硫酸盐渍土地区半埋混凝土耐久性研究.pdf

2 0 1 5 年 第 1 0期 (总 第 3 1 2 期) Nu mb e r l 0 i n 2 0 1 5 ( T o t a l N o 3 1 2 ) 混 凝 土 Co n c r e t e 理论研究 THE0RETI CAL RE SE ARCH d o i ： 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 5 1 0 0 0 2 硫 酸盐渍土地 区半埋 混凝 土耐久性研 究 张洪亮， 朱月风 ， 韩劲草 ( 长安大学 特殊地区公路工程教育部重点实验室， 陕西 西安 7 1 0 0 6 4 ) 摘要 ： 青海是中国第三大盐渍土地区， 自然环境条件恶劣 ， 混凝土结构腐蚀严重 ， 且 目前对于硫酸盐渍土地区混凝土耐久性的 研究尚不完善。 在现场调查的基础上 ， 针对青海察格高速上使用的普通混凝土进行硫酸盐快速腐蚀试验 ， 并通过 X R D、 S E M 等 技术手段研究了在不同的土壤环境下的腐蚀机理 ， 结合半埋状态下混凝土各部位和周围盐渍土之间的离子交换传输机理， 对半 埋混凝土状态下混凝土的使用寿命进行 了预测。 结果表明： 硫酸盐离子在半埋混凝土靠近表层处浅层 区域 的传输机理主要是毛 细管吸人， 深层区域为扩散； 通过微观试验发现， 硫酸盐在混凝土浅层区域的腐蚀破坏为物理结晶破坏 ， 深层区域为化学腐蚀 ， 且 半埋混凝土吸附区破坏的主要原因为化学腐蚀； 基于快速腐蚀试验对盐渍土地区半埋混凝土进行的寿命预测和青海盐渍土地区 未经任何处理的半埋混凝土的寿命基本一致 。 关键词 ： 半埋混凝土； 硫酸盐； 耐久性 中图分类号 ： T U 5 2 8 0 1 文献标志码 ： A 文章编号： 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 5 ) 1 0 0 0 0 4 0 5 Dur abi l i t y o f p ar t i al l ye xpos ed c onc r e t e i n sul f a t e sa l i n e s oi l ar e a ZHANG Ho n g l i a n g ，ZH U Yu e f e n g ， HAN Y i nc a o ( K e y L a b o r a t o r y o f Mi n i s t r y of E d u c a ti o n f o r S p e c i a l A r e a H i g h w a y E n g i n e e r i n g ， C h a n g n U n i v e r s i t y ， X i a n 7 1 0 0 6 4 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： Qi n g h m p r o v i n c e i s C h i n a s th e thi r d l a r g e s t s u l f a t e s ali n e s o i l are a ， wh e r e the n a t u r a l c o n d i t i o n i s h a r s h a n d s t u d y o n the d u r a b i l i t y o f p a r t i a l l ye x p o s e d c o n c r e i n s u l f a t e s a l i n e s oi l are a i s i mp e r f e c tio n Ba s e d o n the fie l d i n v e s t i g a t i o n， i t ma k e s a s u l f a t e a c c e l e r a t e d a a a c k t e s t o n o r d i n a r y c o n c r e t e u s e d i n C h a g e F r e e wa y， Qi n g h a i p r o v i n c e ， a n d s t u die s the a t t a c k me c h a n i s m o f t h e p a r t i a l l ye x p o s e d c o n c r e i n s u l f a t e s a l i n e s o i l are a wi th XRD a n d S EM I t a l s o p r e di c t s s e r vi c e l i f e o f p a r t i a l l y e x p o s e d c o n c r e m c o mb i ni n g wi t h the t r a ns p o r t me c h a n i s m mo d e l b e t we e n p a r t s o f the p a r t i a l l ye x p o s e d c on c r e an d s u l f a t e s o i l aro u n d Th e r e s ul t s s h o w t h a t t he tra n s p o rt me c h a n i s m o f s ul f a t e i o ns i n s h a l l o w are a n e ar the s ur f a c e i s c a p i l l a r y s u c ti o n， an d i n the d e e p a r e a i s dif f us i o n i n p a r t i a l l ye x p o s e d c o n c r e t e Th e XRD a n d S EM s ho w tha t the s u l f a t e a t t a c k i s c a u s e d b y p h y s i c a l c rys t a l l i z a tio n d a ma g e i n s h a l l o w are a a n d c h e mi c al a t t a c k i n de e p are a；p r e d i c t e d l i f e o f the p a r t i a l l y - e x p o s e d c o n c r e m i n s a l t y are a ba s e d o n the s u l f a t e a c c e l e r a t e d a t t a c k t e s t i s a l - mo s t s a me wi t h t h e c o n c r e t e i n Q i n g h a i p r o v i n c e Ke y wor ds： p a r t i a l l ye x p o s e d c o n c r e t e； s u l f a t e s ali n e； d u r a b i l i t y； l i f e p r e d i c a tio n 0 引言 青海省是中国第三大硫酸盐渍土分布地 区， 自然环境 条件恶劣 ， 公路桥梁混凝土耐久性 问题严重。 通过对青 海 察尔汗盐渍土地区的实际调查发现 ， 硫酸盐等腐蚀性离子 对混凝土材料造成 的腐蚀破坏非常严重 ， 而且破坏最严重 的位置位于混凝土地表以上 的吸附区内。 如 图 1 、 2所示 。 鉴于硫酸盐腐蚀的严重性 ， 国内外对硫酸盐离子的传 输 、 腐蚀机理进行了广泛的研究 - 1 0 。 H a y n e s 等人将水 灰 比为 0 6 5的圆柱形混凝土试件半浸泡于 5 的硫酸钠溶 液 中 3 7个 月 ， 得 出结论认 为 ， N a ： S O 和 N a S O 1 0 H 2 O 之 间的相互转化引起的物理破坏是试件损坏 的主要原因 ； 而加拿大麦吉尔大学 J u l i e A n n H a r t e l l 等人 对 H a y n e s 的 结论提出了质疑 ， 他们将水灰 比比为 0 4 0 、 0 5 5 、 0 7 0的三 种混凝土半浸泡在 5 的硫酸钠溶液 中， 得 出结论认为 ， 试 图 1 晋通 混凝 土结构 的腐 蚀破 坏 件内部 的化学反应才是造 成半暴露混凝土试件破坏 的主 要原 因； 清华大学李春秋 、 李克非等人 在干湿交替下表 层混凝土 内水分的不同传输机理 的基础上 ， 建立 了干湿交 替下表层混凝土 内腐蚀性离子传输模型。 国内外学者对硫 酸盐环境下混凝土的耐久性也进行了深人的研究。 K o u s e k 收稿 日期： 2 0 1 5 0 1 0 1 基 金项 目： 国家 自然基金资助项 目( 5 0 6 0 8 0 0 7 )； 浙江省交通运输厅资助项 目( 2 0 1 2 H 4 9 ) 4 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 图2 青海盐湖钾肥一期厂区混凝土基础破坏 等人 将混凝土试件放于 2 1 的硫酸钠溶液 中进行 干湿 循环快速腐蚀试验 ， 可对盐渍土地 区硫酸盐环境 下 昆 凝 土 的使用寿命进行预测 ； S c h n e i d e r 等人在研究硫 酸盐腐蚀 时 ， 建立 了混凝土相对强度与腐蚀时间之间的半理论半 经 验模型用于寿命预测。 尽管 国内外学者对 于硫 酸盐离子的混凝 土腐蚀进行 了较多研究 ， 但鉴 于问题 的复杂性 ， 研究 的很 多方面还不 完善 ， 主要表现在 ： ( 1 ) 硫酸盐环境下半埋混凝土腐蚀机理 并没有形成统一的认识。 ( 2 ) 硫酸盐离子侵入传输、 腐蚀 混凝土机理的研究 多在海洋 、 盐湖地 区， 盐渍 土地 区几乎 没有 ， 而盐渍土中由于水分有限， 与海洋或盐湖中有很大 差别。 ( 3 ) 半埋混凝土 的离子侵入传输应包括离 子在土壤 中的传输、 混凝土界面的浸润、 毛细管上升以及吸附区内 部的扩散 ， 但 目前无论是盐渍土还是盐湖环境下都没有 学 者综合这些方面进行寿命预测。 因此 ， 本研究运用室 内加速腐蚀试验 和 S E M、 X R D 等 微观技术对硫酸盐离子在盐渍土地区半埋混凝土中的传 输 、 腐蚀机理进行 研究 ， 并对 盐渍土地 区半埋 混凝土进 行 寿命 预测 。 1 盐渍土地 区半埋混凝土 室内试验 1 1 混凝土原材 料及 配合 比 水泥 采 用 青 海 祁 连 山水 泥 股 份 有 限公 司 生 产 的 P I I 5 2 5 级水泥 ； 细集料采用格尔木市南山 口红旗砂石 料 场生产 的天然河砂 ； 粗集料采用格尔木市南 山口砂石料场 生产 的花岗岩碎石 ； 减水剂采用上海恒福科技发展有 限公 司生产的 H J X S A 型聚羧酸盐高性能减水剂 ， 为淡黄 色 液体 ， 硫酸钠含量 1 2 ， 碱含量 0 7 3 ； 拌合用水采用格尔 木当地 的普通饮用水。 本研究采用 的混凝 土是强度等级为 C 5 0普通混凝土 ， 水灰比为0 3 5 ， 其他混凝土的配合比如表 1 所示。 表 1 混凝土的配合比 m 1 2试验 方案 本试验采用半浸泡 干湿循 环 的方式来加 速混凝土 吸 附区的腐蚀破坏过程， 试验具体干湿循环制度为： 先在常 温环 境 中将 试 件半 浸 泡 于腐 蚀溶 液 中 1 6 h ， 再 放 置 于 8 0 的环境下烘干 6 h ， 之后 自然冷却 2 h ， 再将试件半浸 泡于腐蚀溶液 中， 此为一个循环 ， 一个循环的时间为 2 4 h 。 经论证 ， 发现此制度 与现场暴露 条件有很好 的一致性。 结 合实际情况 ， 将试验定为 1 1 周 。 对于普通混凝 土 ， 相对动弹性模 量精确度高 ， 且是 无 损检测指标 ， 能够准确地反应出混凝 土内部材料 的损伤程 度 ， 所 以本试验采用相对动 弹模 量作为损伤指标 ， 本试 验 的普通混凝 土试件 每隔 7次干湿循环测试一次动 弹性模 量 。 材料的微观结构决定其宏观行为机制 ， 为了确定半埋 混凝土的腐蚀机理 ， 最直接最有效的方法是通过微观分析 的方法来检测混凝 土内部 生成的化学产物 以及观察混凝 土内部微观形貌的变化， 从而还原出腐蚀过程。 分别对未 进行硫酸盐 干湿循环 的完 整混凝 土试件和硫酸盐 干湿循 环结束后的? 昆 凝土试件吸附区部位进行 X R D和 S E M 扫 描试验 。 对 比快速腐蚀试验前后试件吸附区不同深度处混 凝土 的微观形貌和元 素组 成的变化 ， 还原 出腐蚀 过程 ， 研 究试件 的腐蚀机理。 2 盐渍土半埋普通混凝土的腐蚀机理 2 1 动 弹性模量 的变化 通过 1 1 周干湿循 环试验 ， 混凝 土试件 的相对 动弹性 模量变化规律如图 3所示 ： 惑 蒋 试 验 循 环 次 数 图 3 相对动弹性模量变化情况 从 图 3可见 ， 混凝土 的相对动弹性模量的变化趋势是 先随着干湿循环时间的增加而增加 ， 到达一定程度之后又 随着干湿循 环的进行而降低。 造成这一结果 的主要原 因是 混凝土作为一种多孔材料， 在腐蚀开始初期， 腐蚀的生成 物填充于混凝 土 内部 的孔 隙 内， 使 混凝 土整体 密实度 增 加 ， 因此相对动 弹性模量 呈上升趋势 ； 当腐蚀进行 一定时 间后 ， 混凝土的孔 隙被腐蚀 生成物填满 ， 而不断生成 的腐 蚀产物会使混凝土内部逐渐开裂， 这就造成了相对动弹性 模量出现下降。 2 2 微观 试验分析半埋 混凝 土的腐蚀机理 2 2 1 外观情况 取两个月快速腐蚀试验的混凝土试件 ， 发现混凝土浸 泡线之上有大量的 白色物质 ， 而之下没有 ， 如图 4 所示。 2 2 2 主要侵蚀产物微观分析 ( 1 ) 图5是 快速腐蚀 试验之前 完好混凝 土 的微 观形 态 ， 图 6是相应 的 X R D衍射图。 从 图 6 X R D衍射 图可以 看 出 ， 未 腐蚀 的混 凝土 主要化学成 分有M 、 Q和c a 三 种 。 5 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 图 4干湿循 环 之后混 凝土 外表 面情况 其中 M 指 母 ， Q指 英( 主要化学 成分为 S i O ， ) ， 均为混 凝土骨料 中含有 的物质 ； C a为水化硅酸钙凝胶 ( C s H) ， 是水泥主要的水化产物 。 从 S E M 照 片中可 以观察到水 化 硅酸钙凝胶形貌呈薄片层状填 充于混凝土之 中， 由于腐蚀 尚未开始， 此时 昆 凝 土中并没有观察 到其他产物 ； 同时还 可以看f l j 未侵蚀混凝土试件内部微观结构较疏松， 存在着明 显的裂缝 ， 这说明混凝土试件存在着初始的缺陷和损伤。 图 5未腐蚀 混凝 土 ( 放 大 5 0 0 0倍 ) 7 500 5 0 0 0 2 500 M一云母 O一 獒 Ca 一 水化硅酸钙凝胶 。 0 兰 I 至目 I 主 盥 图 7 吸 附区距 表层 5 mm 附近 混凝 土 ( 放大 5 0 0 0倍 ) T 一 芒硝， 尤水 硫酸钠 结 品 Q一 石 旗 SSi O： C Ca CO o 0 J 卜 ， P 9 + p h 2O 3 0 40 50 60 70 2 0 ( 。 ) 图 8吸 附区距 表层 5 mm 附近混 凝土 XRD衍 射图 图 9 混 凝土 吸附 区距表 层 1 5 c m 附近 ( 放 大 5 0 0 0倍 ) G S 一 硫 酸钠 Q 凝 M 一 云 母 - o o 。 I 苫 盘 卜 2 O 3 0 4 0 5 0 6 O 7 O 2 0 ( 。 ) 图 1 0吸 附区 距表层 1 5 c m 附近混 凝土 XRD衍射 图 图 l 1是腐 蚀后的混凝土 吸附 丧层 3 c m 左右处 的微观 形 貌照 片 ， 1 2为 l卡 I 1 应 的 X R D 衍 射 图。 在 图 1 2 X R D衍射图中， M、 Q均为混凝 土骨 料 中的物质 ， C a为 水化硅酸钙 ， 为水泥的主要水化产物。 从 S E M 照 片中也可 以看到混凝土中没有产生石膏 和兀水硫 酸钠结 等破坏 性产物 ， 可知在距混凝土吸附区表 3 c m左右处未被腐 蚀 ， 故不再对吸附区更深化置混凝 取样观察。 2 2 3 微观分析结论 通过微观试验 ， 对进仃 N a S O 快速 腐蚀试验 2个J j 的混凝土试件 吸附 不 深 度取样并进 行 X R D 衍射和 S E M 扫描分析， 通 过前文讨 沦 ， 发现 在这一浓度 条什下 ， 吸附 混凝土外表层发生碳化部分 的府蚀 机理足无水硫 o 6 5 4 3 2 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 酸钠结 晶引起 的物理侵蚀 ， 吸附区混凝土 内表层未碳化部 分的腐蚀机理仍然是以石膏为主要生成物 的化学腐蚀 。 图 1 1 混凝土吸附区距表层 3 o m左右微观形貌照片 2 0 ( 。 ) 图 1 2吸附区距表层3 c m左右处 X R D衍射图 3 基于快速试验的半埋普通混凝土寿命预测 对于硫 酸盐渍土地 区半埋普 通混凝土寿命 预测主要 包括以下过程 ： 硫酸盐离子在毛细管作用下沿混凝 土浅层 区域上升至吸附区高度 ， 并在吸附 区深层 区域扩散 ， 与 昆 凝土发生反应导致混凝土强度损失到临界值。 硫酸盐离子 在半埋混凝土中的传输 聚集 以及对混凝 土所造成 的破坏 都可以用相对动弹性模量的变化来表示 。 由前文的分析可 知 ， 半埋混凝土吸附区浅层 区域的硫酸盐结 晶膨胀并不是 导致混凝土破坏 的主要原 因， 因此本试验考虑半埋 混凝 土 吸附区浅层区域离子传输 的时间 ， 将普通半埋混凝土在深 层区域的腐蚀作用下， 相对动弹性模量下降至损伤临界值 的时间作为混凝土 的使用寿命 。 半埋混凝土在硫酸盐腐蚀作用下 的损伤失效过程 ， 反 映了混凝土承载能力 的失效过程 。 根据损伤力学 原理 ， 混 凝土的损伤变量可 以表示为式 ( 1 ) 。 D=1一E E 0 ( 1 ) 式 中： D混凝土的损伤变量 ； 昆 凝土损伤前 的动弹性模量 ； E 混凝 土损伤后 的动弹性模量。 由于混凝土相对动弹性模量 E = E ， ， ， 则式 ( 1 ) 变为 ： D=1一E ( 2) 式( 2 ) 说明了混凝土的损伤过程可以用相对动弹性模 量来表示 ， 因此 ， 研 究动弹性模量 的变换 可 以分析 出混 凝 土损伤失效过程。 3 1 加 速 系数 的 确 定 半埋混凝土在硫酸盐渍土 中的损 伤劣化过程 ， 从根本 上说是腐蚀性离子扩散 与化学反应并存 的过程 ， 反应的总 速度可 以认 为是离子扩散与反应速度 的并联 ： 一 1 一 一 _ ， 一 散 。 应 温度越高 ， 化学反应 速度就越快 。 温度 对化学反应 速度 的影 响可以用 A r r h e n i u s 计算式表示 ， 见式( 4 ) ： K = K o e x p I 一 l ( 4 ) 式 中： 化学反应速度 ； 反应温度 ， K； 指数前因子( 频率因子) ； E 试验活化能 。 而温度升高会使腐蚀性溶液中分子的活化能提高， 也 会加快腐蚀性溶液在混凝土中的传输， 温度 对离子扩散 系数 D的影响可以用 S t e p h e n模型表示 ， 见式( 5 ) ： D ( 丁 ) = D 。 e x p q ( 一 寺 ) ( 5 ) 式 中： D( T ) 温度为 时的氯离子扩散系数 ； D 。 温度为 丁 l 时 的氯离子扩散系数 ； q 活化系数 。 从式( 4 ) 和式( 5 ) 可以看出， 温度对混凝土硫酸盐腐 蚀反应和扩散 的加速形式是一致的 ， 因此温度对混凝土腐 蚀 的加速系数可以表示为式 ( 6 ) ： ： K2： e x p ( E 1 一 寺 ) ( 6 ) 式中： 活化能 ； 实际工程条件下平均温度 ， K； 快速腐蚀试验 的平均温度 ， K。 从上式看 出， 只要求出该活化 能 ， 就能得到混凝 土干 湿循环制度在不同温度条件下的加速系数。 西安建筑科技大学王应生等人 研究 了干湿交替循 环和半 浸 泡试 验 之 间 的关 系 ， 采 用 的 干湿 循 环 制 度 为 2 0浸泡 1 6 h ， 晾干 1 h ， 再烘干 6 h ， 烘干温度为 8 0， 之 后自然冷却 1 h ， 此为一个循环， 一个循环中浸泡时间和烘 干时问之 比 ： 一8 ： 3 ， 该腐 蚀制度 下算得 = 3 6 3 o C 。通过试验研究发 现 ， 同种 的试件在相 同的腐蚀浓 度下 ， 通过干湿循环达到 7 5 的抗压耐蚀系数 临界破坏指 标需要 2 2 2 d ， 在半浸泡条件下达到相 同的破坏指标需要 6 8 0 d ， 全浸泡条件下达到相同的破坏指标需要 1 1 4 0 d ， 因 此可以认为全浸泡 干湿循环相对于普通半浸泡 的加速系 数为 3 ， 而普通半 浸 泡相对 于普 通全 浸泡 的加速 系数 为 1 7 ， 因此可 以认为 ， 在采用 半浸泡 干湿循 环时 ， 干 湿循环 相对于普通半浸泡的加速系数为 1 7 3 5 。 + f 冷却 = 一( 7 ) 式 中： 试件烘干温度 ； 试件浸泡温度 ； 试件烘 干时间 ； 试件浸泡时间 ； f 冷 却 烘干过程和浸泡过程之间的冷却时间 ； 7 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 循 环 每个干湿循环 的时间。 将其循环制度代人式 ( 6 ) ： 解得 E R= 8 9 5 0 。 由于本 研究的腐蚀制度与其相同， 且每个循环 中浸泡时间和烘干 时间之 比 ： 8 ： 3 ， 因此王应生等人 得出 的结果可 以 适用于本试验。 在本试 验 中， 青 海 格 尔 木暴 露试 验 场 年平 均气 温 5 1 o C ，快速试验进行时西安 当地的平均温度 6 o C， 两者具 有较 好 的 契 合 程 度 。 将 本 试 验 的循 环 制 度 数 据 带 人 式 ( 7 ) ， 得 ： 2 7 6 o C。 可得本试验循环制度相对于半埋混凝土的加速系数 ： ：e x p( E 1 一 = e x p ( 8 9 s 0 一 】 ) 一 ( 8 ) 经过各方面分析 ， 决定采用其方法确定本研究 的加速 系数 。 最后得出了本研究循环制度相对于半埋混凝土 的加 速系数 ： K= 1 1 。 3 2 混凝土预期使用寿命的估算 可以采用下式来 预估 实际工程条件下 的混凝土使 用 寿命 ： t =Kt o+t ( 9 ) 式中： f 混凝土的使用寿命； 快速腐蚀试验的加速系数 ； f 。 快速试验中相对动弹模量等 于 6 0 时 的腐 蚀 时间； t 半埋混凝土 吸附 区浅层 区域水分含量稳 定所 需时间。 3 3具体 算例 本研究的试验研究中， 测定了快速腐蚀试验 中混凝土 的相对动弹性模量的变化， 如图3所示。 本试验采用二次 多项式进行拟合， 在在 9 5 的置信区间下， 拟合优度 为 0 9 9 2 8 ， 拟合方程见式( 1 0 ) ， 拟合 图像如 图 1 3 ： Y=一0 0 0 3 5 4 6 x + 0 0 1 9 0 8 x+0 9 9 9 1 ( 1 0 ) 式中 ： x 循环次数 ； ) ， 相对动弹性模量。 删 趟 被 幅 莨 试 验 循 环 次 数 图 1 3混凝土损伤 曲线拟合图像 在 相对 动弹 性模量 下 降到临界 点 6 0 时 ， 即取 Y= 0 6 ， 求解式 ( 1 0 ) 得 x：1 3 6 ， 则 t o = 1 3 6 7= 9 5 d 。 根据式( 9 ) ， 取 t o ： 9 5 d ， 加速系数 K= 1 l ， 再根据混凝 土吸附区浅层区域离子传输稳定时所需时间， 可算出本试 验所采用的混凝土在半埋 于盐渍土地 区的使 用寿命约为 R 3 1 年。 东南大学余 红发 在青海察尔汗盐湖地 区的调查 表明， 当地混凝土 2 3年 内就发生严重破坏 ， 本试验 的预 测结果与余红发的调查结果是基本一致。 4结论 ( 1 ) 通过微观试验发现 ， 在 1 0 N a z S O 的硫酸盐浓度 下 ， 半埋混凝土吸附区发生碳化的混凝土浅层区域腐蚀 机 理是无水硫酸钠 的结晶破坏 ， 深层 区域未碳化部分的腐 蚀 机理仍是 以石膏为主要生成物的化学腐蚀 ， 半埋 混凝 土吸 附区破坏 的主要原因是内部的化学腐蚀 。 ( 2 ) 在快速腐蚀试验的基础上对青海盐渍土地区半埋 普通混凝土的使 用寿命进行 了预测 ， 试验结果 表 明， 半埋 普通混凝土的使用寿命仅有 3 1 年 ， 这与盐渍土地 区半埋 混凝土的实际情况是基本一致的， 说 明了本研究 的预测具 有一定 的合理性 。 参考文献： 1 H A Y N E S H， 0NE I L L R， N E F F M， e t a 1 S a l t w e a t h e r i n g d i s tr e s s o n c o n c r e t e e x p o s e d t o s o d i u m s u l f a t e e n v i r o n m e n t J A C I Ma t e r ， 2 0 0 8， 1 0 5 ( 1 )： 3 54 3 2 H A R T E L L J A， B O Y D A J ， F E R R AR O C C S u l f a t e a t t a c k o n c o n c r e t e ： E f f e c t o f p a r t i a l i m me r s i o n J A me ri c a n S o c i e t y o f Ci v i l E n g i n e e r s ， 2 0 1 0， 2 3 ( 5 )： 5 7 25 7 9 1 3 J K A L O U S E K G L， P O R T E R E C， B E N T O N E J C o n c r e t e f o r l o n gt e r m s e r v i c e i n s u l f a t e e n v i r o n me n t l J 1 C e m a n d Co n c r Re s ， 1 9 7 2， 2 ( 1 )： 7 99 0 4 S C H NE I D E R U， C H E N S W Mo d e l i n g a n d e mp i ri c a l f o r m u l a s for c h e mi c a l c o r r o s i o n a n d s tre s s c o r r os i o n o f c e me n t i t i o u s ma t e ri a l s J Ma t e r a n d S t r u c t ， 1 9 9 8 ， 3 1 ( 1 O ) ： 6 6 2 6 6 8 5 G O N Z A L E Z J A， F E L I U S ， R O D G U E Z P ， e t a 1 S o m e q u e s t i o n o n t h e c o r r o s i o n o f s t e e l i n c o n c r e t e Pa r t l： wh e n， ho w a n d h o w mu c h s t e e l c o rro d e s ， Ma t e ri a l s a n d S t r u c t u r e s ， 1 9 9 6( 2 9)： 4 04 6 6 I R A S S A R E F ， D I M， A， B A T I C O R S u l f a t e a t t a c k o n c o n c r e t e w i t h m i n e r a l a d mix t u r e s J C e m e n t a n d C o n c r e t e R e s e a r c h ， 1 9 9 6 ， 2 6 ( 1 ) ： 1 1 3 1 2 3 1 7 l F R A NK B。 B E R N D M， J O c H E N S I n fl u e n c e o f s u l f a t e s o l u t i o n c o n c e n t r a t i o n o n the f o r ma t i o n o f g y p s u m i n s u l f a t e r e s i s t a n c e t e s t s p e c i m e n J C e me n t a n d C o n c r e t e R e s e a r c h ， F e b rua r y ， 2 0 0 6 ， 3 6 ( 2 ) ： 3 5 8 3 6 3 8 S A N T H A N A M M， ME N A S H I D， O L E K J S u l f a t e a t t a c k r e - s e a r c h w h i t h e r n o w9 J C e m e n t and C o n c r e t e R e s e arc h ， A u g u s t ， 2 0 0 4 ， 3 1 ( 8 ) ： 1 2 7 5 1 2 9 6 9 F L A T T R J ， S C H U T T E R G W H y d r a t i o n a n d c r y s t a l l i z a t i o n p r e s s u r e o f s o d i u m s u l f a t e ： a c ri t i c a l r e v i e w J Ma t e ri a l s R e s e a r c h S o c i e t y S y mp o s i u m P r o c e e d i ng s ， 2 0 0 2， 71 2： 2 93 4 I O ME H T A P K E v a l u a ti o n o f s u l f a t e r e s i s ti n g c e m e n t s b y a n e w t e s t m e t h o d J J o u r n a l o f A C I ， 1 9 7 5 ， 7 2 ( 1 0 ) ： 5 7 3 5 7 5 1 1 C ar l o s R o d r i g u e zN a v a r r o ， R e i c D o e h n e ， E d u ar d o S e b a s ti a n ， How d oe s s o d i u m s u l f a t e c r y s t a l l i z e9 I m p l i c a t i o ns fo r d e c a y a n d t e s ti n g o f b u i l d i n g m a t e ri a l s J C e me n t a n d C o n c r e t e R e s e ar c h ， 2 0 0 0 ， 3 0 ( 1 0 ) ： 1 5 2 7 1 5 3 4 下转第 1 3页 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 循环次数增加 ， 其性 能退化不尽 相 同。 水 灰 比 = 0 5时性 能退化较为迅速 ， 粉煤灰砂浆变化并不明显。 ( 3 ) 基于试验与已有研究成 果 ， 提 出了冻融 试验作用 下考虑水灰 比及 粉煤灰 含量 的动弹模量 和抗压 强度劣化 模型 ， 经验证该模型具有较好 的适用性与精确性 。 参 考文献 ： 1 P O WE R S T C A Wo r k i n g h y p o t h e s i s f o r f u r t h e r s t u d i e s o f f r o s t r e s i s t a n c e o f c o n c r e t e A C I J o u rna l ， P r o c e e d i n g s ， 1 9 4 5 ， 1 6 ( 4 ) ： 2 45 2 7 2 2 P O WE R S T C ， H E L MU T H R T h e o r y o f v o l u m e c h a n g e s i n h a r de n e d Po r t l a n d c e me n t pa s t e d u ring f r e e z i n g Pr o c Hi g hw Re s Bo ard， 1 9 5 3， 3 2： 2 8 52 9 7 3 3 E V E R E T t D H T h e t h e r m o d y n a m i c s o f fr o s t d a ma g e t o p o r o u s s ol i d s Tr a n s Fara da y S o c ， 1 9 61， 5 7： 1 5 411 5 51 I- 4B OE R R， KAT S UB E N T h e o ry o f P o r o u s Me dia ： Hi g h l i g h t s i n Hi s t o ric a l De v e l o p me n t a nd Cu r r e n t S t a t e Ap p 1 M e c h Re v， 2 0 0 2， 5 5 3 2 5 商怀帅 引气混凝土冻融循环后多轴强度的试验研究 D 大 上接第 3页 3 结论 本研究采用次轻混凝土细观数值模型 ， 将次轻混凝土 看作 由陶粒 、 碎石和砂浆所组成 的非均质三相复合 材料 ， 考虑 了三种材料的随机分布特性 ， 模 拟了次轻混凝土立方 体受压情况破坏全过程 ， 提取 了加载过程 中各材料 的应力 情况。 从模拟过程可以看出， 混凝土的破坏过程就是单元 损伤 的积累过程 ， 骨料替 代率不同 ， 混凝土 中裂纹 的产生 及扩展 的方式不同。 加载前期 ， 轻骨料 ( 陶粒 ) 承担 的应力 较小 ， 碎石承担的应力最大 ， 但 由于陶粒的强度较低 ， 其最 先出现破坏 ， 随后砂浆也 出现损伤 ， 最后裂纹连通 贯穿于 整个试件导致混凝土破坏。 模拟结果表明， 本试验建立的 二维次轻混凝土的随机骨料模型的研究方法是可行的。 参考文献 ： 1 尚岩 ， 杜成斌 基于细观损伤的混凝土力学性能数值模拟研究 进展 J 水利与建筑工程学报 ， 2 0 0 4 ， 2 ( 1 ) 2 刘光延， 王宗敏 用随柳居 模 型数值模拟混凝土材料的断裂 J 清华大学学报： 自然科学版， 1 9 9 6 ， 3 6 ( 1 ) 上接第 8页 1 2 段平 海水环境下混凝土孔结构演变规律研究 D 武汉 ： 武汉 理工大学 ， 2 0 1 1 1 3 马昆林 ， 谢有均 ， 龙广成 水泥基材料在硫 酸盐结晶侵蚀下的 劣化行为 J 中南大学学报： 自然科学版， 2 0 1 0 ， 4 1 ( 1 ) ： 3 0 3 3 09 1 4 蒋大林 固液界面润湿的分子动力学研究及试验 D 江苏大 学 ， 2 0 0 7 1 5 崔玲 海洋环境下混凝土结构中氯离子的侵入机理与分布发 展 D 青岛： 青岛理工大学， 2 0 1 0 1 6 张奕， 姚昌建 ， 金伟 良 干湿交替区域混凝土中氯离子分布随 高程的变化规律r J - 浙江大