混凝土在硫酸鹽侵蝕和凍融循環(huán)條件下易破壞,引發(fā)基礎(chǔ)承載力下降。為了研究寒區(qū)鹽漬土環(huán)境下混凝土的劣化機(jī)制,進(jìn)行混凝土在硫酸鈉和氯化鈉混合溶液中的凍融循環(huán)試驗(yàn),循環(huán)次數(shù)分別為0、10、20、30、40、50次;其次測(cè)量了凍融循環(huán)后混凝土的抗壓強(qiáng)度,并結(jié)合X射線衍射試驗(yàn),分析了侵蝕后混凝土內(nèi)部物質(zhì)的變化對(duì)力學(xué)性能的影響;最后通過(guò)凍融前后的彈性模量及質(zhì)量變化,計(jì)算了損傷變量和質(zhì)量損失率變化,研究了凍融循環(huán)下的混凝土損傷規(guī)律。研究結(jié)果表明:隨著凍融次數(shù)的增加,混凝土力學(xué)性能大幅度弱化,內(nèi)部損傷越嚴(yán)重,表面剝落越嚴(yán)重;彈性模量、抗壓強(qiáng)度均大幅度降低,質(zhì)量損失率與損傷變量均增大�；炷羶�(nèi)部發(fā)生了物理反應(yīng)（芒硝的生成）和化學(xué)反應(yīng)（石膏和鈣礬石的生成）,共同造成了混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)破壞。 

【文章來(lái)源】：南京理工大學(xué)學(xué)報(bào). 2020,44(04)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：8 頁(yè)

【部分圖文】：

硫酸鈉溶液的飽和濃度曲線

降溫模式圖

凍融循環(huán)前后混凝土表觀結(jié)構(gòu)如圖3所示。隨著凍融循環(huán)的進(jìn)行,混凝土表觀結(jié)構(gòu)劣化越嚴(yán)重;當(dāng)凍融循環(huán)達(dá)到20次時(shí),混凝土水下部分出現(xiàn)部分剝落,粗骨料露出,細(xì)裂紋開始生長(zhǎng),水面以上部分出現(xiàn)大量的鹽晶體,晶體下面的砂漿表面變得粗糙;隨著凍融次數(shù)的增加,剝落現(xiàn)象愈發(fā)嚴(yán)重,50次循環(huán)時(shí),混凝土裂紋擴(kuò)張,表面砂漿大塊脫落,結(jié)構(gòu)變得疏松,水下部分出現(xiàn)結(jié)晶鹽,混凝土骨料外露。其原由是混凝土通過(guò)毛細(xì)吸水作用吸水,當(dāng)水面以上混凝土的蒸發(fā)速率大于混凝土的吸水速率時(shí),混凝土上部的蒸發(fā)區(qū)將產(chǎn)生過(guò)飽和溶液[13]。過(guò)飽和溶液在凍融的環(huán)境下結(jié)晶產(chǎn)生十水硫酸鈉晶體,干濕循環(huán)條件下時(shí),結(jié)合硫酸鈉飽和曲線,當(dāng)溫度低于32.4 ℃時(shí),硫酸鈉結(jié)晶成芒硝,其界面處晶體形態(tài)如圖4(a)所示;當(dāng)溫度高于32.4 ℃時(shí),芒硝將脫水生成無(wú)水芒硝,反應(yīng)式如式(3)所示,其界面處晶體形態(tài)如圖4(b)所示。從芒硝變成無(wú)水芒硝的過(guò)程中將產(chǎn)生較大的結(jié)晶壓力,是導(dǎo)致混凝土脫落、破壞的主要原因,如圖5所示。當(dāng)結(jié)晶壓力大于混凝土的極限抗拉強(qiáng)度時(shí),混凝剝落、破壞[30],質(zhì)量損失增大。以及NaCl對(duì)混凝土的不利作用,氯化鈉溶液中試件表面層飽和程度比水中時(shí)高,氯化鈉溶液凍結(jié)后的冰塊塑性較低,處于低溫條件時(shí),表層混凝土中的水凝結(jié)成冰,毛細(xì)作用又將試塊內(nèi)部混凝土孔隙中沒(méi)凝結(jié)的水匯集過(guò)來(lái),從而導(dǎo)致面層混凝土材料的嚴(yán)重剝蝕[11,31]。在凍融循環(huán)過(guò)程中,導(dǎo)致溶液濃度增大,引發(fā)過(guò)飽和比增大,當(dāng)過(guò)飽和比達(dá)到3時(shí),由式(1)計(jì)算,結(jié)晶壓力可達(dá)到48.6 MPa,大于混凝土的強(qiáng)度,引發(fā)混凝土破壞。硫酸鈉的結(jié)晶壓力和NaCl的作用共同導(dǎo)致了混凝土的剝落。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]多孔介質(zhì)中晶體的結(jié)晶壓力分析[J]. 周鳳璽,應(yīng)賽,蔡袁強(qiáng).  巖土工程學(xué)報(bào). 2019(06)
[2]半浸泡混凝土中Na2SO4溶液傳輸過(guò)程[J]. 劉贊群,裴敏,劉厚,張豐燕,朱嘉慧.  建筑材料學(xué)報(bào). 2020(04)
[3]An experimental study of salt expansion in sodium saline soils under transient conditions[J]. WAN Xusheng,YOU Zhemin,WEN Haiyan,William CROSSLEY.  Journal of Arid Land. 2017(06)
[4]混凝土在浸泡和干濕循環(huán)作用下的抗氯鹽侵蝕性能[J]. 李雋,高培偉,劉宏偉,張麗芳.  南京理工大學(xué)學(xué)報(bào). 2017(05)
[5]硫鋁酸鹽水泥凈漿半浸泡在碳酸鈉溶液中的破壞機(jī)理[J]. 劉贊群,候樂(lè),鄧德華,張豐燕.  硅酸鹽學(xué)報(bào). 2017(05)
[6]降溫速率對(duì)硫酸鈉溶液晶體析出影響的試驗(yàn)研究[J]. 萬(wàn)旭升,賴遠(yuǎn)明.  冰川凍土. 2016(02)
[7]硫酸鈉溶液和硫酸鈉鹽漬土的凍結(jié)溫度及鹽晶析出試驗(yàn)研究[J]. 萬(wàn)旭升,賴遠(yuǎn)明.  巖土工程學(xué)報(bào). 2013(11)
[8]混凝土鹽凍破壞機(jī)理（Ⅱ）:凍融飽水度和結(jié)冰壓[J]. 楊全兵.  建筑材料學(xué)報(bào). 2012(06)
[9]混凝土的抗酸雨腐蝕性及其機(jī)理研究[J]. 石立安,麻海燕,柯凱.  南京理工大學(xué)學(xué)報(bào). 2012(04)
[10]混凝土CT圖像的3維重建技術(shù)[J]. 田威,黨發(fā)寧,陳厚群.  四川大學(xué)學(xué)報(bào)(工程科學(xué)版). 2010(06)

碩士論文
[1]硫酸鹽腐蝕和凍融復(fù)合作用下混凝土的性能研究[D]. 張東方.青島理工大學(xué) 2015
[2]混凝土單軸受壓細(xì)觀統(tǒng)計(jì)損傷本構(gòu)模型研究[D]. 郗武.西安建筑科技大學(xué) 2013
[3]混凝土硫酸鹽侵蝕抑制措施及其機(jī)理研究[D]. 高立強(qiáng).西南交通大學(xué) 2008



本文編號(hào)：3449860