荷载与腐蚀冻融耦合及再生粗骨料性能对再生混凝土耐久性能的影响研究

• 作 者: 李召行
• 出 处: 南昌大学
• 发表日期: 2020年02期
• 关键词: 模型再生混凝土 模型再生骨料 耦合机制 耐久性能 微观结构

为了更好的研究再生混凝土粗骨料细观因素对其耐久性能的影响,本文首先设计了一套荷载、腐蚀、冻融循环交替作用的实验室模拟方法,用以模拟混凝土结构在多因素耦合作用下的工作环境,在此基础上研究了耦合作用对再生混凝土耐久性的影响。然后,基于粗骨料细观因素不易观察、控制困难的考虑,本文制作了模型再生粗骨料以及由其制作而成的模型再生混凝土,用以研究再生混凝土中不同粗骨料初始损伤、不同老砂浆厚度和不同老砂浆包裹率等细观因素对宏观耐久性能的影响。最后,通过SEM电镜扫描分析和有限元分析对再生混凝土在耦合作用下的破坏机理进行了分析。得出了以下主要结论:(1)在耦合机制中,各单一因素影响作用从大到小为:腐蚀冻融>50%应力作用>30%应力作用>腐蚀作用,单一腐蚀作用影响最小,冻融腐蚀作用影响最大,且随着应力水平的提高,荷载作用对混凝土耐久性影响越来越大;(2)在耦合机制中,随着加载次数的增多,试件抗压强度损失率也逐渐增大,且加载次数越多,抗压强度损失率增加的速率越快、试件表面宏观裂纹越多、混凝土劣化越严重;(3)本文耦合机制的作用机理为:荷载作用加速了混凝土中初始微裂缝的开展,且微裂缝中不断堆积的化学腐蚀产物又对微裂缝产生膨胀应力,致使其加速开裂,冻融循环使试件脆性增加,加重了试件的劣化程度,以此物理与化学作用相互促进,直至试件破坏失效;(4)再生混凝土试件的破坏总是先从老砂浆界面处开始,且随着再生粗骨料中老砂浆厚度、老砂浆包裹率及再生粗骨料初始损伤的增加,耦合作用下的再生混凝土的损伤逐渐增大、耐久性能逐渐变差;(5)通过新老界面的微观图像对比分析可以发现,在耦合作用前,模型再生混凝土在老界面处已有较为明显的裂纹且连接性较差,新界面处,絮状C-S-H之间粘结紧密,空间结构稳定;在耦合作用后,老界面处大量的反应产物充斥在界面处,新界面处的絮状C-S-H已经大量减少,有少量反应产物出现。可以看出,老界面比新界面劣化速度更快,并通过有限元模拟分析对其进一步证实。