荷载、硫酸盐作用下混凝土结构耐久性研究

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硫酸盐腐蚀是影响混凝土结构耐久性的主要影响因素,可导致混凝土性能劣化,使混凝土对钢筋的保护作用降低,削弱混凝土结构耐久性。硫酸盐对混凝土结构的腐蚀是一个复杂的物理化学过程,不仅受到混凝土材料自身性能的影响,而且受到环境因素和荷载因素的影响。因此,研究环境因素和荷载因素共同作用下的硫酸盐侵蚀过程,对解决实际环境中的混凝土结构耐久性问题具有重要意义。本文以“国家自然科学基金[50808005]”、国家自然科学基金[51078334]和“北京市自然科学基金重大项目[8100001]”为依托,采用耐久性加速腐蚀模拟试验方法,研究了多因素作用下的硫酸盐腐蚀机理,建立了混凝土结构耐久性寿命预测模型,具体研究内容和成果如下:  1、综述了硫酸盐腐蚀混凝土的内、外部影响因素,分析了硫酸盐对混凝土产生腐蚀作用的不同机理,为硫酸盐腐蚀环境下混凝土结构耐久性提供依据。  2、通过对不同腐蚀龄期混凝土抗压强度值的分析,建立了持续荷载、硫酸盐共同下混凝土回弹值时变模型;根据不同腐蚀龄期混凝土立方体试块抗压强度值、回弹值,建立了混凝土立方体抗压强度与回弹值间函数关系式,推导得到持续荷载、硫酸盐共同作用下混凝土抗压强度平均值、标准差时变模型。  3、对钢筋锈蚀损失率进行测定,推导建立了持续荷载、硫酸盐共同作用下钢筋锈蚀量时变模型;根据硫酸盐腐蚀环境下不同腐蚀龄期混凝土碳化深度值,计算得到硫酸盐侵蚀影响碳化深度系数α,并根据锈蚀量实测值,引入硫酸盐影响氧气扩散系数β。  4、分别对硫酸盐侵蚀与荷载共同作用、大气环境中的的混凝土构件进行静力加载试验,根据裂缝图与荷载挠度曲线,得到各梁开裂荷载、屈服荷载以及极限荷载值;延性比计算结果表明,大气环境中混凝土构件延性优于腐蚀后各混凝土构件;对未开裂阶段、开裂阶段各梁刚度进行计算,计算结果表明,硫酸盐腐蚀与荷载作用对混凝土梁抗弯刚度无显著削弱作用。  5、根据硫酸盐腐蚀和荷载共同作用下的混凝土抗压强度与钢筋抗拉强度时变模型,建立了硫酸盐侵蚀环境下受弯构件抗力随机模型;以服役状态混凝土板为研究对象,采用可靠性理论,使用当量正态化的验算点法对可靠性指标进行计算,分析了恒、活荷载、硫酸盐共同作用下钢筋混凝土结构受弯构件的耐久性。
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