应力腐蚀对混凝土结构力学性能影响.pdf

张德尧等： 应力腐蚀对混凝土结构力学性能影响研究 3 7 DO I ： 1 0 1 3 9 0 5 j e n k i 。 d w j z 2 0 1 5 0 1 0 1 3 应 力腐蚀对混凝土结构 力学性能影响 张德尧 ， ( 大庆石化工程有限公 司 。 张永军 黑龙江大庆1 6 3 7 1 4) 【 摘要】 对混凝土结构的耐久性影响最大的是结构所处的环境 ， 但是仅考虑环境影响因素的研究存在着 局限性。在实际工程当中， 混凝土结构会处在较为复杂的环境当中， 需要综合考虑环境因素与荷载共同作用的影 响， 故文中进行了环境因素与荷载共同作用下产生的应力腐蚀对结构力学性能影响的研究 ， 发现了应力腐蚀对结 构强度的影响规律。 【 关键词】 应力腐蚀； 力学性能 【 中图分类号】 T u 3 7 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 ( 2 0 1 5 ) 0 1 0 0 3 7 0 3 应力腐蚀是指混凝土结构在外部荷载的作用下 其内部的应力和环境腐蚀的共 同作用下产生的结构 腐蚀现象。目前多数的混凝土结构腐蚀研究还是只考 虑环境影响因素对结构的腐蚀作用， 而且在结构设计 中也很 少会 考 虑到 混凝 土 结构 所处 环境 对其 力 学性 能的影响， 多是按照规范的要求进行满足结构强度的 结构设计和符合基本的耐久性的设计， 与工程实际中 混凝土结构服役的复杂环境情况不符。 为了避免结构设计工作与考虑环境腐蚀影响的 脱离， 提高结构的安全性和耐久性， 进行应力腐蚀对结 构强度的影响研究是非常必要的。应力腐蚀对混凝土 结构力学性能影 响的研究会综合考虑应力与腐蚀溶 液的共同作用， 也就是会考虑外部荷载与化学介质的 共同作用， 研究在这两种影响因素作用下， 对结构的影 响情况， 发现规律， 为结构设计工作与结构抗腐蚀研究 提供有利的依据。 u 。 1 试验试件 的制作 ( 1 ) 水泥。用于搅拌混凝土结构试件的水泥采 用强度等级为 4 2 5的普通硅酸盐水 泥。 ( 2 ) 粉煤灰。选用的粉煤灰是以煤为燃料的电 厂 中的一级 电吸尘粉 煤灰 ， 该 粉煤灰 中含有 大量 的二 氧化硅和氧化铝。粉煤灰的各项参数分别为烧失量为 2 4 ， 比表面积为 9 9 0 0 e m 2 g ， 需水量 为 9 6 。 ( 3 ) 砂。对于搅 拌混凝土采用 中粗砂比较合 适 ， 故文 中选择 的搅 拌用砂 为颗粒级 配 良好的 中粗颗 粒砂， 其各项参数分别为视密度 2 6 0 g c m ， 细度模数 2 9 5 ， 含 泥量小于 2 0 。 ( 4 ) 碎 石 。碎 石采 用连 续级 配 的石灰 岩 碎石 ， 最大粒径 1 0 ra m。 ( 5 ) 试件尺寸。混凝土抗腐蚀试验标准中有规 定的试件的尺寸 ， 但是其规定的尺寸都比较小， 与工程 实际情况存在差别， 故文中增大了腐蚀试验试件的尺 寸 ， 确定试件尺 寸为 4 0 ra m 4 0 ra m1 5 0 r n m。 2 腐蚀溶液的配制 不同功能的混凝 土结构会 处在 不 同环境 中， 一 般 民用建筑结构并不会处在腐蚀严重的环境中， 但是某 些工业建筑、 公路或桥梁等结构就会处在较为严重的 腐蚀环境下。尤其是建设在沿海地区的混凝土结构， 会受到海水的腐蚀 ， 所以对于这些混凝土结构就要求 其具有更强的抗腐蚀能力和耐久性， 以适应不同的环 境 。 良好的抗腐蚀能力和耐久性能够增加混凝土结 构服役的年限， 保证在使用过程中的安全。通过资料 的查阅和以往的工程经验， 发现混凝土结构会受到很 多形态 的物质的腐蚀， 包括固态、 液态和气态腐蚀介 质。在自然条件下空气中的有腐蚀性的水分遇到混凝 土结构会变成液态形式对结构产生腐蚀， 而干燥的空 气和固体物质对混凝土结构的腐蚀相对较弱， 几乎可 以忽略。所以对混凝土结构造成腐蚀情况影响最大的 物质形态就是液态形式。混凝 土结构一般会遇 到一定 浓度的酸或盐的腐蚀， 比如氯盐和硫酸盐。文中为便 于试验的操作， 选用了硫酸钠和硫酸镁溶液为腐蚀溶 液， 选择清水作为腐蚀溶液的参照对比进行试验。经 查阅相关的文献， 发现前人的研究中， 腐蚀溶液的浓度 设定过低时不会产生腐蚀作用力， 没有明显的腐蚀效 果。如果腐蚀溶液浓度过大， 会使混凝土结构产生较 为严重 的破坏 ， 无法得到准确的试 验数据 ， 影响结构试 件 的力学性能 的研究 。 、 故文中综合前人试验的数据和相关书籍 的分析 最终确定模拟实际环境 中的腐蚀 的溶液确定为硫酸 钠和硫酸镁溶液 ， 浓度均为 1 0 ， 经过后期的试验也 表明， 这个浓度水平基本符合试验的需要， 最终结果也 比较合理 。 3腐蚀试验 前人的研究很多都是基于试件没有应力的情况 下的腐 蚀情况 ， 而针对试件承受外部荷载 ， 产生应力腐 3 8 低温建筑技术 2 0 1 5 年第 1 期( 总第 1 9 9 期) 蚀的情况研究的却不多。混凝土结构在外部荷载的作 用下 ， 内部 分 出现一些 细微 裂缝 ， 随着外 部荷 载 的增 加 ， 裂缝会逐渐扩展 ， 结 构最终发 生开裂破 坏 的情况 。 在承受荷载在 3 0 5 0 极限荷载的范围内时， 随着 荷载的逐渐增加细微裂缝会连续增多， 但裂缝扩展的 并不严重 ， 混凝土结构一直处于弹性阶段。在承受荷 载在 4 0 8 0 极限荷载的范围内时， 裂缝平稳并且 缓慢的增加和扩展， 如果外部荷载不再增加， 出现的裂 缝也不会继续扩展。在承受荷载在 8 0 一 9 0 极限 荷载的范围内时 ， 裂缝开始快速增加并且出现联通的 情况， 最后结构发生破坏。在实际的工程结构当中， 混 凝 土结构都是 处于弹性 阶段 ， 只有 在 出现 一些恶 劣 的 使用环境情况下会造成混凝土处于塑性阶段。综合以 上考虑 ， 文 中选 取 1 0 、 3 0 、 5 0 和 7 0 的极 限荷载 几种不同的荷载水平进行试验。 以没有经过浸泡腐蚀试件经标准养护 2 8 d的抗弯 破坏荷载为极限荷载， 对试件均加以静载， 加载程度分 别为无荷 载、 1 0 、 3 0 、 5 0 和 7 0 的极 限荷 载 ， 并 使其浸泡在配制好的浓度为 1 0 的硫酸钠、 硫酸镁和 清水溶液中6 0 d后取出进行抗弯试验， 测得不同荷载 作用下的混凝土构件的抗弯强度。 4试验数据分析 由表 1 3 ， 图 1 3的试验结果分析， 发现没有荷 载作用的情况下 ， 经硫酸镁腐蚀溶液浸泡过的构件较 未经浸泡的构件强度有损失， 但损失程度较小， 仅为 1 1 6 ， 说明在无荷载单纯腐蚀 的环境 中造成的强度 损失极小 ， 基本可以忽略。在有荷载作用的情况下 ， 随 着荷载的增加， 造成的强度损失程度就越大， 当达到 7 0 极 限荷载作用 的情况下会 造成 2 5 9 4 的强 度损 失。说明随着构件中的应力水平的增加， 腐蚀对结构 强度的影响就越大， 造成的强度损失就越大。 对 于经过硫 酸钠腐 蚀溶 液浸 泡过 的腐 蚀 试 验情 况与上述情况基本类似， 都会造成相同情况的强度损 失。而经过清水浸泡的试验， 造成的强度损失比较小， 说明即使在存在外部荷载的情况下， 一般的清水对混 表 1 硫酸钠溶液中应力腐蚀对结构强度的影响 强 静 档 一 未腐蚀 +不同应力下腐蚀 荷载百分比， 图1硫酸钠溶液中应力腐蚀对结构强度的影响 表2 硫酸镁溶液中应力腐蚀对结构强度的影响 罨 慧 静 辖 - - 未腐蚀 + 不同应力下腐蚀 荷载百分 图2硫酸镁溶液中应力腐蚀对结构强度的影响 表 3 清水中应力腐蚀 对结构 强度的影响 凝土结构强度的影响也比较弱。综合考虑， 发生上 述的试验结果是由于混凝土结构试件在外部荷载的作用 下使其内部的细微裂缝得到扩展， 外部荷载越大， 造成的 扩展就越严重， 使得腐蚀溶液更容易渗透到混凝土的内 部， 加快腐蚀 ， 破坏混凝土结构抵抗外部荷载的能力。 张宝庆等 ： 新形势下新疆兵团小城镇住 区规划形态探究 3 9 D OI ： 1 0 1 3 9 o 5 j c n k i d z 2 0 1 5 0 1 0 1 4 新形势下新疆兵团小城镇住 区 规划形态探究 张宝庆 ， 姜曙光 ( 石河子大学水利建筑工程学院 。 新疆石河子8 3 2 0 0 0) 【 摘要l “ 七五” 事件之后， 兵团面临着维稳戍边， 保证新疆社会稳定和长治久安的新形势与新任务， 为适 应新形势， 兵团亟需建立适合于兵团特有体制下的建制市镇和适合于兵团职工 日常生活的住区。在各住区的规 划建设中为避免出现资源浪费和空间形态布局不合理的现象， 规划师需从规划的源头做起 ， 需从规划初期， 在形 态方面考虑当地自然条件和人文环境， 建立适合于当地自然条件和居民日常生活的住区规划形态 ， 本文结合兵团 实际， 提出适合于兵团三类不同住区的规划形态， 以满足当地居民物质和精神需求 ， 增强住区的归属感 ， 进而促进 住区完成兵团“ 维稳戍边、 拴心留人” 的重要使命。 【 关键词】 兵团； 规划形态； 小城镇 【 中图分类号l T U 9 8 2 2 9 【 文献标识码l B 【 文章编号l 1 0 0 1 6 8 6 4 2 0 1 5 ) 0 1 0 0 3 9 0 3 1 兵团新形势下的住区需求 1 1 兵团发展面临的新形势 ( 1 ) 维护新疆的社会稳定任重而道远。新疆历 来是西方敌对势力利用民族和宗教问题分裂我国的 重点， 尽管我国在解放六十年来， 在民族团结上做了大 量的工作 ， 取得了很大成就。但 7 5事件以及零星的 恐怖袭击的发生， 说明新疆的维稳问题更加复杂， 任务 更加艰巨， 对此， 兵团必须重新审视 自己的责任和使 命， 把维护祖国统一、 维护社会稳定、 维护民族团结做 为重中之重。 ( 2 ) 兵团的市场经济体制亟待完善。改革开放 三十年来， 我国的社会主义市场经济已经基本建立和 完善， 这是我国改革开放取得的重大成就。兵团由于 实行党政军企合一的特殊体制， 历史上受计划经济体 制的影响很深， 虽然改革开放以来也进行了重大的改 革， 但从体制上并没有完全适应市场经济的要求。因 此继续深化改革， 是兵团不断壮大自己， 更好地履行新 时期维稳戍边职责的必然选择。 【 基金项目】 科技部支撑项目： 西北严寒地区绿洲型材镇建设综合技术集成示范( 2 0 1 3 B A J 1 2 B 0 5 ) ； 石河子大学优秀青年项 目： 北疆地区 兵团小城镇居住网点规划设计研究( 2 0 1 3 Z R K X Y Q 1 6 ) 一 未浸泡 +不同应力下浸泡 荷载百分 比， 图3清水 中应力腐蚀对结 构强度的影响 5结语 ( 1 ) 在清水中即使混凝土试验构件存在外部荷 载， 也不会产生应力腐蚀的情况 ， 清水对混凝土的腐蚀 基本可 以忽 略 ， 混凝 土结构 中只有 应力 存在 而溶液 不 具腐蚀性 的情况下造成 的混凝 土强度的损失 比较小 。 ( 2 ) 在混凝土结构不承受荷载的情况下， 腐蚀 溶液对结构的强度的影响较小 ， 也就是说在只存在腐 蚀不存在应力的情况， 腐蚀溶液对混凝土结构的腐蚀 也 比较小 。 ( 3 ) 当混凝土结构在承受外部荷载作用的情况 下的腐蚀， 也就是受到应力腐蚀作用的情况下 ， 随着应 力水平的增加 ， 造成的混凝土结构强度的损失就越大。 参考文献 1 陈恒 影响混凝土耐久性的相关因素 J 山西建筑， 2 0 0 7 ( 0 3 ) ： 1 5 31 5 4 2 许才屏简述提高混凝土耐久性的措施 J 中国新技术新 产品 ， 2 0 1 1 ( 0 2 ) ： 1 0 0 收稿 日期 2 0 1 41 0 3 1 作者简介 张德尧 ( 1 9 7 0一) ， 男 ， 黑龙 江双城 人 ， 助理 工 程 师， 从事工程管理工作。 芝蟊 嚼静