氯离子侵蚀和中性化作用下钢纤维混凝土力学性能演变

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钢纤维混凝土(SFRC)具有优异的阻裂性能、抗拉强度和韧性,已逐渐应用于海洋、大坝、港口和桥梁等工程建设中。由于其应用领域的扩宽和服役环境的复杂性,钢纤维混凝土的耐久性问题成为工程结构设计的关键。本文研究了氯离子侵蚀、氯离子侵蚀-碳化耦合作用以及酸性环境下钢纤维混凝土力学性能的演变及其劣化机理。主要研究内容与结论如下:(1)采用浓度为3%的NaCl溶液作为拌合水,加速钢纤维混凝土腐蚀劣化,探明氯盐侵蚀下钢纤维混凝土性能演变规律。结果表明:在氯离子侵蚀作用下,钢纤维混凝土的立方体抗压强度随侵蚀时间的增加逐渐增大,在12个月后趋于稳定;试件的轴心抗压性能在长达24个月的侵蚀时间内未发生明显劣化;试件的弯曲强度和韧性指数随着侵蚀时间的增加表现为先增大后减小,但均高于初始值(0个月)。(2)采用浓度为3%的NaCl溶液作为拌合水制备钢纤维混凝土,养护结束后碳化3个月,之后将试件置于高湿环境下,探究氯离子侵蚀-碳化耦合作用下钢纤维混凝土性能演变规律。结果表明:在氯离子侵蚀-碳化耦合作用下,钢纤维混凝土立方体抗压强度随着侵蚀时间的增加逐渐增大;随侵蚀时间的增加,试件的轴压强度逐渐增大,能量吸收能力W1.0和轴压韧性比Re,1.0先增大后减小,纯水泥混凝土试件(O2)的轴压韧性发生劣化,而复掺20%粉煤灰+40%矿渣的钢纤维混凝土试件(OFS)的轴压韧性没有发生劣化;试件的弯曲强度和弯曲韧性指数随着侵蚀时间的增加先增大后减小,其中,试件的弯曲强度没有发生劣化,而弯曲韧性发生不同程度的劣化。试件O2在氯离子侵蚀-碳化耦合作用下的力学性能优于OFS,但试件OFS抗氯离子侵蚀-碳化耦合的能力优于O2。(3)采用自来水作为拌合水制备钢纤维混凝土,养护结束后将其放入p H=4的硫酸溶液中,采用全浸泡的方法探究酸性环境作用下钢纤维混凝土的性能演变,并对不同侵蚀时间的试件进行物相分析(XRD)。结果表明:硫酸溶液作用下,钢纤维混凝土立方体抗压强度随着侵蚀时间的增加先增大后减小,12个月后处于稳定;试件的轴压承载力随着侵蚀时间的增加先增大后减小,各个测试时间的轴压强度均大于初始值,而轴压韧性随着侵蚀时间的增加发生不同程度的劣化;试件的弯曲强度未发生劣化,弯曲韧性有轻微劣化。硫酸溶液作用下钢纤维混凝土表面有Ca SO4·2H2O沉积,试件内部的物相组成未发生变化。(4)当钢纤维混凝土的p H值<11时,试件内部钢纤维极易发生锈蚀;当p H值>11时,试件内部钢纤维表面仍保持光亮,无腐蚀迹象。
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