【摘要】：硫酸鹽在我國分布廣泛，海水、鹽湖、地下水及鹽堿地等環(huán)境中大多有硫酸鹽存在，硫酸鹽侵蝕是導(dǎo)致混凝土劣化最廣泛和最普遍的形式之一，其影響因素復(fù)雜，危害性大，嚴(yán)重影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性。硫酸鹽中的侵蝕介質(zhì)逐步傳輸?shù)交炷羶?nèi)部引起混凝土膨脹、開裂，造成強度損失，由表及里形成損傷層，最終導(dǎo)致混凝土破壞。硫酸鹽環(huán)境中混凝土結(jié)構(gòu)所處的水位變動區(qū)、浪濺區(qū)以及潮汐區(qū)等部分，同時遭受干濕循環(huán)與硫酸鹽侵蝕的共同作用，混凝土劣化更加嚴(yán)重。在寒冷地區(qū)的硫酸鹽環(huán)境中，混凝土結(jié)構(gòu)不僅遭受硫酸鹽侵蝕，同時還受到凍融循環(huán)的破壞作用，侵蝕劣化機理更加復(fù)雜。因此，開展干濕交替與硫酸鹽侵蝕、凍融循環(huán)與硫酸鹽侵蝕共同作用下的混凝土損傷劣化機理和性能退化規(guī)律研究，對于硫酸鹽侵蝕環(huán)境下混凝土結(jié)構(gòu)耐久性評估具有重要意義。 論文采用理論分析與室內(nèi)加速試驗相結(jié)合、宏觀試驗與微觀分析相結(jié)合的方法，分別研究硫酸鹽侵蝕與干濕循環(huán)、硫酸鹽侵蝕與凍融循環(huán)共同作用下混凝土的損傷劣化機理與性能退化規(guī)律，在此基礎(chǔ)上建立了混凝土抗壓強度衰減模型與單軸受壓本構(gòu)模型，并分析了損傷層混凝土的力學(xué)性能退化規(guī)律；基于連續(xù)損傷力學(xué)理論，建立了硫酸鹽侵蝕作用下的混凝土損傷破壞準(zhǔn)則，并進一步分析了混凝土多軸損傷本構(gòu)關(guān)系。主要研究內(nèi)容如下： （1）采用SEM、XRD與TG-DSC微觀測試技術(shù)手段，分析了硫酸鹽侵蝕環(huán)境下混凝土內(nèi)部的結(jié)構(gòu)演化、主要侵蝕產(chǎn)物生長特征和形態(tài)，并對硫酸鹽的主要侵蝕產(chǎn)物鈣礬石和石膏進行定量分析，從微觀角度揭示了硫酸鹽與干濕循環(huán)、硫酸鹽與凍融循環(huán)作用下混凝土損傷劣化機理。 （2）開展了硫酸鹽侵蝕和干濕循環(huán)作用下的混凝土耐久性試驗，綜合分析了水膠比、粉煤灰摻量、硫酸鹽溶液濃度及種類對混凝土質(zhì)量損失率、相對動彈性模量和抗壓強度的影響，建立了考慮水膠比、粉煤灰摻量和硫酸鹽溶液濃度的混凝土抗壓強度衰減模型。研究了硫酸鹽侵蝕和凍融循環(huán)作用下硫酸鹽溶液種類及濃度對混凝土性能劣化的影響規(guī)律，深入分析了硫酸鹽侵蝕對凍融破壞的影響以及二者之間的耦合效應(yīng)。 （3）采用超聲波平測法，研究了硫酸鹽侵蝕環(huán)境下混凝土損傷層厚度的變化規(guī)律，從損傷層角度分析了混凝土的損傷劣化規(guī)律。建立了硫酸鹽與干濕循環(huán)作用下考慮水膠比、粉煤灰摻量和硫酸鹽溶液濃度影響的混凝土損傷層厚度預(yù)測模型和混凝土損傷速率預(yù)測模型；建立了硫酸鹽與凍融循環(huán)作用下的混凝土損傷層厚度預(yù)測模型和混凝土損傷速率預(yù)測模型；并對損傷層混凝土的力學(xué)性能進行分析，計算得出損傷層混凝土的平均抗壓強度。 （4）開展了硫酸鹽侵蝕環(huán)境下混凝土單軸受壓本構(gòu)關(guān)系試驗研究，，分析了干濕循環(huán)和凍融循環(huán)作用下不同時期混凝土和損傷層混凝土的單軸受壓性能及應(yīng)力—應(yīng)變曲線變化規(guī)律，建立了混凝土峰值應(yīng)力、峰值應(yīng)變、彈性模量與侵蝕時間的相關(guān)關(guān)系；建立了硫酸鹽與凍融循環(huán)、硫酸鹽與干濕循環(huán)作用下混凝土與損傷層混凝土的單軸受壓應(yīng)力—應(yīng)變?nèi)�方程。 （5）基于連續(xù)損傷力學(xué)理論和Ottosen破壞準(zhǔn)則，建立了硫酸鹽侵蝕環(huán)境下混凝土的損傷破壞準(zhǔn)則�；诮⒌牧蛩猁}損傷破壞準(zhǔn)則，求出非線性指標(biāo)，并以硫酸鹽環(huán)境下混凝土單軸受壓應(yīng)力—應(yīng)變?nèi)�方程為基礎(chǔ)求出割線模量，在Ottosen本構(gòu)方程的基礎(chǔ)上分析了硫酸鹽作用下的混凝土多軸損傷本構(gòu)關(guān)系。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：西安建筑科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TU528

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本文編號：2459048