受酸雨腐蚀混凝土不同应变率作用下抗压性能试验.pdf

收稿日期:2 0 2 2 0 9 2 9基金项目:国家自然科学基金资助项目(5 1 3 0 8 1 6 6);山东省自然科学基金资助项目(Z R 2 0 1 9ME E 0 9 0)。作者简介:王海宁(1 9 7 3),男,山东威海人,高级工程师。通信作者:张英姿(1 9 7 9),女,山东诸城人,副教授。E-m a i l:z h y z h i t.e d u.c n。第3 5卷第4期2 0 2 3年 8月沈阳大学学报(自然科学版)J o u r n a l o fS h e n y a n gU n i v e r s i t y(N a t u r a lS c i e n c e)V o l.3 5,N o.4A u g.2023文章编号:2 0 9 5-5 4 5 6(2 0 2 3)0 4-0 3 4 8-0 8受酸雨腐蚀混凝土不同应变率作用下抗压性能试验王海宁1,徐 为2,张英姿3*,徐佳翔3(1.威海环翠区市政园林服务中心,山东 威海 2 6 4 2 0 0;2.诸城市财政预算评审中心,山东 诸城 2 6 2 2 0 0;3.哈尔滨工业大学 土木工程系,山东 威海 2 6 4 2 0 9)摘 要:根据我国酸雨类型配制了p H值为2.0的模拟酸雨溶液,在实验室采用全浸泡加速腐蚀方法,分析不同腐蚀天数下混凝土在4种不同应变率(11 0-3s-1、0.51 0-3s-1、11 0-2s-1和11 0-1s-1)下混凝土的抗压性能,采用宏观结构和微观结构相结合的方法分析混凝土在酸腐蚀后其力学性能变化及劣化作用机理。结果表明:混凝土受酸雨腐蚀是H+和S O2-4综合作用的结果;随着腐蚀时间的延长,混凝土中性化程度增大,其质量和抗压强度都呈现出先增加后降低的变化趋势;相同腐蚀时间随着应变率增大,抗压强度增大而峰值应变逐渐减小,且不同应变率作用下在不同腐蚀阶段混凝土其抗压强度差值不同,初期阶段最大相差1 7.4 2%,后期最大差值仅为2.1%,故混凝土受腐蚀程度较大时应变率大小对抗压强度影响较小。关 键 词:酸雨;腐蚀;混凝土;应变率;中性化深度;抗压性能中图分类号:TU 5 0 2 文献标志码:AE x p e r i m e n t a lS t u d yo n C o m p r e s s i v e P r o p e r t i e so f C o n c r e t eC o r r o d e db yA c i dR a i nU n d e rD i f f e r e n t S t r a i nR a t e sWANG H a i n i n g1,XUW e i2,ZHANGY i n g z i3,XUJ i a x i a n g3(1.W e i h a iH u a n c u iD i s t r i c tM u n i c i p a lG a r d e nS e r v i c eC e n t e r,W e i h a i 2 6 4 2 0 0,C h i n a;2.Z h u c h e n gF i n a n c i a lB u d g e tE v a l u a t i o nC e n t e r,Z h u c h e n g2 6 4 2 0 0,C h i n a;3.D e p a r t m e n t o fC i v i lE n g i n e e r i n g,H a r b i nI n s t i t u t eo fT e c h n o l o g y,W e i h a i 2 6 4 2 0 9,C h i n a)A b s t r a c t:A c c o r d i n gt o t h e t y p eo f a c i dr a i n i nC h i n a,a s i m u l a t e da c i dr a i ns o l u t i o nw i t hp H2.0w a sp r e p a r e d,a n dt h ef u l li mm e r s i o na c c e l e r a t e dc o r r o s i o n m e t h o d w a su s e di nt h el a b o r a t o r yt oa n a l y z et h ec o m p r e s s i v ep e r f o r m a n c eo fc o n c r e t eu n d e rf o u rd i f f e r e n ts t r a i nr a t e s(11 0-3s-1、0.51 0-3s-1、11 0-2s-1a n d11 0-1s-1)u n d e rd i f f e r e n tc o r r o s i o nd a y s,a n dt h em e c h a n i c a lp r o p e r t yc h a n g e sa n dd e t e r i o r a t i o n m e c h a n i s m o fc o n c r e t ea f t e ra c i dc o r r o s i o nw e r ea n a l y z e db yc o m b i n i n gm a c r o s t r u c t u r ea n dm i c r o s t r u c t u r e.T h er e s u l t ss h o wt h a t t h ec o r r o s i o no fc o n c r e t eb ya c i dr a i ni st h er e s u l to f t h ec o m b i n e da c t i o no fH+a n dS O2-4;w i t ht h ee x t e n s i o no fc o r r o s i o nt i m e,t h en e u t r a l i z a t i o nd e g r e eo fc o n c r e t ei n c r e a s e s,a n d i t sq u a l i t ya n dc o m p r e s s i v es t r e n g t hs h o wa t r e n do f f i r s t i n c r e a s i n ga n dt h e nd e c r e a s i n g;i nt h es a m ec o r r o s i o nt i m e,w i t ht h ei n c r e a s eo fs t r a i nr a t e,t h ec o m p r e s s i v es t r e n g t h i n c r e a s e sa n dt h ep e a ks t r a i nd e c r e a s e sg r a d u a l l y.M o r e o v e r,u n d e rt h ea c t i o no fd i f f e r e n t s t r a i n r a t e s,t h ed i f f e r e n c e i nc o m p r e s s i v e s t r e n g t ho f c o n c r e t e a t d i f f e r e n t c o r r o s i o ns t a g e s i sd i f f e r e n t,t h em a x i m u md i f f e r e n c e i n i n i t i a l a n df i n a l s t a g e s i s1 7.4 2%a n d2.1%,r e s p e c t i v e l y.T h i si n d i c a t e st h a tt h e m a g n i t u d eo fs t r a i nr a t e h a sas m a l li m p a c to nc o m p r e s s i v es t r e n g t hw h e nt h ec o n c r e t e i sh i g h l yc o r r o d e d.K e yw o r d s:a c i dr a i n;c o r r o s i o n;c o n c r e t e;s t r a i nr a t e s;n e u t r a l i z a t i o nd e p t h;c o m p r e s s i v ep r o p e r t i e s 混凝土是目前应用最为广泛的土木工程材料,在其服役过程可能会遭受各种恶劣环境侵蚀,从而缩短服役寿命。酸雨是当今世界各国关注的环境问题,被列为严重公害前3位。2 0 2 0年 中国生态环境状况公报1给出了2 0 2 0年我国3 3 7个城市环境超标,城市占比为4 3.3%,全国酸雨面积为4 6.6万m2,出现酸雨的城市比例为3 4.0%,比2 0 1 9年上升0.7%,故我国酸雨污染形势仍较为严峻。混凝土是碱性材料,其受酸雨腐蚀尤为严重。国内外研究人员对受酸雨腐蚀混凝土进行了大量研究,取得了较多的研究成果。X i e等2通过模拟酸雨溶液对混凝土材料进行腐蚀试验,认为混凝土腐蚀是酸雨中氢离子和硫酸根离子的综合作用完成的;F a t t u h i等3配制了硫酸型酸雨溶液,对水泥基材料和混凝土进行了腐蚀试验,发现p H值越小,受侵蚀材料的重量损失越大;W a n g等4通过3点弯曲试验对混凝土进行了加速腐蚀试验,研究了酸雨侵蚀对混凝土断裂韧性的影响;L u等5通过配制的模拟酸雨喷洒再生骨料混凝土研究了其抗冻性,认为酸雨降低了其耐久性;X i a o等6对浸泡在p H=0.9 5硫酸溶液中的混凝土试件进行了不同腐蚀天数试验,采用3维激光扫描技术获取腐蚀圆柱表面上各点的3维坐标,每个试样的不规则横截面积沿纵轴以1mm的间隔通过MAT L A B计算,并对混凝土进行了单轴抗压性能试验,分析了混凝土力学性能和质量损失的关系。与此同时,混凝土是率相关材料,研究表明在不同应变率作用下混凝土力学性能表现不同7。袁兵等8在不同应变率范围对橡胶混凝土进行抗压力学性能试验,得到了在不同应变率作用下力学性能指标变化规律;张研等9将应变率引入弹塑性损伤模型,建立了混凝土的应变率型弹塑性损伤本构模型;韩辰悦等1 0对最优橡胶掺量的橡胶混凝土进行了不同应变率下力学指标及能量特性分析,研究发现应变率对能量、抗压强度及弹性模量等有增大的趋势;周知等1 1通过试验对不同应变率下的钢纤维橡胶混凝土进行了抗压强度研究,认为应变率增加致使其动态抗压强度增加;刘锋等1 2通过不同应变率分析了不同应变力作用下的混凝土类材料,认为不同应力状态下的混凝土应该考虑其应变率效应;Z h o u等1 3用人工气候模拟方法加速了长宽比为1.0的4个钢筋混凝土墙体试件的酸雨侵蚀过程,并进行准静态加载试验,观察其在不同酸雨喷洒周期墙的力学性能变化规律,发现混凝土强度的退化程度逐渐加大,墙的承载力和变形能力逐渐退化,破坏模式从弯曲和斜压混合模式转变为斜拉模式,延性和耗能能力显著降低。徐佳翔1 4对模拟酸雨不同应变率作用下混凝土材料进行了试验研究,认为侵蚀环境下混凝土仍具有率相关性。综上所述,因酸雨环境腐蚀导致混凝土力学性能劣化,在工程实际中,尤其是构件及结构抗震性能分析时,应考虑混凝土的应变率效应,而目前受酸雨腐蚀混凝土在不同应变率作用下的力学性能尚需进一步研究。本文配制了p H值为2.0模拟酸雨溶液,通过快速腐蚀方法对混凝土在不同腐蚀时间和4种应变率作用下的抗压性能进行研究,对其质量、中性化深度,抗压强度、应力 应变关系等变化规律进行讨论,并与微观性能相结合,阐明其力学性能劣化机制。1 试 验1.1 试验材料为与工程实际相接近,本次试验所用材料为威海市威建集团所生产的C 3 0商品混凝土,其坍落度为1 8 02 0 0mm,水泥为普通P O 4 2.5水泥,砂子为中砂,粗集料为52 5mm碎石,其配合比如表1所示。表1 混凝土配合比T a b l e1 M i xp r o p o r t i o no f t h ec o n c r e t eP O 4 2.5水泥/k g砂/k g粗骨料/k g自来水/k g砂率粉煤灰/k g外加剂/k g3 2 59 0 09 3 01 6 50.4 97 08.31.2 试块制作制作了1 2 0个边长为1 0 0mm的立方体试块,放置实验室2 4h后脱模,然后放到标准养护箱养护943第4期 王海宁等:受酸雨腐蚀混凝土不同应变率作用下抗压性能试验2 8d,选择其中3块根据中国规范 混凝土物理力学性能试验方法标准(G B/T5 0 0 8 12 0 1 9)1 5测试,设定加载速率为0.5MP as-1,测得2 8d抗压强度为3 4.5MP a。1.3 试验方法及过程根据2 0 2 0年中国生态环境部报告1,我国属于H2S O4型酸雨,基于研究成果采用加速腐蚀方法,本文配制了硫酸和硝酸摩尔比为91的混合溶液用来模拟酸雨环境,其p H值为2.0。图1 受腐蚀的混凝土F i g.1 C o r r o d e dc o n c r e t e剩余1 1 7个试块在实验室自然状态下放置5d,然后对每个试块质量进行称量。再将试块平均分成9组放到装有酸液的抗腐蚀容器里进行腐蚀,腐蚀时间为8、1 1、1 5、1 8、2 1、2 4、2 7、3 0、3 3 d,腐蚀装置如图1所示。为尽量保持整个实验中酸液的p H值不发生较大变化,每天在规定时间内用酸度计测定,并用HNO3进行p H值调节,到规定腐蚀天数后将试块取出,再在实验室中自然放置5d,然后对试件表面腐蚀状态进行检查,并对每个试块质量进行称量,之后每组各取出1个试块,按照扫描电子显微镜(S EM)样品要求处理后进行微观性能试验和中性化试验。剩余试块按照分组进行应变率加载试验,应变率分别为0.51 0-3、11 0-3、11 0-2、0.51 0-1s-1,组内每种应变率测试3个试件。2 结果分析与讨论2.1 外 观受酸雨腐蚀的混凝土外观将发生变化,针对不同腐蚀天数的混凝土,将混凝土干燥完成后(图2)进行观察发现,随着浸泡天数的增加,试块表面产生了不同的变化。混凝土未受到模拟酸雨溶液侵蚀时,如图2(a)所示试块表面呈灰色,外部光滑且平整,没有出现微裂纹或者较大孔洞。被腐蚀1 1d(图2(b)时试块表面呈现黄色,试件棱角开始有缺失现象,这与文献1 6 描述的现象一致。被腐蚀2 1d(图2(c)时可以明显发现试块表面的砂粒及孔洞,棱角有微量的损伤,受腐蚀程度加重,导致模拟酸雨溶液更容易侵入混凝土内部。在试验后期,腐蚀达到3 0d(图2(d)时,试块表面由黄色向灰黑色转变,表皮脱落,溶解腐蚀现象更为显著,其表面有酥松的粉末薄层出现,抹去薄层后,其表面便出现麻面并覆盖在试块四周。(a)0d(b)1 1d(c)2 1d(d)3 0d图2 受酸雨腐蚀不同天数的混凝土外观变化F i g.2 A p p e a r a n c ec h a n g eo f c o n c r e t ec o r r o d e db ya c i dr a i n f o rd i f f e r e n t d a y s2.2 质 量为探讨不同腐蚀程度的试件质量的变化规律,定义受酸雨侵蚀试件质量变化率Dm t为Dm t=(mc t-mc 0)/mc 01 0 0%。式中,mc t为腐蚀试块的质量;mc 0为腐蚀前试块质量。故不同腐蚀时间混凝土质量变化率Dm t与腐蚀天数的关系如图2所示。由图3可看出,在腐蚀初期阶段(81 1 d)混凝土Dm t为正,这表明质量有所增加,分析原因可能是053沈阳大学学报(自然科学版)第3 5卷图3 不同腐蚀时间混凝土质量变化率F i g.3 R a t eo f c h a n g eo f c o n c r e t eq u a l i t ya t d i f f e r e n t c o r r o s i o n t i m e s酸液中H+与混凝土表面发生反应,会有可溶性产物生成从而引起质量减小;但与此 同 时S O2-4与 水 化 产 物C a(OH)2、3 C a OA l2O3反应,生成物为钙矾石和石膏,生成物将填充在混凝土孔隙中,致使质量增大;而且混凝土在酸液中水化过程继续进行,也将引起质量增加,因此初期硫酸根离子与水化作用对质量起增大的作用,氢离子对质量起减小的影响,但前者影响 大 于 后 者。随 着 腐 蚀 继 续 进 行(1 12 1d),虽然质量损失仍大于0,但其Dm t在逐步降低,可能因为酸液中S O2-4离子和水化作用导致的,但是随着S O2-4的逐渐减少,H+作用逐渐增大。当腐蚀进行了(2 4d以后),混凝土质量逐渐减少,究其原因是酸液中S O42含量较低,生成产物比前2阶段少,而酸液中H+继续与C a(OH)2、水化硅酸钙等发生化学反应,生成了较多可溶性产物,致使材料内部p H值减小,劣化速度显著增加。越来越多的腐蚀产物从表面析出,从混凝土表面可以看到腐蚀时间长的试块外表面及棱角处存在脱落现象,所以试块质量在减小且下降速度在增快。2.3 不同应变率作用下的抗压强度图4 不同应变率作用下混凝土抗压强度与腐蚀时间关系F i g.4 R e l a t i o n s h i pb e t w e e nc o m p r e s s i v es t r e n g t ha n dc o r r o s i o n t i m eo f c o n c r e t eu n d e rd i f f e r e n ts t r a i n r a t e s混凝土是一种率相关材料,故在不同加载速率作用下,其力学性能表现不同。因此模拟酸雨环境中的混凝土抗压强度与测量时选择的应变率有关。对不同腐蚀时间内的混凝土试件进行4种不同应变率作用下 的 抗 压 性 能 试 验,其 应 变 率 分 别 为0.51 0-3、1 1 0-3、1 1 0-2、11 0-1s-1,即每组试块分别在位移控制(0.0 3、0.0 6、0.6、6mmm i n-1)条件下进行。不同腐蚀天数、不同应变率作用下混凝土抗压强度如图4所示。由图4可看出,不同腐蚀时间的混凝土在同一应变率作用下其抗压强度都呈现出先增大后有波动的减小的趋势。在前期强度有所增加,究其原因有以下2点:硫酸根离子进入混凝土内部与氢氧化钙、水化铝酸钙等物质发生化学反应,生成了钙矾石和石膏等物质,生成产物填充到混凝土内部孔隙中,使混凝土密实性提高,从而提高了混凝土强度;混凝土中水泥水化继续进行,使其强度有所提升。随着腐蚀的继续进行,强度逐步下降,分析其原因是随着生成产物量增多,进入孔隙和微裂缝量逐渐增大,致使内部产生膨胀应力,膨胀应力增加到一定程度将导致内部结构孔洞增大,裂缝逐步开展;还有一个原因是随着H+侵蚀时间的增多,降低了内部的p H值,致使生成产物逐渐分解溶析,内部结构逐渐被破坏。两者综合作用导致了抗压强度逐渐降低。在不同应变率作用下测得的混凝土抗压强度大小不同。抗压强度在高应变率加载条件下高于低应变率的作用,这与未腐蚀混凝土的抗压强度试验结论是一致的。从能量角度进行分析,这是因为混凝土内部裂纹扩展的速度与应变率成非线性关系,且裂纹扩展具有滞后的特点,故混凝土受不同应变率加载时,裂纹的滞后性使吸收能量的释放速度落后于能量的输入速度,使得高应变率多输入的能量继续存在于材料内,所以提高了混凝土的抗压强度。尤其在试验初期阶段(腐蚀1 1d之前),高低应变率的抗压强度差值较大,最大相差1 7.4 2%;但随着腐蚀时间的延长,差距逐渐缩小,到试验后期(3 3d)时,4种应变率下的抗压强度差值相差不大,最大值仅为2.1%。由此可见,当腐蚀时间较长、混凝土的腐蚀程度153第4期 王海宁等:受酸雨腐蚀混凝土不同应变率作用下抗压性能试验较大时,应变率高低对混凝土抗压强度影响较小,其动态抗压性能下降。2.4 应力 应变曲线由于不同腐蚀天数在不同应变率作用下的混凝土试块较多,本文将其分为2个类别进行分析。不同腐蚀天数在同一应变率作用下的应力 应变曲线(应变率为11 0-3s-1)如图5所示;相同腐蚀天数在不同应变率作用下应力 应变曲线(腐蚀天数为1 8d)如图6所示。图5 同一应变率不同腐蚀天数混凝土应力 应变关系F i g.5 S t r e s s-s t r a i n r e l a t i o n s h i po f c o n c r e t eu n d e r t h es a m es t r a i n r a t ea t d i f f e r e n t c o r r o s i o nd a y s图6 腐蚀1 8d不同应变率混凝土应力 应变关系F i g.6 S t r e s s-s t a i n r e l a t i o n s h i po f c o n c r e t eu n d e rd i f f e r e n t s t r a i n r a t e sa t 1 8c o r r o s i o nd a y s 由图5可看出,不同腐蚀时间内的混凝土试块在同一应变率作用下的应力 应变曲线形状相似,腐蚀初期阶段混凝土峰值应力有所增大,腐蚀8d时峰值应力为3 5.8MP a,随着腐蚀继续进行,其峰值应力逐渐减少,到3 3d时其峰值应力(2 9.4MP a)较未腐蚀混凝土下降了1 5%左右,而其峰值应变则逐渐增大。由图6可看出,腐蚀天数为1 8d时,不同应变率作用下的应力 应变关系类似。随着应变率提高,混凝土峰值应力增大,其峰值应变在减少。在试验过程中发现当应变率较小(0.51 0-3s-1)时,混凝土达到极限强度(3 1.8MP a)发生破坏的峰值应变为1 5.8 8 51 0-3,试块内部由外向内产生裂痕并使骨料分离破碎,产生的破坏从四周向中心形成不规则破坏,破坏较为充分;当应变率增大时,加载过程中可以发现混凝土试件产生的裂缝从混凝土中部形成竖向破坏,裂缝较为竖直且来不及向内部延伸就开始发生破坏,这时内部保持较为完整,在高应变率加载作用下混凝土产生了劈裂破坏,且内部可能仍存在较小承载力。这与应力 应变曲线表现出来的规律相一致。2.5 中性化深度图7 不同侵蚀时间混凝土中性化深度F i g.7 N e u t r a l i z a t i o nd e p t ho f c o n c r e t ea t d i f f e r e n t c o r r o s i o n t i m e s将试块在酸溶液中分别按照试验设计分组静置到相应腐蚀天数后取出,按厚度为2 0mm位置处划线并进行切割,切好后将断面部分处粉末处理干净,然后喷涂浓度为1%的酚酞试剂,约1m i n后,用游标卡尺测量试块中性化深度,得到不同腐蚀时间中性化深度变化如图7所示。由图7可看出,在混凝土受腐蚀初级阶段,中性化深度增长速率较快,而随着腐蚀继续进行,中性化深度发展趋势逐步变缓。究其原因是因为混凝土在初级阶段,腐蚀主要发生在混凝土表层,而后随着腐蚀程度逐步加大,酸液中的H+以及S O2-4离子向混凝土内部孔隙侵蚀速度会放缓,由于H+在侵蚀过程中与C a(OH)2发生化学反应,其浓度逐渐减少;而S O2-4可能与C a2+结合,生成石膏及钙矾石等会填充在孔隙中,使H+的扩散受到了阻碍。因此中性化深度随着腐蚀时间的延长呈现出前期增加快而后增长变缓的现象,这也表明混凝土受腐蚀253沈阳大学学报(自然科学版)第3 5卷程度逐渐增大。2.6 微观分析试验使用哈工大威海校区分析测试中心的扫描电子显微镜,通过取不同腐蚀时间的混凝土试块进行微观性能检测,探讨在模拟酸雨环境中混凝土内部微观结构的变化规律。因试样较多,本文仅对部分腐蚀时间的混凝土试样S EM图进行分析,如图8所示。(a)未腐蚀混凝土(b)腐蚀1 5d(c)腐蚀2 1d(d)腐蚀2 4d(e)腐蚀2 7d(f)腐蚀3 3d图8 不同腐蚀天数的混凝土S E M图F i g.8 S E Mo f c o n c r e t e i nd i f f e r e n t c o r r o s i o nd a y s由图8可看出,不同腐蚀天数的混凝土微观形貌存在明显差异。由图8(a)可知未受侵蚀的混凝土内部结构较为致密,存在水泥水化产物及未水化的水泥颗粒。其中C-S-H凝胶约占5 0%6 0%,呈现型纤维状凝胶粒子和型网络状凝胶粒子,且结构无规则排列及随机分布;氢氧化钙呈六方体;硫铝酸钙水化物呈现层状,且胶凝体之间紧密排列,相互搭接,可观察到层间孔、毛细孔及气孔。由图8(b)图8(f)可知,腐蚀开始时溶液中的氢离子和硫酸根离子开始侵入混凝土内部,此阶段主要以氢离子的溶解作用为主。到腐蚀1 5d时,可以发现内部出现明显的裂缝,且方板状的氢氧化钙晶体出现了外353第4期 王海宁等:受酸雨腐蚀混凝土不同应变率作用下抗压性能试验漏现象,还可以观察到单斜晶体的石膏和少量的针状钙矾石晶体结构,这说明已有部分硫酸根离子进入到内部,且内部孔隙数量增多,出现部分孔洞。腐蚀时间为2 1和2 4d时,可以看到大量的针状晶体钙矾石和石膏生成,其体积膨胀比原反应产物的1.5倍和1.2 4倍还多,产生的内应力导致微裂缝出现扩展和延伸的现象,甚至出现了较多的孔洞,导致混凝土表面出现溃散的现象,这也与图2外观变化形态相一致。其宏观性能表现为混凝土抗压强度快速下降,混凝土性能劣化速度加快。随着酸雨腐蚀混凝土的进一步进行,胶凝体大量分解,其间距变大,硬化水泥石中的氢氧化钙逐步转化为硬石膏,且硬石膏与水结合又生成了熟石膏,进一步导致了混凝土的体积膨胀,且熟石膏还会与水化酸钙生成体积更大的水化硫铝酸钙,这些膨胀性产物体积的继续增大,不但会引起较大的应力,还造成微裂缝继续延伸扩展,孔洞数量也不断增加。从整个腐蚀进程来看,模拟酸雨对混凝土的腐蚀是H+和S O2-4共同腐蚀的结果,H+的溶解作用和S O2-4导致的膨胀性腐蚀改变了材料内部微观结构,从而导致了宏观力学性能劣化。3 结 论酸雨将导致混凝土中性化,致使混凝土结构力学性能和耐久性能劣化,针对不同侵蚀程度的混凝土材料动态力学性能尚不完善的情况,研究了模拟酸雨环境中不同应变率作用下混凝土抗压性能的变化规律,得到结论如下:1)受不同腐蚀时间的混凝土质量呈现先增大后减小的规律。这主要是由于内部水泥水化反应继续进行以及前期S O2-4侵入混凝土内部生成钙矾石等物质增大了密实度。随着腐蚀程度的增加,S O2-4浓度降低,H+不断侵蚀并占主导地位,其反应生成产物不断溶解,致使混凝土质量不断降低。2)受酸雨腐蚀相同天数的混凝土在4种不同应变率作用下,其应力 应变曲线形状相似,随着应变率的提高,其抗压强度增大。这与未受侵蚀的混凝土抗压强度与应变率的关系相近。且混凝土受腐蚀程度较重的情况下,应变率高低对其抗压强度影响较小。3)受不同腐蚀时间的混凝土在同一应变率作用下,混凝土应力 应变曲线形状相似,腐蚀初期阶段混凝土峰值应力有所增大,随着腐蚀继续,其峰值应力逐渐减少,峰值应变逐步增大,到3 3d时其峰值应力下降2 0%左右。4)中性化深度随着腐蚀时间的延长呈现出前期增加快而后增长变缓的现象。5)模拟酸雨对混凝土的腐蚀是H+和S O2-4共同腐蚀的结果,H+的溶解作用和S O2-4导致的膨胀性腐蚀改变了材料内部微观结构,从而导致了宏观力学性能劣化。S EM试验和抗压强度的变化共同反映了其抗压性能劣化规律。参考文献:1 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h u r i c a c i da t t a c kJ.C e m e n t a n dC o n c r e t eR e s e a r c h,1 9 8 8,1 8(4):5 4 5 5 5 3.4WAN G Z H,Z HU Z M,S UN X,e ta l.D e t e r i o r a t i o no ff r a c t u r et o u g h n e s so fc o n c r e t eu n d e ra c i dr a i ne n v i r o n m e n tJ.E n g i n e e r i n gF a i l u r eA n a l y s i s,2 0 1 7,7 7:7 6 8 4.5L UCF,Z HOU QS,WAN G W,e t a l.F r e e z e-t h a wr e s i s t a n c eo f r e c y c l e da g g r e g a t ec o n c r e t ed a m a g e db ys i m u l a t e da c i dr a i nJ.J o u r n a l o fC l e a n e rP r o d u c t i o n,2 0 2 1,2 8 0:1 2 4 3 9 6.6X I AOJ,L ON G X,QU W J,e ta l.I n f l u e n c eo fs u l f u r i ca c i dc o r r o s i o no nc o n c r e t es t r e s s-s t r a i nr e l a t i o n s h i pu n d e ru n i a x i a lc o m p r e s s i o nJ.M e a s u r e m e n t,2 0 2 2,1 8 7:1 1 0 3 1 8.7 肖诗云,张剑.不同应变率下混凝土受压损伤试验研究J.土木工程学报,2 0 1 0,4 3(3):4 0 4 5.X I AOSY,Z HAN GJ.C o m p r e s s i v ed a m a g ee x p e r i m e n t o f c o n c r e t ea t d i f f e r e n t s 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