单轴受压混凝土的微裂缝和氯离子侵入性.pdf

第 3 5卷第 1 期 2 0 1 3年 2月 土 木 建 筑 与 环 境 工 程 J o u r n a l o f Ci v i l ，Ar c h i t e c t u r a l En v i r o n me n t a l En g i n e e r i n g Vo 1 35 No 1 Fe b 2 O1 3 d o i ： 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 6 7 4 4 7 6 4 2 0 1 3 0 1 0 1 7 单轴受压混凝土的微裂缝和氯离子侵入性 万 小梅 ， 苏 ( 1 青 岛理工大学 土木工程 学院， 山 卿 东 青 岛 ，赵 铁 军 ， 任 心 波 2 6 6 0 3 3 ； 2 同济 大学 土木学院 ， 上海 2 0 0 0 9 2 ) 摘 要 ： 采 用 1种 无破 损微 裂缝 估 算指标一 比裂缝 面积 来评 价 单轴 压 力作 用 下混 凝 土棱柱 体 的扩展 微裂缝。加压卸载后试块暴露于氯离子环境 中， 测得试块 中的氯 离子含量分布。分析 了单轴压力 下混凝土微裂缝的发展以及荷载、 微裂缝和氯 离子渗透性的相关规律。试验结果表明， 在 大约 0 3 的应力水平范围内， 受压并卸载后的试块表观氯离子扩散 系数普遍降低 ， 但随着应力水平的继续提 高， 氯离子扩散性能开始提高并超过未加载时的氯离子扩散 系数 。混凝土在 单轴受压并卸载的情 况下 ， 其微 裂缝 的发展 和恢 复与应 力水 平 关 系密切 。 比裂 缝 面积 能 够较 好地 表 征 混凝 土 中微 裂 缝 的发展 ， 有 助 于分析 混凝 土在 荷载 作 用下产 生的微 裂缝 对氯 离子传输 性 能的影 响 。 关键词 ： 混 凝土 ； 单轴压 力 ； 微 裂缝 ； 氯 离子 ； 比裂缝 面积 中图分 类 号 ： T U5 2 8 1 文献标 志 码 ： A 文章 编号 ： 1 6 7 4 4 7 6 4 ( 2 O 1 3 ) 0 1 0 1 0 4 0 7 M i c r o c r a c ki ng a nd Ch l o r i d e Pe n e t r a t i o n o f Co nc r e t e u n d e r Uni a x i a l Co mpr e s s i o n Wa n X i a o me i ，S u Q i n g 。 ，Z h a o T i e j u n ，R e n X in b o ( 1 S c h o o l o f Ci v i l E n g i n e e r i n g ，Qi n g d a o Te c h n o l o g i c a l Un i v e r s i t y ，Qi n g d a o 2 6 6 0 3 3 ，P RCh i n a ； 2 S c h o o l o f Ci v i l E n g i n e e r i n g，To n g j i Un i v e r s i t y ，S h a n g h a i 2 0 0 0 9 2，PRC h i n a ) Abs t r a c t ：A n on d e s t r uc t i v e me t h od o f e v a l u a t i on o f s p e c i f i c c r a c k a r e a wa s us e d t o c h a r a c t e r i s e m i c r o c r a c ki n g i n c o nc r e t e p r i s m s du r i ng u ni a x i a l c o mpr e s s i o n l o a d i ng a nd un l oa di n gChl or i d e p r o f i l e s we r e a l s o m e a s u r e d a f t e r t he s a me c o nc r e t e s we r e e x po s e d t o c h l or i d e e n v i r o nme n t The r e l a t i o n a mo ng mi c r oc r a c ki ng， s t r e s s s t r e ng t h r a t i o a nd c hl o r i de pe ne t r a t i o n o f c o nc r e t e we r e a na l y s e d ba s e d o n t he e xpe r i me nt a l r e s ul t s U n de r c o m p r e s s i v e l o a d，t he a pp a r e n t c hl o r i d e d i f f u s i o n c o e f f i c i e n t d e c r e a s e s unt i l a bou t on e t hi r d of t he u l t i ma t e 1 o a dFur t he r i n c r e a s e of c ompr e s s i v e l o a d i mpr o v e s t he c hl or i d e di f f u s i o n c oe f f i c i e n t a g a i n The r e i s a c l o s e l i nk b e t we e n mi c r oc r a c ki n g a n d s t r e s s s t r e n g t h r a t i o Th e i nd e x of s p e c i f i c c r a c k a r e a c a n b e us e d t o i n di c a t e t he m i c r o c r a c k i ng a nd s t ud y c hl o r i de t r a ns po r t be ha v i o ur i nt o c on c r e t e u nd e r t he i n f l ue nc e of m i c r o c r a c ki n g Ke y wo r ds ： c on c r e t e；u ni a xi a l c o m p r e s s i o n；m i c r o c r a c k；c hl o r i de ；s pe c i f i c c r a c k a r e a 荷 载对 混凝 土 传 输性 的影 响 ， 主 要 是 通 过荷 载 引起 的混凝土微裂缝来作用。由于泌水 、 收缩、 温度 梯度、 冻融和碱 骨料反应 等原 因， 浇筑后未经使用 的混凝土中就存在微裂缝。而外部荷载或其它环境 条件则会使混凝土产生更多的微裂缝并促使混凝土 中的原始微 裂缝 扩展 和相互贯 通 。这些 微 裂缝 可 以 形成潜在的传输通道 ， 使侵蚀性盐类或离子更容易 进入混凝土内部 。目前， 已有不少 围绕荷载、 微裂缝 收稿 日期 ： 2 0 1 2 0 5 2 7 基金项 目： 国家重点基础研究发展计划( 2 0 0 9 C B 6 2 3 2 0 3 ) ； 山东省 自然科学基金 ( Z R 2 0 1 1 E E Q0 3 1 ) 作者简介 ： 万小梅 ( 1 9 7 4 一 ) ， 女 ， 副教授 ， 博士 ， 主要从事混凝 土结构及材 料的耐久 性 、 力 学与环境 因素作用 下结构 物的劣 化机理研究 ， ( E ma i l ) wa n x i a o me i q j 1 2 6 e o m。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 1 期 万小梅 ， 等 ： 单轴 受压 混凝 土 的微 裂缝 和 氯 离子侵入 性 l O 5 与混凝土传输性及各种劣化机理的相关关系研究及 成果报道l 1 。这些研究表明裂缝 的存在会使材料 的渗透率 ( 或吸水率) 产生变化 。 S a ma h a等_ 8 检测从压力试验后 的圆柱体上切 取 的混凝 土 切 片 ， 确 定 微 裂缝 的裂 缝 长 度 。然 后 将 裂缝 长度 与 根 据 AS TM C 1 2 O 2测 得 的 电荷 通 量 进 行比较。他们发现 ， 在低于 7 5 抗压强度 的应力水 平下 ， 混凝土 中的微 裂缝不会影响混凝土 的整体渗 透性 。L o o _ 9 在单轴压力下混凝土圆柱体试验 中报 道 了混 凝 土 中 的微 裂 缝 在 应 力 达 到 7 0 9 O 9 6 的 抗压强度 时变得不稳定 ， 此 时在荷载作用下微裂缝 开始 快速 扩 展 。L i m 等 1 。 。 对 混 凝 土 圆柱 体 加 载 单 轴压 力 至极 限强 度 的 3 0 9 5 ， 在 此过 程 中采 用 与 L o o类似的微裂缝估算方法来研究混凝土圆柱体 中微裂缝 的扩展。压力试验后， 在此 圆柱体上切取 试件进行快速氯离子渗透性试验 ( R C P T) 。试验表 明 ， 用 比裂缝 面 积 表 示 的微 裂 缝 特 征 在 混 凝 土 加 载 和卸载时有很大不 同。L i m等认为混凝土卸载后 的 氯离子渗透性受一定的应力水平即所谓 临界应力 的 达 到与 否 的影 响 。 当混 凝 土 试 件 超 过 临 界 应 力 时 ， 量测到一个 比较大的氯离子渗透性 。当试件没有超 过临界应力时， 虽然微裂缝有较大的增长 ， 但是渗透 性的增长微乎其微。 有研 究 指 出 ， 当 荷 载 引 起 的 微 裂 缝 宽 度 小 于 5 0 F m时， 微裂缝对渗透性影响很小 ； 但 当荷载引起 的微裂缝宽度增大到 5 0 2 0 0 m时 ， 混凝土的渗透 性 大大增 加 ； 裂缝 宽 度 大 于 2 0 0 m 后 ， 混凝 土 的渗 透性 加 速增 大 ， 并 趋 于稳定 。总 的说来 ， 裂 缝 平均 宽 度 、 裂缝长度、 裂缝面积 、 裂缝 网络 的连续性等参数 对材料的渗透性都有程度不 同的影响。文献 1 1 则 指 出 ， 尽 管硅 烷 凝 胶 表 面 防水 处 理 对 提 高 混 凝 土 抗 碳化性和抗氯离子渗透性均有显著作用 ， 但如果经 表面处理的试块 出现裂缝 ， 其碳化程度 和氯离子渗 透情 况 均会 有所 回升 。 总体而言 ， 尽管微裂缝对混凝土渗透性影 响的 重 要性 已受 到 人们 的重 视 ， 但 已有 研 究 结 果 中常 常 出现冲突的观点 ， 试 验方法 和理论还有待进一步完 善。为此 ， 本文将通过试验 ， 以一种无损估算方法研 究单轴压力作用 的混凝土 的微裂缝发展 ， 分析微裂 缝与氯离子传输性能 间的相关性 ， 基 于试验深入研 究荷载及微裂缝对混凝土渗透性的影响。 1 微裂缝评价方 法 用于测定微裂 缝的试 验方法 可以分为 2类， 一 类是借助一定辅助手段 的视觉观测法 ， 也可称为直 接法 ， 包括表面裂缝 的微观观测以及加载中或加载 后对混凝土薄片或锯 片上的裂缝 的观测， 以及 x射 线成像技术 ； 另一类是通过一些容易观测的指标如 变形 、 泊松 比、 弹性模量等 ， 借助裂缝形成与这些指 标 之 间 的内在 关 系量 化 混 凝 土 内部 的微 裂 缝 ， 这 类 方法可称为间接法， 包括表面应变 的量测、 超声脉冲 法 、 声发射技术、 在循环加载中测定能量的累积耗散 和变形模量 的变化 、 全息干 涉测量法 等。A n t o n a c i 等 。 利用一种分层削减法( S c a l i n g S u b t r a c t i o n Me t h o d ) 的非线性超声技术， 可 以辨别混凝土 中的不连续 性是属于裂缝类型还是属于密实度低等低质量类型。 这 2 类方法也可结合使用， E l a q r a等_ 1 。 就使用 声发射和三维 x射线 断面摄像术来探明混凝 土试 块 在受 压 中 的破 坏机 理 和断裂 过程 。 直接观测单轴受压下混凝土内部裂缝的方法又 具体分为在加载前将试块切片和加载后将试块切片 2 种 方 式 。加 载前 切 片 可 以观 察 到裂 缝 在加 载 过 程 中的发展 ， 但是却观察不到横向裂缝 的发展 。加 载 后切片虽然可 以观测到横 向裂缝的情况， 但是加 载 后对试块进行切片需特别谨慎 ， 因为锯切、 着色和打 磨 都 可能 引起 试 块 中新 的 微 细裂 缝 生 成 。而且 ， 卸 载后在薄片中观测到的裂缝一般都与荷载下的裂缝 有很 大不 同 。 基 于 L o o 9 提 出的 比裂 缝 面积 无 损估 算 方 法来 评价轴压混凝土的微裂缝发展情况 。这是一种可以 结 合 混凝 土应 变测试 结果 量化 混凝 土微 裂缝 发 展 程 度 的方法 。公 式建 立 在 以下 假 设 基 础 上 ： 单 轴压 力 下混凝土试件的截面积变化等于由于泊松 比影响产 生 的截面 积 的弹性 变化 和 由于微裂 缝 引起 的膨 胀 之 和， 也就是假定线弹性应变之外 的部分是 由于微裂 缝 的扩展 而产 生 的 ， 因此 ， z S AT z S Ac+ AP R ( 1 ) 式 中 ： A 为混 凝 土 受 载 后 截 面 积 的总 变 化 ； A 为 由于裂缝 开展 引起 的截 面积 变化 ； A 为 由于 泊 松 比影 响产生 的截 面积 的变化 。定 义单 位 截 面面 积 上 的裂缝 开展 面积 为 比裂 缝 面积 ， 用 e 表示 ： Ac 。 c r一 ( 2 ) 在上述 假定 的基 础 上 ， 本 文 给 出 了对 于棱 柱 体 试块在轴压时平行于荷载方向的侧表面的裂缝开展 面积 估算公 式 ， z S AT一 ( 0+ a )( 一 h )一 a h a h ( 一 e ) ( 3) z S A P R一 ( 口+ a e )( 矗一 h ) 一 a h a h ( e s ) ( 4 ) 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 O 6 土 木 建 筑 与 环 境 工 程 第 3 5 卷 A c一 , 14T一 A P R n h ( 一 ) ( 5 ) 式 中 ： A 为 混凝 土受力 变形 前 的横截 面面积 ； e 、 分 别 为横 向和轴 向应 变 ， 可 在 加载 和卸 载 过 程 中 由 应变计测量得到 ； a为棱柱体横截面的边 长； h为棱 柱体所取计算侧面的高度 。所 以， 棱柱体试块侧表 面 的 比裂缝 面积 ： e 。 一 一 y ( 6 ) 其中 为弹性泊松 比。通常意义的泊松 比是指在 材料 受力 在 弹性 极 限 以下 时横 向应变 与 纵 向应变 的 绝对比值 。笔者前期有关试验研究表明l_ 1 引， 当加 载 处于应 力 与应 变 呈线 性 发 展 的 弹 性 阶段 ( 3 0 V oo 5 0 应 力 水 平 以 下 ) 时 ， 泊 松 比都 保 持 在 0 1 5 0 2 4范围内， 平均值约为 0 2 0 。之后， 随着应力进 一 步增 大 ， 横 向变形 的增 长 速度 比纵 向变 形 的增 长 速度越 来越 大 ， 故 即时 测 取 的泊 松 比随 应 力 增加 也 适 当增大， 泊松比不再稳定 ， 混凝土的应力应变发展 进入到非弹性阶段。为避免受非线性变形带来 的泊 松比误差影响 ， 式( 6 ) 中的 值是在应力一 泊松 比曲 线上 取用靠 近初 始 阶段且 已稳定 的泊松 比值 。 2 试验方案 2 1原材 料及 试块 制备 试验 采 用 T C1和 T C 2两 种 混 凝 土 配 合 比， 试 块的原材料包括： 山东东岳水泥厂的 4 2 5普通硅酸 盐水泥 、 青岛四方电厂的二级粉煤灰 、 青岛大沽河的 中砂 、 最大粒径为 2 5 mm 的碎石、 萘系高效减水剂 。 混 凝 土 试 块 的 配 合 比 如 表 1所 示 。试 块 规 格 为 1 0 0 mm1 0 0 mm4 0 0 mm 的棱柱体 ， 成 型后 的试 块放置在氢氧化钙饱和溶液中养护至规定龄期 。 表 1 混凝土试块的配合比 ( k g m- 3 ) 2 2 试 块加 载及 暴露环 境 试 块养护 至 2 8 d龄期 时 ， 分别 测得 T C 1和 TC 2 棱柱体试块抗压强度平均值为 4 3 5 、 4 6 0 MP a 。完 成强度测定后在电液伺服试验机上对试块进行单轴 静力加压 ， 调节进油阀使压力机匀速加载 ， 直至应力 水平 分别达到混凝 土棱柱体抗 压强度 的 0 、 2 0 、 3 O 、 5 0 、 8 0 。加载达到预定应力水平后持载 5 分钟 ， 再匀速卸载 。每个试块在相对的两个成型面 上的中间高度 位置沿横 向及纵 向粘贴 应变计各一 对 ， 加载 、 持载和卸载期间同时进行应变测量 。应变 测量采用胶基应 变计 和北 戴河电子仪器厂生产 的 C M一 1 A 一 2 0数字静 态应 变仪组成 的应 变测 试 系统 进行 。 卸载结束后 ， 从混凝土试块 上取走应变计并清 理 表面 ， 切 割并 保 留原应 变 计 所 在 区域 的部 分 试 块 ( 约 1 0 0 mm的试块高度) ， 以该局部表面为暴露面， 将试块其余面涂敷环氧树脂 ， 将试块浸泡在 5 的 Na C 1 溶液中。当试块浸泡一定时期( 1 个 月或 2个 月 ) 后 ， 逐 层磨 粉取 样 ， 采 用 混凝 土结 构 耐久 性 设计 规 范 1 6 _ 规定 的硝酸 银滴 定 法 检测 混 凝 土 中水 溶性 氯离子含量 ， 得出混凝土 中不 同深度 的氯离子含量 分布 。 3比裂缝面积 用加载 、 卸载 过程 采集 到 的应 力应 变 数据 ， 根 据 公式( 6 ) 计算得到各混凝土试块 的比裂缝面积。图 1是加 载 、 卸 载 过 程 中 的混 凝 土 比裂 缝 面 积 变 化 的 部分试验结果 ， 图中加载和卸载阶段分别用黑色和 灰色线表示。从各 曲线整体发展来看 ， 在加载初期 应 力水平 不超 过 0 4的时候 ， 比裂缝 面 积发展 较 小 ， 意味着本试验 中的混凝土中微裂缝在低应力水平范 围内没有 大 的发 展 ， 卸 载后 比裂 缝 面 积 几乎 全 部 恢 复为 0 。当应力 比超过一定水平时， 比裂缝 面积迅 速增大 ， 这意 味 着此 时 昆凝 土 内 的裂 缝 开 始有 了较 大发展 。总体来看 ， 这些突变点对应 的应力水平 基 本出现在 0 3 0 7的较大范围内。L o o l_ g 曾认 为， 混凝土比裂缝面积的突变点对应的应力或应力水平 与混凝土的强度 以及弹性模量并没有 明显规律。但 从实验全部结果来看 ， T C 1和 T C 2两种配合 比的混 凝 土 的比裂缝 面 积 突变 应 力水 平 并 不 一 致 ， 掺 加 粉 煤灰 的 T C 1的微 裂缝 突变应 力水 平 在 0 5 0 7范 围内( 图 1 ( d ) 中该值约为 0 7 ) ， 而 T C 2微裂缝突变 应力水平在 0 3 0 5范围内( 图 1 ( g ) 中该值约 为 0 5 ) 。可见 ， 掺加 粉 煤 灰 有提 高 混 凝 土 裂缝 发 展 突 变应力水平的趋势 。试验 中， 比裂缝面积在加载初 始阶段数值和变化波动都较小 ， 部分试块因初始加 载条件不稳定造成泊松 比初期较大 ， 之后才略有下 降达到稳定阶段 ， 所 以加载初期 比裂缝面积有负值 且 出现波 动 。 在卸载阶段 ， 随着试块应力水平的下降 ， 比裂缝 面积也有所回退， 当应力降为零时， 所对应 的比裂缝 面积就是由混凝土中未能恢复的残余变形造成的。 从图 1的试验结果可以看出 ， 卸载后剩余 的比裂缝 面积 与加载 达到 的最高应 力水平 有一定 关 系 。 对 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第1 期 万小梅， 等： 单轴受压混凝土的微裂缝和氯离子侵入性 1 O 7 1 O 0_ 8 蠡n 6 鼎 o 4 0 2 0 0 1 0 0 8 蠡0 6 慧 菩0 4 O 2 0 0 l 0 0 1 0 2 O 3 O 4 0 5 0 6 0 7 0 8 ( 】9 0 l 0 o 比裂缝面积 l 0 ( a ) T C 1 2 0 1 0 0】 0 2 O 3 O 4 0 5 0 6 o 7 0 s 0 9 0 1 0 o 比裂缝面 , , 1 0 - s ( c )T C1 - 5 0 1 0 0 8 蠡0 6 鼎 0 4 O 2 0 0 一1 0 0 l 0 2 0 3 0 40 5 0 6 0 7 0 8O 9 0 l 0 ( ) 比裂缝面S P , 1 0 ( e ) T C 2 - 2 0 I 0 0 8 蠢 o 魑 稿0 4 0 2 0 0 i 0 0 8 丑 0 6 皤 R 04 臼 0 2 O O l 0 0 l 0 2 0 3 0 4 o 5 O 6 O 70 8 0 9 0 1 0 0 比裂缝面树 1 ( b ) T C 1 3 0 1 O O 8 蠡0 6 嘣 篙 o 4 0 2 1 0 0 1 0 2 O 3 O 4 0 5 0 6 0 70 8 O 90 l ( x 】 比裂缝面积n0 ( d ) T C 1 8 0 L0 0 8 _ 盛n 6 鳗 营0 4 0 2 0 0 1 0( ) 1 0 2 0 3 0 40 5 O 6 0 7 O 8 O 90 1 O 0 比裂缝面移 Vl 0 ( 0 T C 2 - 5 0 0 5 O 1 0 0 1 50 2 ( ) 0 2 5 0 3 ( ) 0 比裂缝面积， 1 0 ( g ) T C 2 - 8 0 图 1 加载和卸载中的混凝土 比裂缝面积 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 O 8 土 木 建 筑 与 环 境 工 程 第 3 5 卷 T C 1而言 ， 加载到 0 t0 5的应力水平后卸载的剩余 比裂 缝面积 均 为 0 ， 加 载 到 0 8的应 力 水 平 后 卸 载 的剩余 比裂 缝 面积 为 2 3 2 1 0 ； T C 2加 载 到 0 0 5的应力水平后卸载的剩余 比裂缝面积也为 0 ， 但 加 载到 0 8的应 力水 平后 卸载 的剩余 比裂缝 面积 为 1 3 7 5 1 0。 。显然， 同样是 0 8应力水平 ， 掺加适 量 粉煤灰 的混 凝土卸 载后 剩余 的 比裂缝 面积 较 纯水 泥 昆 凝 土试块 明显 偏小 。 结 合前 期 的研 究 结果 l 1 可 以认 为 ， 对 普 通 昆 凝 土来说 ， 当应力水平达到 0 7以上时， 卸载后的残余 损伤已不可忽视 ， 即使混凝土不再继续承受荷载， 其 残余损 伤对 混 凝 土长 期 性 能 的影 响 也 应 谨 慎 对待 。 文献E l O 也 给出了类似 的结论 ， 认为加压 到 o 7 o 9 5 应力水平再卸载后混凝土的残余损伤 已比较 明显 。但不 同强度 、 配合 比的混凝 土其对剩余 比裂 缝面积产生突变影响的应力水平值各有差异 。 1 0 0 8 O 6 捌 茳o 4 谴 0 2 0 0 1 0 0 8 0 6 卿 茳0 4 艇 撅 O 2 0 0 0 5 l 0 1 5 2 0 2 5 距离混凝土暴露面深度 ra m 注： 一- 一 0-A -3 0O,o 8 0 ( a ) T C l ( 浸泡 1 个月) 4 氯离子含量分布 TC 1和 T C 2在 5 的氯化钠溶液里浸泡 1个月 和 2个 月后 ， 测得其 氯离 子含量 ( 占混凝 土 的质 量百 分 比) 分 布见 图 2 。可 以看 出 ， 同样 的浸 泡暴 露 条件 下 掺加 粉煤 灰 的 TC 1混 凝 土 的 氯离 子侵 入 情 况 总 体上低于未掺加粉煤灰 的 TC 2混凝土。这是由于， 在适量添加粉煤灰的条件下 ， 粉煤灰微细颗粒 均匀 分布在水泥浆体中， 可有效填充初始微裂隙， 改善混 凝土孔结构 。随着轴向压荷载应力水平的增加 ， 混 凝土中氯离子的侵入总体含量 出现 了先降低 ， 之后 又 随应力 水平 增 加而 进 一 步 增 加 的 趋 势 。其 中 ， 荷 载对 未掺 加 粉煤 灰 的 T C 2混 凝 土 的氯 离 子 传 输 性 的影响效应要 大于荷载对掺加粉煤灰 的 T C1混凝 土的氯离子传输性的影响效应 。 l 0 0 8 O 6 o 4 簇 0 2 0 0 绷 缸 艇 】 0 0 8 0 6 0 2 0 0 0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 距离混凝土暴露面深度 ra m 注 ： - III - 0一 一3 0 u- o 一 8 0 ( b ) T C 2 ( 浸泡 1 个月) 0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 0 距离混凝土暴露面深度m m 注： 一 0 1 ，2 0 一 一3 0 15 0 一。 一8 o 注： 一 0 ( c ) T C l ( 浸泡2 个月) 图 2混凝土的氯离子含量分布 因为本试验采用 自然浸泡的方式 ， 根据 F i c k第 二定律 的解 析 公 式 ( 式 5 ) ， 在 一 定 时 间 t 的 暴 露 之 后， 由不同深度的氯离子含量曲线 C ( x， ) ， 采用误 5 1 0 1 5 2 0 2 5 距离混凝土暴露面深度 m m 2 0 一 3 O 5 0 o 8 0 ( d ) T C 2 ( 浸泡2 个月) 差函数可以计算出混凝土在该段时间内的表观氯离 子扩散系数 ， 试验计算结果见表 2 ， 表 中括号里的数 值是加载过的试块相对于未加载的基准试块的氯离 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 1 O 土 木 建 筑 与 环 境 工 程 第 3 5卷 1 ) 混凝土在单轴受压并卸载的情况下 ， 其微裂 缝的发展和恢复与应力水平关系密切。在单轴受压 加 载初期 应力 水平 不超 过 0 4时 ， 比裂 缝 面 积 发 展 较 小 ， 卸 载 后 比裂 缝 面 积 几 乎 全 部恢 复 为 0 。当 应 力 比超过一 定水 平时 ， 比裂缝 面 积迅速 增大 。 2 ) 卸载后剩余 的比裂缝面积与加载达到的最高 应力水平有一定关系。在 0 8应力水平下 ， 掺加适 量粉煤灰的混凝土卸载后剩余的比裂缝面积较纯水 泥 混凝 土试块 明显偏 小 。 3 ) 在 大约 0 3的应 力 水 平 范 围 内 ， 受 压 并 卸 载 后的试块表观氯离子扩散系数普遍 降低 ， 但 随着应 力水平的继续提高 ， 氯离子扩散性能开始提高并超 过 未加 载时 的氯离 子扩散 系数 。这 与不 同应力 水平 下剩余 比裂缝面积的发展有一致性 。但 比裂缝面积 不 能反 映 出混 凝土 在较低 应力 水平 的压 荷 载下 趋 于 密实、 从而降低传输性的情况。 4 ) 主要 理论假 设是 将微裂 缝 引起 的截 面变 化 简 化为混凝土的总截面变化与因泊松 比影 响产生 的截 面积 的弹性 变 化之 差 。在 该 理 论 假 设 基 础 上 ， 提 出 了估算轴压下混凝土棱柱体侧表面的裂缝开展估算 公式 。与氯离子的渗透性试验结果对照表 明， 该公 式和相应计算得到的比裂缝面积能够较好地提供混 凝土中微裂缝开展的连续信息， 有助于分析混凝土 在荷载作用下产生的微裂缝对氯离子传输性能的影 响 。 参 考文 献 ： 1 S h a h z ma J J ， C a r o l y n M HC h l o r i d e i n d u c e d c o r r o s i o n p r o d u c t s o f s t e e l i n c r a c k e d c o n c r e t e s u b j e c t e d t o d i f f e r e n t l o a d i n g c o n d i t i o n s J C e me n t a n d C o n c r e t e Re s e a r c h，2 0 09， 3 9： 11 6 - 1 2 5 2杨林 德 ， 潘洪科 ， 祝 彦知 ， 等多 因素作用 下混凝 土抗 碳化性能的试 验研究 I- J 建筑材料学报 ， 2 0 0 8 ， 1 1 ( 3 ) ： 3 45 3 48 Ya ng L DPa n H K ，Zhu Y Z，e t a1 Expe r i me nt a l s t u dy of c on c r e t e s c a r b on at i o n r e s i s t a nc e und e r c o mb i n e d a c t i o n o f f a c t o r s J J o u r n a l o f B u i l d i n g M a t e r i a l s，2 0 08， 11 ( 3)：34 5 3 48 3 黄战 ， 邢锋 ， 董必钦 ， 等荷 载作用下 的混凝 土硫 酸盐 腐蚀研究E J 混凝土 ， 2 0 0 8 ， ( 2 ) ： 6 6 6 9 Hu a n g Z，Xi n g F，Do n g B Q，e t a 1 S t u d y o n s u l f a t e c o r r o s i o n o f c o n c r e t e u n d e r t h e a c t i o n o f l o a d i n g J Co nc r e t e，2 0 08， ( 2)：6 2 - 6 9 4X i e S Y，S h a o J F，B u r l i o n N E x p e r i me n t a l s t u d y o f me c ha n i c a l b e ha v i o ur o f c e me nt p a s t e u nde r c o mp r e s s i v e s t r e s s a n d c h e mi c a l d e g r a d a t i o n J Ce me nt a n d Co nc r e t e Re s e a r c h，2 0 08， 3 8：14 1 6 1 42 3 r 5 W a n X， W i t t ma n n F H， Z h a o T I n f l u e n c e o f m e c ha ni c a l l oa d on s e r vi c e l i f e of r e i n f or c e d c o nc r e t e s t r u c t u r e s u n d e r d o mi n a n t i n f l u e n c e o f c a r b o n a t i o n J Re s t or a t i o n o f Bui l d i n gs a nd M o nu me nt s ，2 011， 1 7 ( 2)： 1 O3 11 0 6 张君 ， 居 贤春 ，公成旭 混凝土中的裂缝对氯盐侵蚀作 用 的影 响 J 哈 尔 滨 工 程 大学 学 报 ，2 0 1 0 ， 3 1 ( 6 ) ： 7 20 72 4 Z h a n g J ，J u X C， Go n g C X E f f e c t o f c r a c k s i n c o n c r e t e o n c h l o r i d e p e n e t r a t i o n E J J o u r n a l o f Ha r b i n Eng i n e e r i n g Uni v e r s i t y，201 0， 31 ( 6)：72 0 7 2 4 7张士萍 ，刘加平 ， 董 良收缩裂缝对混凝土氯离子传输 的影 响 J 武 汉理 工大学 学报 ，2 0 1 1 ， 3 3 ( 6 ) ：9 0 9 2 ， 1 4 3 Z h a n g S P，L i u J P，Do n g L I n f l u e n c e o f s h r i n k a g e c r a c k i n g o n c h l o r i d e i o n s t r a n s p o r t o f c o n c r e t e J J o u r n a l o f W u h a n Un i v e r s i t y o f Te c h n o l o g y，2 0 1 1 ， 3 3 ( 6 ) ： 9 0 9 2 ， l 4 3 8S a ma h a H R，Ho v e r K C I n f l u e n c e o f mi c r o c r a c k i n g o n t h e ma s s t r a n s p o r t p r o p e r t i e s o f c o n c r e t e E J A C I Ma t e r i a l s J o u r n a l ，1 9 9 2 ，8 9 ( 4 ) ：4 l 6 - 4 2 4 r 9L o o Y HA n e w me t h o d f o r mi c r o c r a c k e v a l u a t i o n i n c o n c r e t e u n d e r c o mp r e s s i o n J Ma t e r i a l s a n d St r uc t ur e s，19 9 2，25：57 3 5 7 8 1 0 L i m C C，Go wr i p a l a n N，S i r i v i v a ma n o n V Mi c r o c r a c ki ng a nd c hl o r i de p e r me a bi l i t y o f c on c r e t e u nd e r u n i a x i a l c o mp r e s s i o n J C e me n t a n d C o n c r e t e Co mpos i t e ，2 00 0，2 2( 6)：3 53 3 60 1 1 赵铁军渗透型涂料表面处理与混凝土耐久性 M 北 京 ： 科学 出版社 ， 2 0 0 9 r 1 2 An t o n a c i P，Br u n o C I E，Bo c c a P G，e t a 1 No n l i n e a r u l t r a s on i c e v a l u a t i o n o f l oa d e f f e c t s on di s c on t i n ui t i e s i n c o n c r e t e J C e me n t a n d C o n r e t e Re a s e a r c h ，2 0 1 0 ， 4 0：3 40 34 6 1 3 E l a q r a H，G o d i n N，P e i x G，e t a 1 D a ma g e e v o l u t i o n a n al ys i s i n mor t a r， d ur i n g c omp r e s s i v e l o ad i ng u s i ng a c o u s t i c e m i s s i o n a n d X r a y t o mo g 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