涉水重大基础设施,是关系国民经济发展和国家公共安全的枢纽工程。随着国民经济的快速发展,我国将继续加快基础设施建设,建成和在建涉水重大基础设施建设越来越多,各种工程问题也日益突出。本文以国家重点研发计划重点专项——涉水重大基础设施安全保障技术研究与工程示范项目——深中通道工程为实例,研究服役于复杂海洋工况下的沉管隧道混凝土侵蚀损伤及劣化规律。目前,关于海洋环境下混凝土结构的腐蚀研究主要集中在氯盐侵蚀、硫酸盐侵蚀、硅酸盐水泥水化、酸性介质侵蚀等方面。其中,大部分有关海洋混凝土的试验都未考虑实际工况中高渗透压侵蚀,或者达不到实际工况中的高水头压条件,部分学者只单项考虑了海水离子浓度加倍侵蚀下混凝土的劣化损伤分析,或者只从改变材料性质的角度研究了模拟海水对参入粉煤灰的混凝土浆体的侵蚀作用,少有学者关注高水头压下-侵蚀性离子耦合作用下对混凝土的侵蚀损伤及劣化规律,本文主要讨论高渗透压-硫酸盐耦合作用下对混凝土的侵蚀损伤及劣化规律。微观试验能反映混凝土的水泥基材料微观和细观结构的损伤和弹性演化过程。目前已经有大量研究利用传统的室内力学试验,如单轴压缩试验、三轴压缩试验等,得到试样整体宏观力学性能。实际上,不同侵蚀深度处的力学性能是不一样的。尤其是试样表面和较浅侵蚀深度处的力学性能劣化严重,需要对试样表面和不同侵蚀深度处力学特性进行微观研究。本文采用微米压痕试验,并结合了CT扫描试验、电子显微镜扫描(scanning electron microscope SEM)试验,对高渗透压——硫酸盐耦合侵蚀作用下混凝土的侵蚀损伤及微观力学性能进行研究,实验结果为了解海洋复杂侵蚀环境下混凝土结构劣化规律提供科学依据。试验结果显示,渗透压能加速离子迁移,主要起促进化学侵蚀作用,渗透压越高,混凝土化学损伤速率越快,且二者相互促进作用;渗透压越大,侵蚀深度越深;骨料与砂浆胶结处是易侵蚀、易破坏的薄弱点;水化产物易生成于混凝土内部孔隙,更高渗透压下生成更多短柱状石膏晶体及更加细密的针状钙矾石晶体。