)境溫度高。 經(jīng)光學(xué)顯微鏡原位追蹤混凝土裂縫擴(kuò)展情況，推測(cè)ASR-氯鹽腐蝕協(xié)同作用下混凝土損傷失效機(jī)理為：ASR凝膠在界面反應(yīng)區(qū)或遷移過(guò)程中吸水膨脹，導(dǎo)致混凝十內(nèi)部出現(xiàn)微裂紋，NaCl等其它侵蝕性介