多因素耦合作用下再生混凝土抗侵蝕性能與機(jī)理研究

多因素耦合作用下再生混凝土抗侵蝕性能與機(jī)理研究再生混凝土是將廢棄混凝土經(jīng)過破碎、篩分后,部分或全部代替砂石等天然骨料配制而成的新混凝土。再生混凝土已成為當(dāng)前土木工程界的研究熱點(diǎn),研究再生混凝土的耐久性問題對于其廣泛應(yīng)用于混凝土結(jié)構(gòu)工程有重大的理論與實(shí)踐意義。混凝土中采用再生骨料引起的混凝土微結(jié)構(gòu)的變化,包括再生混凝土中存在的多個(gè)界面過渡區(qū)將對微結(jié)構(gòu)損傷、侵蝕介質(zhì)的傳輸過程、荷載作用下裂縫的引發(fā)與擴(kuò)展過程、再生混凝土的吸濕與干燥過程有較大影響。因此,多因素耦合作用下再生混凝土的損傷演變與性能退化是再生混凝土耐久性研究的核心問題,這一工作的開展對實(shí)現(xiàn)再生混凝土結(jié)構(gòu)可預(yù)期壽命設(shè)計(jì)有重要的理論價(jià)值和實(shí)踐意義。本文主要研究內(nèi)容和成果如下:(1)多因素作用下再生混凝土耐久性試驗(yàn)參數(shù)本文選擇的侵蝕制度主要包括鹽溶液中長期浸泡、干濕循環(huán)-鹽溶液雙因素以及干濕循環(huán)-荷載-鹽溶液三因素;鹽溶液分別為5%硫酸鈉溶液和3.5%氯化鈉溶液;采用合適的加載裝置對再生混凝土試件施加荷載,荷載率為0.3和0.5。以此研究再生混凝土在單因素、雙因素以及三因素作用下性能退化機(jī)理以及氯離子傳輸機(jī)理。(2)多因素作用下再生混凝土性能退化機(jī)理本文研究了在干濕循環(huán)-硫酸鈉溶液以及干濕循環(huán)-荷載-硫酸鈉溶液作用下,再生混凝土中硫酸根離子傳輸以及再生混凝土損傷劣化全過程。結(jié)果表明,隨著再生粗骨料取代率的增加,再生混凝土中水溶(自由)硫酸根離子濃度先減小后增大,但硫酸根離子反應(yīng)系數(shù)呈現(xiàn)增加趨勢,再生混凝土反應(yīng)硫酸根與酸溶(總)硫酸根離子含量的關(guān)系具有較好的線性關(guān)系。再生粗骨料取代率不改變再生混凝土的損傷劣化過程,仍然包括初始下降段、增加段以及加速下降段,但對于損傷初速度以及加速度有較為明顯的影響。荷載的施加會使再生混凝土中產(chǎn)生的微裂紋擴(kuò)展,加速硫酸鹽侵蝕過程,荷載率越高損傷劣化速度越快。降低水灰比和摻入礦物摻和料可以有效的改善再生混凝土抗硫酸鹽侵蝕性能。(3)多因素作用下再生混凝土中氯離子傳輸機(jī)理本文研究了在干濕循環(huán)-氯化鈉溶液以及干濕循環(huán)-荷載-氯化鈉溶液作用下,再生混凝土中氯離子濃度分布、氯離子表觀擴(kuò)散系數(shù)以及氯離子結(jié)合能力。結(jié)果表明,再生混凝土中氯離子濃度和表觀擴(kuò)散系數(shù)隨著再生粗骨料取代率的增加,先減小后增大。氯離子表觀擴(kuò)散系數(shù)同再生粗骨料取代率的關(guān)系符合二次多項(xiàng)式的關(guān)系。隨著再生粗骨料取代率的增加,氯離子結(jié)合能力增大。荷載的施加使再生混凝土中氯離子濃度和表觀擴(kuò)散系數(shù)明顯增大,氯離子表觀擴(kuò)散系數(shù)同荷載率的關(guān)系符合二次函數(shù)的關(guān)系。但荷載率對于再生混凝土氯離子結(jié)合能力的影響沒有明顯規(guī)律。(4)多因素作用下再生混凝土中氯離子傳輸模型與硫酸鹽侵蝕損傷模型本文利用X-CT研究了單顆骨料模型再生混凝土中氯離子的傳輸路徑,結(jié)果表明,再生混凝土中氯離子傳輸路徑取決于新砂漿密實(shí)度與附著砂漿密實(shí)度的相對關(guān)系?；贔ick第二定律建立了再生混凝土在多因素作用下的氯離子傳輸模型,該模型主要考慮再生粗骨料取代率、水灰比、荷載率、氯離子結(jié)合能力以及時(shí)間依賴性等因素對氯離子擴(kuò)散系數(shù)和表面氯離子濃度的影響。采用數(shù)學(xué)模型描述再生混凝土在多因素作用下硫酸鹽侵蝕損傷全過程,根據(jù)損傷力學(xué)基本原理,以相對動(dòng)