吉林省西部地区受盐冻腐蚀混凝土受压构件受力性能的损伤研究

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1、吉林省西部地区受盐冻腐蚀混凝土受压构件受力性能的损伤研究第1章绪论1.1引言随着当今社会科技的飞速进步，我国的经济实力持续且快速增强，各种民用、交通、水利等基础设施的建设方兴未艾。随着混凝土材料在土木工程建设中的广泛应用，混凝土工程服役的外界环境条件也越来越复杂多样，使用环境中的水、盐、酸、碱、火、风等因素影响着混凝土的耐久性能。由于混凝土结构受环境侵蚀的危害日益严重，混凝土工程的耐久性与使用寿命问题已引起了土木工程界的普遍关注。使用环境的恶劣程度直接影响混凝土结构的耐久性，目前，国内外学者主要从以下几个方面探讨了混凝土结构建（构）筑物耐久性的影

2、响因素[1]：（1）钢筋锈蚀：一般通过碳化和氯离子的扩散而造成的；（2）冻融：主要是通过冻融交替而形成疲劳应力造成的；（3）腐蚀：主要通过海水的侵蚀和淡水的溶蚀而引起的；（4）碱集料反应：即混凝土原材料的碱性物质与活性成分发生化学反应使体积增大而造成的破坏；（5）其他因素：如通过除冰盐和盐卤水腐蚀等破坏而引起的。很多资料显示[2,3]，我国混凝土工程中存在大量的盐害问题。例如：内陆沿海、海港码头、盐碱地等都存在盐害的条件，并且我国环境污染非常严重，工业生产中排放的大量废气废物SO2等，造成了大面积的酸雨，进而污染腐蚀建筑物。尤其在我国东北严寒地区

3、的公路交通、海港、桥梁等都存在氯盐、硫酸盐等腐蚀问题，在多种盐（氯盐、硫酸盐）和冻融交替共同作用下，混凝土构件破坏更严重，发生混凝土剥落、构件开裂、钢筋锈蚀等问题（如图1-1所示）。但是在盐蚀-冻融循环双重因素作用下，混凝土结构破坏的程度和速度均比仅在冻融或盐类侵蚀单一因素作用下的更严重、更迅速。由此可以看出，盐类侵蚀和冻融循环双重作用对混凝土构件造成了不同程度的损伤，这种损伤日积月累就会造成混凝土构件承载力下降，进而对混凝土结构的性能产生不利的影响，造成混凝土工程出现耐久性能降低和使用寿命缩短等问题。由于其损伤过程是不可逆的，因此在维修和保护上

4、就需要消耗大量的财力、物力与人力，不仅造成了巨大的经济损失，也给混凝土工程的日后使用埋下安全隐患。每年都需要花费巨额资金用于修复受损工程，大量的数据统计结果表明：混凝土工程的使用期限中维护所用时间大致是安全使用时间的3到10倍，而建设所消耗的费用大致是维护所消耗费用的三分之一左右[4,5]。可见，混凝土工程的耐久与否不仅关乎到人民的生命和财产安全，而且影响整个地区国民经济的发展。因此，在吉林西部地区复杂的土壤环境与气候条件下，对混凝土工程耐久性问题的研究已势在必行，尤其是在复合盐侵蚀和冻融双重因素作用下混凝土结构的耐久性问题亟待解决。......

5、1.2课题研究的背景及意义我国吉林省西部属于松嫩平原地区的中南部位，位于辽河平原的北部，有着东北地区典型的季冻特点，同时也是我国土壤盐碱化程度最严重的地区之一[6]，如图1-2所示。吉林西部地区的盐渍土主要分布在大安、前郭、通榆、镇赉等地，其中，大安市是土壤盐渍化最为严重的县市之一，其境内的盐碱化土地面积己达2.878103km2，占该市土地总面积的59.0%，其中，重度盐碱化土地面积为2.138103km2，占盐碱化土地面积的74.3%。另外，该地区气候条件十分恶劣，春季风较大且雨量少；并且冬季比较漫长，长期处于严寒状态，极限气温低至零下20℃

6、左右（见表1-1）；夏季炎热少雨，最高温度可达23℃左右，并且地面蒸发强烈，年平均蒸发量（1104mm）大于年降水量（459.50mm）（见表1-2），约是降水量的2~3倍。可见，在这种低温冻结、高温干旱的极端恶劣的气候条件下，该地区的建（构）筑物平均一年内不但要遭受多达50余次的冻融循环交替（见表1-1），而且还会由于年内平均降水量不均，使得旱涝灾害相间发生，生态环境日趋恶化与自然灾害频发，不仅给混凝土工程带来一系列的危害，并且严重阻碍该地区农业和经济的可持续发展。因此，本文选取吉林西部地区的大安市为研究区域。大安境内的盐渍土的盐离子含量高且种

7、类复杂，以Na+、HCO3-（CO32-）为主，并含有少量的SO42-、Cl-、K+、Mg2等离子，是典型的苏打盐盐渍土，具有高盐度、高碱化度、高PH值的特点。盐渍土的溶陷性、盐胀性等不良工程性质不仅导致公路路基发生路面翻浆、冻胀破坏、不均匀沉降等病害,如图1-3所示；而且土壤中的HCO3-、CO32-、SO42-、Cl-等离子同样对桥梁、房屋、大坝、支渠、公路等产生不利的影响，详见图1-4。此外，该地区气候条件十分恶劣，外部环境影响因素多这将造成混凝土构件的腐蚀或者损伤（如输电线杆桩基的冻胀冷拔现象，如图1-5所示），从而降低混凝土结构的工作性

8、能，并对相关建筑物的安全性和工程的耐久性起到非常大的削减作用。可见，吉林西部地区的建筑物在有害的盐离子和冻融交替长期反复作用下，混凝土相