腐蝕-變溫環(huán)境下混凝土損傷發(fā)展過程研究.pdf

1、混凝土是一種多相復合材料，在澆筑成型的階段，材料內部已經存在一定程度的初始損傷。當混凝土投入使用后，同時又受到各種外界因素的影響，如溫度變化、外荷載、海水侵蝕等。在外界因素的作用下，材料的微損傷逐步演化擴展，最終形成貫穿性裂縫，導致結構失效。本文主要圍繞混凝土在熱應力作用下，和侵蝕環(huán)境作用下的損傷演化規(guī)律開展研究。
　　文章第一部分，研究了混凝土材料在溫度應力作用下的損傷形成機理。將混凝土材料看作是由水泥砂漿基體和粗骨料夾雜兩種組

2、分合成的復合材料。通常，水泥砂漿的熱膨脹系數(shù)大于粗骨料夾雜的熱膨脹系數(shù)。即便是在均勻升溫條件下，由于兩相材料熱膨脹系數(shù)不同所導致的熱失配能夠產生的溫度應力。通過 Eshelby等效夾雜理論，分析了粗骨料的變形，以及基體-界面處的熱應力分布，揭示了微裂紋形成的兩種機理。在升溫條件下，微裂紋的成核主要由骨料-基體界面開裂所導致。在降溫條件下，主要由界面處基體一側受到拉伸應力作用而產生垂直于界面的微裂紋。據(jù)此理論推測，開展了混凝土的溫度應力作

3、用下的損傷實驗，證實了理論預測的正確性。
　　文章第二部分，進行了三方面研究：1）硫酸鹽侵蝕混凝土表面硬度損傷演化研究；2）硫酸鹽侵蝕質量演化、損傷演化研究；3）硫酸鹽侵蝕混凝土表面裂紋演化規(guī)律研究。在硫酸鹽侵蝕混凝土表面硬度損傷演化研究中，通過分析浸泡在硫酸鹽溶液中的水泥砂漿試樣表面硬度的實驗結果，發(fā)現(xiàn)試樣表面硬度的演化可分為兩個階段。第一個階段，表面硬度隨侵蝕時間而增加；第二個階段，表面硬度則隨侵蝕時間下降?；趯嶒灲Y論，提出

4、了一個新的模型，及??勢函數(shù)及其導數(shù)用以表征混凝土表面硬度演化。在硫酸鹽侵蝕質量演化、損傷演化研究中，首先基于混凝土硫酸鹽侵蝕實驗的四組質量演化結果，采用一級反應速度方程來表征質量演化規(guī)律。結合混凝土動彈性模量的實驗結果，建議了一個服從 Weibull分布規(guī)律的混凝土侵蝕損傷模型。在硫酸鹽侵蝕混凝土表面裂紋擴展規(guī)律研究中，開展了裂紋擴展的跟蹤實驗，對浸泡在硫酸鹽中的混凝土試件進行長期觀察研究，利用體式顯微鏡定期采集固定區(qū)域的裂紋生長畫面