溶蚀混凝土的硬化—软化特性研究

《溶蚀混凝土的硬化—软化特性研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、隶。轫大·璺博士学位论文溶蚀混凝土的硬化．软化特性研究研究生姓名：盖盔本论文获国家973计划项目(2009CB623203)资助。STUDYOFTHEMECHANICALBEHAVIOROFLEACHEDCONCRETEADissertationSubmittedtooutheastUniversityFortheAcademicDegreeofDoctorof一●gngineeringBYHUANGBeiSupervisedbyProf．QIANChun—xiangSchoolofMaterialsScience&EngineeringSoutheastUniversityJanuary20

2、13东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书两使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借

3、阅，可以公布(包括以电子信息形式刊登)论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布(包括以电子信息形式刊登)授权东南大学研究生院办理。啾签澎聊签名缝厶l’，I-LI，摘要混凝土作为一种广泛应用的建筑材料，受到各种环境的考验与影响。混凝土结构在服役过程中除了要承受荷载作用以外，在遭受水流冲刷或酸性液体腐蚀时，结构易发生溶蚀损伤与力学损伤。特别是当这两种损伤相互作用时，混凝土材料性能的劣化尤为明显。虽然很多学者利用不同的方法与理论对混凝土材料溶蚀损伤进行了研究，但是由于混凝土损伤的复杂性、溶蚀损伤与力学损伤共同作用对混凝土材料力学性能的影响目前少有研究。本文围绕溶蚀混凝土材料的力学特性，开展

4、了大量溶蚀混凝土的损伤表征、微观结构分析、单轴与三轴受压本构关系及细观力学试验研究。找到了适合表征现场混凝土结构溶蚀损伤程度的方法，并将溶蚀损伤程度代入《混凝土结构设计规范》所提出的无损混凝土单轴本构方程中，建立了宏观上描述溶蚀混凝土单轴受压本构方程。基于G6rard模型，建立了水泥基材料加速溶蚀过程中钙离子溶出模型，为溶蚀．力学耦合计算提供溶蚀损伤模型。从力学理论出发，以热力学、损伤力学、弹塑性力学为基础，借鉴岩土材料，建立了溶蚀．力学耦合作用下混凝土弹塑性损伤本构模型。并从材料细观力学角度，基于损伤力学建立了溶蚀后水泥基材料的单轴受压本构方程。取得的结论与创新性成果如下：(1)随着溶蚀程度

5、的增加，混凝土材料的强度与弹性模量明显降低；轴向变形与径向变形显著增加，其变形有从脆性向延性转化的趋势：围压对溶蚀混凝土的强度与变形能力影响显著：随着围压的增加，材料的强度值增大，变形能力相对增强，但围压对材料的弹性模量影响不大。围压较大的条件下(P，=6Mpa)，强度水平较低的溶蚀混凝土呈现由脆性破坏向延性破坏发展的趋势。溶蚀混凝土的破坏形式仍为剪切破坏，围压对剪切破坏面与径向的夹角影响很大：随着围压的增加，剪切破坏面与径向的夹角增大。(2)外部持续压应力荷载对混凝土力学性能有一定影响，当荷载水平较低时(0％、20％、40％抗压强度)，非溶蚀混凝土材料的力学性能十分相似，当荷载水平较高时(6

6、0％抗压强度)，由于外部荷载造成混凝土结构内部产生损伤，非溶蚀混凝土材料的力学性能明显下降。虽然随着压应力荷载水平的提高，相同时间下，混凝土的溶蚀程度下降，但高应力水平的荷载使得混凝土内部损伤加剧，因此高应力水平(60％)持续荷载作用下，溶蚀混凝土的弹性模量与强度明显下降，(3)混凝土溶蚀侵蚀是水化产物氢氧化钙溶解与C．S—H凝胶脱钙，共同作用的结果。溶蚀侵蚀过程中，氢氧化钙最易溶出，C．S．H凝胶的脱钙反应在较大溶蚀程度时才会发生，且主要发生在试件的溶蚀外表面。混凝土溶蚀后，内部结构疏松，孔隙率增加，大孔数量增多，溶蚀侵蚀区显微硬度值明显低于无损区，溶蚀混凝土的力学性能下降。(4)根据NI-

7、hN03溶液中试件溶蚀速率试验结果，引入参数a与乃修正了G6rard钙离子溶出模型中的钙离子的溶出速度。建立了加速溶蚀试验条件下与压应力．溶蚀耦合作用下，水泥基材料中钙离子溶出模型。模拟结果与试验结果对比证明：所建立的钙离子溶出模型计东南大学博士学位论文算结果与试验结果符合良好。(5)采用可用于现场混凝土结构检测的半破损方法一酚酞指示剂法，表征材料的溶蚀损伤程度(D)，在《混凝土结构设计规范》所提