疲勞損傷和裂縫對混凝土耐久性的影響.pdf

1、疲勞荷載作用下的混凝土由于長期遭受腐蝕介質的作用，導致混凝土結構性能劣化，耐久性能降低而提前發生破壞。目前應力與腐蝕共同作用造成混凝土結構耐久性退化已成為土木工程界面臨的主要問題，成為研究的一個熱點問題；大多數混凝土結構都是帶裂縫工作，裂縫成為一些侵蝕粒子進入混凝土的通道，縮短混凝土結構的使用壽命，裂縫的存在對混凝土結構的耐久性影響也越來越受人們的關注。本文結合蘇通長江大橋的工程建設，以現場施工應用的配合比制備了試驗用混凝土，重點研究了

2、環境介質與疲勞協同作用對其耐久性的影響，同時也研究了粉煤灰不同摻量、不同的含氣量以及摻鋼纖維對混凝土性能的影響；并針對不同成因、不同寬度的裂縫對混凝土耐久性能的影響進行了系統的研究。 混凝土疲勞損傷變量確定研究了各配合比混凝土在不同應力水平下，應變在抗彎疲勞過程中的發展規律，通過疲勞試驗結果的分析，采用殘余應變和疲勞破壞時極限殘余應變的比值來定義損傷變量。 疲勞損傷對混凝土耐久性的影響針對損傷發展的第二階段，重點研究了不

3、同損傷程度的混凝土耐久性的劣化情況。試驗結果表明：疲勞損傷顯著降低了各配合比混凝土的抗碳化能力，其碳化深度隨疲勞損傷的增加而增大；相同損傷程度下，含氣量高(>5％)的混凝土其28d碳化深度值要大于含氣量低(≤5％)的混凝土，而鋼纖維混凝土則具有優異的抗碳化性能。同樣，混凝土的抗凍性能也隨著疲勞損傷的增大而下降：當疲勞損傷達40％時，含氣量越高的(>5％)混凝土經凍融循環后，其相對動彈性模量急劇下降；而鋼纖維混凝土的相對動彈性模量則下降得

4、比較平緩。此外，疲勞損傷也劣化了混凝土的抗滲性能，增大了氯離子的擴散系數。 裂縫對混凝土耐久性的影響通過不同的方法分別獲得疲勞誘導裂縫、靜載誘導裂縫和塑性收縮裂縫；研究了混凝土裂縫處的碳化深度和氯離子擴散深度隨裂縫寬度的變化情況。結果表明：裂縫處的碳化深度和氯離子擴散深度值均隨著裂縫寬度的增大呈升高趨勢；對于相同裂縫寬度的靜載誘導裂縫處，基準混凝土的碳化深度和氯離子擴散深度均大于摻鋼纖維混凝土的；同樣，摻鋼纖維后不僅能夠有效的防

5、止混凝土開裂，而且同寬度的鋼纖維混凝土裂縫處的碳化深度和氯離子擴散深度都要明顯小于比基準混凝土的。 疲勞損傷對混凝土耐久性的影響機理利用壓汞儀和光學顯微鏡從細觀結構層次分析了經疲勞載荷作用后混凝土的孔結構、微裂紋和界面，揭示了疲勞損傷對混凝土耐久性劣化的成因。研究結果表明：疲勞作用劣化了混凝土的孔結構，增大了總孔隙率，并增加了有害孔含量；同時，疲勞作用也導致混凝土微裂紋在數量大幅度增多，在寬度和長度上不斷增加；相同疲勞損傷程度的