分析應力損傷對混凝土抗碳化性能的影響

1、<p>　　分析應力損傷對混凝土抗碳化性能的影響</p><p>　　摘 要：合理應用超聲波的波速完成混凝土自身的損傷程度波速測試，選取混凝土的碳化性能相關試驗手段，對應力損傷進行研究分析。經(jīng)過對研究結(jié)果分析，應力損傷下混凝土自身的碳化規(guī)律和基準混凝土比較相似，而且混凝土的碳化深度會隨著時間的改變滿足指數(shù)形式，同時隨著損傷程度的不斷加大而變大。文章主要分析和研究了應力損傷對混凝土抗碳化性能造成的影響。

2、</p><p>　　關鍵詞：應力損傷；混凝土；抗碳化性能 </p><p>　　在建筑結(jié)構運用環(huán)境不斷惡化下，許多建筑混凝土結(jié)構出現(xiàn)了物理以及化學腐蝕問題，進而導致混凝土在地震或是撞擊的過程中出現(xiàn)應力損傷問題。 </p><p>　　1 應力損傷下混凝土抗碳化性能問題研究現(xiàn)狀 </p><p>　　混凝土發(fā)生的碳化現(xiàn)象一般是空氣含有的二氧化

3、碳持續(xù)進入到混凝土的內(nèi)部，同時進行不斷擴散，從而和混凝土中相關堿性物體出現(xiàn)化學反應，導致混凝土原有的PH數(shù)值降低。因為混凝土原來的堿性程度相對比較低，所以就會在一定程度上加速鋼筋表面中的鋼化膜出現(xiàn)損壞，進而造成鋼筋發(fā)生腐蝕問題，甚至還會造成保護層的開裂以及脫落，嚴重影響混凝土原有的承載能力。同時還會影響混凝土的耐久性。由于影響混凝土抗碳化性能的要素比較多，比如說水灰比和二氧化碳濃度以及環(huán)境溫度等相關要素。因此，為了可以進一步研究所有要素

4、影響下的混凝土自身抗碳化性能，國內(nèi)外大量相關學者對其進行了大量研究。其中方?Z對各種水灰比進行了實驗分析，重點觀察其對混凝土自身抗碳化性能造成影響，獲取的實驗結(jié)果表明，混凝土自身抗碳化性能和水灰比有著一定關系，在水灰比逐漸增大下，混凝土自身具備的抗碳化性能會持續(xù)降低，若是水灰比未超過0.55，能夠基本上確?；炷磷陨淼目固蓟阅?，若是水灰比超過了0.65，就難以確?；炷磷陨淼目固蓟阅?。 </p><p>　　

5、2 應力損傷混凝土的碳化機理分析 </p><p>　　混凝土的結(jié)構比較復雜，存在許多孔，而且在內(nèi)部會有各種孔隙和氣泡以及缺陷等問題，而且混凝土實現(xiàn)硬化的過程中形成的水泥石相關結(jié)構會存在液相和氣相等并非均勻的質(zhì)體。通常狀況下，在混凝土的硬化過程中大約三分之一的水泥窯轉(zhuǎn)變成為氫氧化鈣晶體或是主要以水溶液的模式遺留在混凝土自身縫隙中，對此，早階段制造的混凝土應該呈現(xiàn)為堿性。同時，混凝土碳化主要是指大氣中的二氧化碳進入

6、到混凝土中，和混凝土中一些物質(zhì)出現(xiàn)中和反應。由于混凝土中抗碳化性能會受到許多要素的影響，所以應該進行大量試驗洋妞，而研究結(jié)果表明混凝土本身的抗碳化性能會隨著氣體的擴散速率不斷變換，其中氣體的擴散速度與混凝土相關結(jié)構的密實程度存在著一定關系。建筑工程的混凝土應力損傷重要原因就是內(nèi)部出現(xiàn)的裂紋，然后慢慢的擴展以及貫穿，若是應力損傷程度比較小，混凝土的內(nèi)部存在的裂隙就相對比較少，并且早階段的混凝土內(nèi)部可以利用自身的一些碳化產(chǎn)物對裂隙進行有效補

7、充，加強混凝土自身的密實性，這樣混凝土的抗碳化性能比較好。但是隨著混凝土應力損傷程度持續(xù)提升，這樣內(nèi)部裂紋或是存在的缺陷就會進一步擴展，同時碳化產(chǎn)物也難以有效填充混凝土裂隙，導致混凝土的抗碳化性能降低</p><p>　　3 應力損傷對混凝土抗碳化性能造成的影響分析 </p><p>　　3.1 原材料。本次試驗選擇一般的硅酸鹽水泥，其中細骨料的細度模數(shù)是2.7。而粗骨料主要選擇粒徑在5.

8、0至31.5毫米的連續(xù)級配碎石灰石。另外，減水劑的減水率是21%，堆積的密度為1410kg/m3的自然河砂。 </p><p>　　3.2 預制損傷。試件在標準養(yǎng)護的28d過后，對混凝土自身立方地完成抗壓強度有效測定，獲取的結(jié)果是42.1MPa。選擇細砂紙對棱柱體試件中所有的棱角進行打磨，從而避免試件在加載過程中產(chǎn)生應力集中問題，而在打磨過后，要選擇3塊當作基準組的試件，并且記錄為D0，然后在另外選擇3塊試件對軸

9、心具備的抗壓強度進行檢測，獲取的壓力數(shù)值是33.7MPa。另外，在預制應力損傷試件必須要在加載之前，選擇非金屬超聲波設備萬冊很難過混凝土自身破蘇的初始數(shù)值測定，所進行測量的距離是400毫米，所有的混凝土試件都要采樣3次，并且以算術平均值當作此混凝土試件原始超聲波波速。 </p><p>　　3.3 碳化方法。本次試驗主要依據(jù)GB/T50082-2009相關標準中涉及的快速碳化試驗方法實現(xiàn)的。首先把試件放置在二氧化

10、碳濃度在20%左右，而相對濕度要在70%左右，同時溫度在20攝氏度左右的碳化箱體中，必須在達到設計的預定齡期之后才可以取出試件。而在預定位置發(fā)生劈裂過后，選擇濃度為1%的酚酞指示劑合理滴在劈裂面上，等待混凝土并未碳化區(qū)域的顏色穩(wěn)定過后，在混凝土試件的邊緣到深色沒有碳化的區(qū)域有效讀取4處深度數(shù)值，然后通過計算求出平均值，此數(shù)值就是混凝土試件具體的碳化深度。 </p><p>　　3.4 結(jié)果分析。不同應力損傷度對混

11、凝土造成的碳化深度變化規(guī)律如圖1所示。 </p><p>　　圖1 不同損傷度混凝土的碳化深度 </p><p>　　對圖中各種應力損傷程度混凝土所有齡期的碳化深度數(shù)據(jù)完成大量的函數(shù)擬合，經(jīng)過對比分析發(fā)現(xiàn)，指數(shù)函數(shù)具備相對較高的擬合度，對此選擇指數(shù)函數(shù)展示應力損傷對混凝土造成的碳化深度影響規(guī)律。綜合分析，應力損傷對混凝土試驗造成的碳化深度在時間變化規(guī)律下與基準組相類似，而且對于一致的碳化時

12、期，混凝土自身的碳化深度會在應力損傷增大下而增深。 </p><p><b>　　4 結(jié)語 </b></p><p>　　以應力損傷的力學理論作為基礎，運用超聲波的波速對混凝土的應力損傷程度D進行定義，然后充分應用混凝土的碳化手段，針對各種應力損傷混凝土的碳化齡期產(chǎn)生的碳化深度完成了試驗分析。應力損傷混凝土碳化與基準組混凝土的試件碳化規(guī)律比較相似，其中應力損傷下混凝土

13、碳化的深度會隨著時間的改變滿足指數(shù)關系，并且混凝土自身碳化深度會在損傷程度不斷加大下而增大。另外，應力損傷程度對混凝土造成的碳化現(xiàn)象，嚴重影響著混凝土的耐久性，如果應力損傷程度超過了0.27，這時應力損傷下的混凝土碳化運用年限知識基準混凝土的0.39，因此，其嚴重影響著混凝土的運用年限。對此，必須要從多種角度避免混凝土出現(xiàn)碳化問題。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></

14、p><p>　　[1] 蔣金洋，孫偉，金祖權，王彩輝.疲勞荷載與碳化耦合作用下結(jié)構混凝土壽命預測[J].建筑材料學報，2010（6）：304-309. </p><p>　　[2] 宋帥奇，高丹盈，胡良明，嚴克兵.塑性混凝土強度和尺寸效應的試驗研究[J].水利水電科技進展，2010，30（3）：32-36. </p><p>　　[3] 杜修力，張建偉，符佳，李振寶.鋼