冻融和碳化共同作用下混凝土损伤分析.pdf
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1、第 1 8卷第 5期 2 0 1 5年 1 O月 建筑材料学报 j oURNAL OF B UI L DI NG MATE RI AL S Vo 1 1 8。 NO 5 O c t , 2 0 1 5 文章编号 : 1 0 0 7 - 9 6 2 9 ( 2 0 1 5 ) 0 5 0 7 6 3 0 4 冻融和碳化 共 同作 用下混凝土损伤分析 肖前 慧 , 牛获 涛。 ( 1 西安科技大学 建筑与土木工程学院,陕西 西安 7 1 0 0 5 4 ; 2 西安建筑科技大学 土木工程学院,陕西 西安 7 1 0 0 5 5 ) 摘 要 : 通 过 室 内模 拟试 验 , 研 究 了冻 融和碳
2、化 共 同作 用 下混 凝 土质 量 和 相 对动 弹性 模 量 的 变化 规 律 结果表 明: 混凝土在冻融和碳化共同作用下的损伤大于其在 冻融单一作 用下的损伤 建立了混 凝土在 冻融和碳化共 同作用下的损伤模型 , 该模型拟合精度较 高 关键 词 :混 凝土 ;冻融循 环 ; 碳 化 ; 损 伤模 型 中图分类号 : TU5 2 8 0 1 文献标志码 : A d o i : 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 7 9 6 2 9 2 0 1 5 0 5 0 0 8 Da ma g e Mo d e l f o r C o n c r e t e S u b j e
3、c t e d t o F r e e z e - T h a w Cy c l e s a nd Ca r b o na t i o n XI AO Qi a n h u i 。 NI L , Di t a o 。 ( 1 I n s t i t u t e o f Ar c h i t e c t u r e a n d Ci v i l En g i n e e r i n g,Xi a n Un i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d Te c h n o l o g y ,Xi a n 7 1 0 0 5 4 ,Ch i n a ; 2 I n
4、 s t i t u t e o f Ci v i l En g i n e e r i n g,Xi a n Un i v e r s i t y o f Ar c h i t e c t u r e a n d Te c h n o l o g y ,Xi a n 7 1 0 0 5 5 ,Ch i n a ) A b s t r a c t : E x p e r i me n t a l s t u d y o f c o n c r e t e s p e c i me n s s u b j e c t e d t o f r e e z e t h a w c y c l e s
5、 a n d c a r b o n a t i o n wa s c a r r i e d o u t M a s s l o s s r a t e a n d r e l a t i v e d y n a mi c mo d u l u s o f e l a s t i c i t y o f c o n c r e t e we r e me a s u r e d Re s u l t s s h o w t h a t c o n c r e t e d a ma g e r a t e a c c e l e r a t e s u n d e r c o mb i n e
6、 d e f f e c t s o f f r e e z e t h a w c y c l e s a n d c a r b o n a t i o n Da ma g e mo d e l i s e s t a b l i s h e d f o r c o n c r e t e s u b j e c t e d t o f r e e z e t h a w c y c l e s a n d c a r b o n a t i o n Ke y wo r d s :c o n c r e t e ;f r e e z e t h a w c y c l e ;c a r b
7、 o n a t i o n;d a ma g e mo d e l 目前 , 环境问题 日益严重 , 混凝土结构所处的环 境条件也越来越复杂 , 大大影响了混凝 土结构 的耐 久性能 在寒冷地区, 混凝土结构主要经受冻融循环 和大气 中二氧化碳的碳化作用 对于冻融循环、 碳化 等单一 因素作用下的混凝 土耐久性 问题 , 国内外 已 经开展 了大量 的研究工作 , 其 中的许 多结论 和经验 公式已经在学术界达成共识 , 并且在工程实际中得 到了广泛应用和验证 1 然而 , 有关冻融 和碳化共 同作用 下混 凝 土耐久 性 问题 的研 究 只是初 步 和零 星 的L 6 因此 , 本文开展
8、了混凝土 的耐久性试验, 研究 了混凝土遭受冻融循环和碳化共 同作用时的内部损 伤演化过程 , 并建立 了损伤模型 通硅酸盐水泥 , 细度为 3 4 ( 8 0 m方孔筛筛余) ; 粉煤灰为渭河电厂 级粉煤灰 , 细度为 1 8 ( 4 5 m 方孔筛筛余) ; 细骨料为西安灞河 中砂 ; 粗骨料为陕 西泾 阳口镇石灰岩质锤破碎石( 粒径 5 2 O mm) ; 引 气剂采用同济大学以天然野生植物皂类为主要原料 研制的 S J 一 3型高效 引气剂 ; 水为 自来水 混凝土的 配合 比见 表 1 袭 1 混凝土 的配合 比 T a b l e 1 Mi x p r o p o r t i o
9、n o f c o n c r e t e k g m。 1 试 验 1 2 试验方法 1 1 原材料及配合 比 混凝土试件 冻 融循环 和碳化试 验 根据 GB T 水泥选用陕西秦岭水泥总厂的 P O 4 2 5 R普 5 0 0 8 2 -2 0 0 9 普通混凝土长期性能和耐久性能试验 收稿 日期 : 2 0 1 4 0 3 - 2 1 I修订 日期 : 2 0 1 4 0 5 1 2 基金项 目: 国家 自然科学基金重点项 目( 5 0 5 3 8 0 6 0 ) ; 陕西省教育厅科研计划项 目( 2 0 1 3 J K0 9 6 8 ) 第一作 者 : 肖前 墓( 1 9 8 1 一
10、 ) , 女 , 四川 达州人 , 西安科技大学讲师 , 博士 E ma i l ; x i a o h u i 一 9 9 1 2 6 t o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 建筑材料学报 第 1 8卷 方法标准 进行 , 试件尺寸为 1 0 0 mm1 0 0 mmx 4 0 0 mm 试件成型后带模 养护 2 4 h , 拆模后移入标 准养护室 ( 温度 2 O 士1 , 相对湿度大于 9 5 ) 养护 3 0 d , 之后 自然养护到预定龄期 9 0 d 由于冻融和碳化作用机理不 同, 发生作用后混 凝土结构的产物也不 同, 一般而言碳化使结构变致
11、密, 而冻融使结构变疏松 因此在试验中先进行冻融 还是碳化 , 都会对 2 个 因素的复合结果带来影 响 为 了避免这种影响 , 试验模式分 3 组 : ( 1 ) 冻融一 碳化( F 5 0 C) : 先冻融 5 O次 , 然后碳化 7 d , 每个循环为 1 5 d , 共进行 4个大循环 ( 2 ) 碳化一 冻融( C F S 0 ) : 先碳化 7 d , 然后冻融 5 0 次 , 每个循环为 1 5 d , 共进行 4 个大循环 ( 3 ) 单一冻融 ( F ) : 每 2 5次冻融循环为 1个大循 环 , 每个大循环约 4 d , 共进行 8个大循环 表 2给 出了试件分组情况 裒
12、 2 试件分组 T a b l e 2 S p e c i me n g r o u p s 2结果与讨 论 2 1 质量变化规律 混凝土在冻融一 碳化试验模式下 的质量变化规 律如图 1所示 由图 1可以看 出, 水胶 比越大 , 混凝 土试件的质量下降速率越大 , 这 与单一冻融试 验模 式 下混凝 土试 件质 量变 化规 律一致 图 2 4分 别 给 出 了水 胶 比 为 0 3 5 , 0 4 5和 0 5 5的混凝土试件在单一冻融和冻融一 碳化试验模 式下的质量损失率 由图 2 4可 以看 出, 试件在冻 融一 碳化试 验模式下的质量损失率 明显大于在单一 冻融试验模式下 的质量损失
13、率; 同时随着冻融循环 次数的增加 , 试件在冻融一 碳化试验模式下的质量损 失速率增大 通过对试验结果 的分析, 得出冻融一 碳化试验模 式下混凝土质量与冻融循环次数的函数关系如下 : G = 9 4 6 7 k e - 。 _ 。 。 。 ( 1 ) 式中: 为混凝土质量 ; n为冻融循环次数 ; k为与 Numb e r o f c y c l e s t i me s 图 1 混凝土在冻融一 碳化试验模式下 的质量变化 规律 F i g 1 Va r i a t i o n o f c o n c r e t e ma s s u n d e r t h e t e s t mo d
14、e o f F 5 0 C 喜 薹 Nu mbe r o f c y c l e s t i me s 图 2 水胶 比 0 3 5 混凝土在不 同试 验模 式下的质量损失率 Fi g 2 M a s s l o s s r a t e u n d e r d i f f e r e n t t e s t mo d e s o f c o n c r e t e wi t h wa t e r - b i n d e r r a t i o o f 0 3 5 重 量 Num b e r of c y c l e s t i me s 图 3 水胶 比 0 4 5混凝土在不同试验模式下 的质
15、量损失率 F i g 3 M a s s l o s s r a t e u n d e r d i f f e r e n t t e s t mo d e s o f c o n c r e t e wi t h wa t e r b i n d e r r a t i o o f 0 4 5 混凝土水胶 比m mb 有关 的系数 , 是 一0 1 2 5 m 7 9 2 b + 1 o 5 4 ( R 一o 9 8 6 ) 2 2 动弹 性模 量变 化规律 G B T 5 0 0 8 2 - 2 0 0 9中快 冻 法 对 冻 融后 混凝 土 的实际考察指标是动弹性模量 动弹性模量的测定
16、 是非破损 的, 能考察 同一试件在冻融过程 中内部结 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 5期 肖前慧 , 等 : 冻融和碳化共 同作用下混凝土损伤 分析 重 旦 嚣 Nu mb e r o f c y c l e s t i me s 图 4 水胶 比 0 5 5混凝土在不 同试验模式 下的质量损失率 Fi g 4 M a s s l o s s r a t e u n d e r d i f f e r e n t t e s t mo d e s o f c o n c r e t e wi t h wa t e r - b i n d e r r a
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- 融和 碳化 共同 作用 混凝土 损伤 分析
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