隨著近些年城市化的高速推進,混凝土在國民經(jīng)濟與社會生活中扮演越來越重要的角色,混凝土材料的耐久性問題也引發(fā)了廣泛的關(guān)注。混凝土多數(shù)耐久性破壞過程都以水為媒介而發(fā)生,因此研究水分傳輸過程是明確混凝土耐久性的重要基礎(chǔ)。然而,實際工作的混凝土都是受荷載服役的,而由荷載產(chǎn)生的損傷是影響混凝土水分傳輸和離子侵蝕的重要因素,因此探究混凝土損傷機理及損傷對于水分傳輸?shù)挠绊懯鞘直匾摹１疚氖紫然跀?shù)字圖像相關(guān)技術(shù)（DIC）對混凝土單側(cè)劈裂和疲勞劈裂這兩種加載方式進行裂紋開展機理分析。然后使用X射線透視圖像技術(shù)（TXR）對無應(yīng)力下混凝土薄片進行原位、連續(xù)、可視化的水分傳輸檢測。最后使用X射線斷層掃描技術(shù)（XCT）對帶損傷的立方體混凝土進行原位、連續(xù)、可視化的水分傳輸檢測,分析損傷對混凝土吸水的影響。主要成果如下:（1）基于光學(xué)顯微鏡與DIC云圖的觀察,發(fā)現(xiàn)單側(cè)劈裂混凝土的裂縫縫寬沿著開裂方向減小,而疲勞劈裂混凝土的裂縫縫寬中間大于兩端。同時DIC應(yīng)變云圖能夠反應(yīng)混凝土單側(cè)劈裂和疲勞劈裂中裂縫的演化,包括裂紋的起裂時間、形態(tài)長度和空間分布;給出疲勞荷載單個循環(huán)的演化過程以揭示疲勞損傷積累的機理。結(jié)合混凝... 

【文章來源】：浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：碩士

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圖１．１國內(nèi)水泥人均產(chǎn)量（數(shù)據(jù)來自《國家統(tǒng)計年鑒》）??混凝土優(yōu)異的工作性能以及廣范圍的使用性使人們易于忽視服役中混凝土??

浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文?緒論??．?．．．ａｙ??！??（ｃ）橋墩侵蝕?（ｄ）混凝土鋼筋侵蝕??圖１．２混凝土中的破壞部位（圖片來自于谷歌）??在日常生活中，大部分混凝土結(jié)構(gòu)在都是承受荷載服役的，包括結(jié)構(gòu)自重、??靜載、疲勞或者多種荷載形式的疊加。特別是橋梁結(jié)構(gòu)，除了承擔結(jié)構(gòu)本身的重??量，橋墩承受流水、風(fēng)的循環(huán)荷載，橋面承擔汽車、風(fēng)的循環(huán)荷載。然而從統(tǒng)計??資料上看，我國大量的橋梁路面，建于２０１０年前的基礎(chǔ)設(shè)施高速發(fā)展的時期，??該時期結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工速度快，水平低，導(dǎo)致大量混凝土設(shè)施較早的進入破壞期??［１２，１３］。因此研究混凝土的損傷機理是研究混凝土耐久性和把握結(jié)構(gòu)準確壽命的基??礎(chǔ)，具有揭示性的意義和十分實用的工程價值。??荷載是影響混凝土水分傳輸和離子侵蝕的重要因素。靜載和疲勞荷載均能使??混凝土產(chǎn)生損傷，靜載導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)微裂縫并連通內(nèi)部的孔隙結(jié)構(gòu)，而疲勞荷??載加快了裂紋長度和寬度的發(fā)展�；炷翐p傷和破壞改變了混凝土材料的微觀結(jié)??構(gòu)，包括孔隙率、連通性、曲折度以及空間裂紋的分布；提高了離子的滲透性，??大幅度加快了水的滲透速率，極大地改變了混凝土水分和離子傳輸行為，進而導(dǎo)??致混凝土性能退化和壽命縮短等問題。??我國沿海區(qū)域和湖泊地帶的混凝土結(jié)構(gòu)在受到各種各樣的荷載作用的同時??發(fā)生水分傳輸行為，也就是此結(jié)構(gòu)的混凝土材料發(fā)生水分傳輸及各種微觀破壞是??在荷載的影響下發(fā)生的。忽略荷載的影響，僅考慮環(huán)境作用下混凝土內(nèi)部水分傳??輸，或者忽略環(huán)境因素的影響，僅考慮疲勞荷載帶來的混凝土的損傷，這樣不能??科學(xué)全面的反映某些承載混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性機制。比如，鋼筋混凝土樁在地下??一定深度，承

浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文?緒論??面的了解混凝土在有無荷載下的傳輸行為規(guī)律，展開疲勞損傷與水分傳輸耦合下??的研究。本文探究混凝土在靜載、循環(huán)荷載下的的劣化機制，同時研究在無損和??有損傷的情況下非飽和混凝土的水分傳輸行為，揭示因水分傳輸引起的耐久性劣??化機理，為混凝土結(jié)構(gòu)的壽命預(yù)測和維護提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐，為國家工程??項目建設(shè)提供數(shù)據(jù)支持。??１．２國內(nèi)外研究現(xiàn)狀??１．２．１混凝土傳輸行為??１．２．丨．１混凝土中的水分傳輸機理??混凝土是一種典型的多相、多組分的多孔介質(zhì)材料，其孔隙結(jié)構(gòu)系統(tǒng)非常復(fù)??雜，在硬化水泥漿體、骨料和界面過渡區(qū)中存在大量微孔隙和界面裂縫，均能儲??存水分并為水分運輸提供通道。根據(jù)水在混凝土的存在方式可區(qū)分為自由水、吸??附水、層間水和結(jié)晶水［１４１，如圖１．３所示??細附水??〇ｏｍｓ?＾??圖１．３混凝土中的水分存在形式［１４］??自由水，也稱毛細孔水，在混凝土中的移動方式為液態(tài)流動或者氣態(tài)擴散。??吸附水作為中性水分子在物理吸附或者毛細管作用力下吸附在毛細孔壁上，以水??膜形式存在。層間水以氫鍵結(jié)合在Ｃ－Ｓ－Ｈ凝膠層的層間，在水化產(chǎn)物中含量不恒??定，當遇高溫或強烈干燥時，部分層間水會脫出，層間距離降低引起材料物理性??質(zhì)發(fā)生變化。結(jié)晶水是指結(jié)合在礦物晶體結(jié)構(gòu)之中非液態(tài)水分，與其他水分形式??相比性質(zhì)穩(wěn)定不易失去，孔隙結(jié)構(gòu)只有在高溫破壞后將失去結(jié)晶水。由于物理性??質(zhì)的特異性，Ｆｅｌｄｍａｎ［１５］認為在水泥裝體中結(jié)晶水無法參與水分運輸，只有自由??水、吸附水和層間水能夠運動和遷移。??混凝土內(nèi)部的水分存在形式并非固定不變，各種水態(tài)在一定條件下可以完成??４??


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