力學(xué)損傷對混凝土抗凍性影響的研究

孫東升

(錦州師范高等專科學(xué)校)

0 引言

混凝土若添加了外在特性的荷載、偏多的腐蝕溶液，或者經(jīng)由凍融循環(huán)，都會(huì)提快劣化的速率，加劇原初的損傷程度．伴隨應(yīng)力的遞增，土體損毀的速率，也會(huì)隨同變大．除此以外，彎曲荷載也促動(dòng)了凍融態(tài)勢下的損毀，變更了原初的土體構(gòu)架，表征著脆弱的特性、很易損毀這樣的特性．建造流程以內(nèi)，受到偏多的撞擊、地震產(chǎn)生出來的各類荷載，都會(huì)傷害到固有的土體結(jié)構(gòu)，也破壞掉了抗凍特性．

1 擬定好的實(shí)驗(yàn)流程

1．1 抗凍查驗(yàn)的材料

選出來的混凝土，是硅酸鹽特性的普通水泥．碎裂態(tài)勢下的石灰石，連續(xù)級配被設(shè)定成520 mm;挖掘得來的天然河砂，細(xì)度模數(shù)限縮在2．7以內(nèi)，表面層級特有的密度數(shù)值，是2645 kg/m3．高效態(tài)勢的減水劑、帶有松香熱聚物這一特性的引氣劑，減水率限縮在20%這一比值之下．減水劑耗費(fèi)掉的用量，應(yīng)當(dāng)經(jīng)由調(diào)和．混凝土固有的坍落度，應(yīng)被管控在100 mm范疇以內(nèi)．成型以后的一天以內(nèi)，可以審慎予以拆模．把配置得來的試件，安設(shè)在標(biāo)準(zhǔn)態(tài)勢之下，再經(jīng)由一個(gè)月這樣的養(yǎng)護(hù)．

低熱特性的、硅酸鹽制備出來的水泥，攙和著偏細(xì)的骨料．骨料采納天然態(tài)勢下的細(xì)小砂礫，砂礫固有的細(xì)度模數(shù)最優(yōu)．水泥制備選出來的粉煤灰，被設(shè)定成第二層級下的粉煤灰．飽和面特有的干密度被設(shè)定成2．8 g/cm2;飽和面吸納水分的特有概率，設(shè)定成1．2%．二級配范疇內(nèi)的骨料，偏小石塊表征著的粒徑17 mm，偏大石塊表征的粒徑25 mm．采納4種規(guī)格以下的引氣劑、關(guān)聯(lián)著的減水劑．在這之中，選出來的減水劑，帶有高效減水這樣的特性．經(jīng)由拌合以后，測量得來這一時(shí)段的含氣量、關(guān)聯(lián)著的容重;把混合態(tài)勢下的混凝土，添加至合規(guī)的容器以內(nèi)，經(jīng)由高頻振搗．

1．2 細(xì)化的查驗(yàn)次序

經(jīng)由標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)得來的試件，用某規(guī)格下的磨拋機(jī)，打磨掉它的棱角．這樣做，能防止接續(xù)的加載時(shí)段中，集中過來的應(yīng)力損傷．經(jīng)由打磨以后，選出來一組原有的配件，用于擬定好的抗壓測定．這一組以內(nèi)的配件，能衡量出加載的態(tài)勢下，荷載管控依托的指標(biāo)．尺寸效應(yīng)關(guān)涉的系數(shù)，被設(shè)定成33 MPa．

真正去添加荷載以前，選取某規(guī)格下的超聲儀，測量初始時(shí)段內(nèi)的波速．添加荷載時(shí)，應(yīng)均勻去添加這些荷載;荷載管控的水準(zhǔn)，不要超出運(yùn)算得來的抗壓強(qiáng)度．縱向態(tài)勢下的反復(fù)加載，不應(yīng)超出極限特性的荷載能力．

間隔32個(gè)如上的加載流程，就要利用查驗(yàn)必備的儀器，衡量出損傷以后的試件波速．依循給出來的公式，運(yùn)算得出配件既有的損毀狀態(tài)．調(diào)和預(yù)設(shè)的荷載數(shù)值、添加進(jìn)來的加載次數(shù)，以便衡量配件損毀的狀態(tài)．荷載數(shù)值及關(guān)聯(lián)著的加載次數(shù)，都應(yīng)被限縮在0．2這一數(shù)值范疇以內(nèi)．預(yù)制流程前后，查驗(yàn)得來的損傷程度、關(guān)聯(lián)著的波速，都應(yīng)保障精準(zhǔn)．

2 注重的事宜

凍融循環(huán)特有的實(shí)驗(yàn)，應(yīng)當(dāng)依托快速凍融機(jī)．著手去查驗(yàn)以前，應(yīng)把基準(zhǔn)特性的混凝土試塊、初始損傷態(tài)勢下的這種試塊，放置于特有溫度之下的水體之中．經(jīng)由4 h這樣的浸泡，采納某規(guī)格下的電子秤，稱量得來潤濕狀態(tài)以下的試塊質(zhì)量．

超聲檢測依托的儀器，能明辨濕潤態(tài)勢下的彈性波速．若試塊質(zhì)量更替的概率會(huì)超出4．9%，或者原初的彈性模量限縮至六成，就表征著土體被損毀．凍融循環(huán)這一流程之后，試塊質(zhì)量更替的頻率、相對范疇內(nèi)的動(dòng)彈性，都應(yīng)被運(yùn)算出來．具體而言，運(yùn)算依托的公式被設(shè)定成:M=(ab)/b×100%．式子以內(nèi)的a及b，分別表征著預(yù)制損傷得來的配件質(zhì)量、潤濕態(tài)勢下的配件質(zhì)量．

初始時(shí)段內(nèi)，混凝土固有的含氣量同一;然而，含氣量接續(xù)的損失率，會(huì)隨同振搗時(shí)段的延展，而凸顯遞增的傾向．預(yù)設(shè)不同態(tài)勢下的水膠比，那么損失掉的含氣量，會(huì)隨同水膠比這樣的數(shù)值而遞增．拌合物發(fā)散出來的氣泡，密切關(guān)聯(lián)著土體形成、后續(xù)時(shí)段的土體穩(wěn)定．添加某規(guī)格下的引氣劑，以便引入足量氣泡．如上的流程，被看成氣體特有的乳化流程．液相特性的氣泡，很易被穩(wěn)固在固相網(wǎng)絡(luò)以內(nèi)．新拌合得來的混凝土，氣泡凸顯出不穩(wěn)定的總傾向．分散布設(shè)著的氣泡、周邊范疇以內(nèi)的水泥砂漿，縮減了熱力學(xué)這樣的趨勢．振搗加密了原初的氣泡接觸，形成體積偏大的新氣泡．重力的促動(dòng)之下，液體經(jīng)由附帶著的液膜，漸漸予以流失．液膜變得更薄，達(dá)到預(yù)設(shè)的臨界數(shù)值．在這時(shí)，體系不能荷載偏多的壓力，因而氣泡碎裂．

3 抗凍特性查驗(yàn)的結(jié)論

3．1 試塊質(zhì)量的更替

設(shè)定出來的損傷度以下，試塊質(zhì)量更替的概率，密切關(guān)聯(lián)著預(yù)設(shè)的循環(huán)次數(shù)．比對基準(zhǔn)特性的混凝土，凍融試驗(yàn)得來的新混凝土，若沒能達(dá)到特有的給定次數(shù)，則質(zhì)量限縮的速率會(huì)很慢;超出這一次數(shù)以后，質(zhì)量縮減的速率就會(huì)提快．設(shè)定出來的同樣次數(shù)以下，損傷度偏大的土體試塊，質(zhì)量損毀的態(tài)勢就偏重．若凍融循環(huán)耗費(fèi)掉的次數(shù)會(huì)超出100次，那么試塊固有的質(zhì)量會(huì)漸漸升高．這是因?yàn)椋噳K表層潛藏著一些裂痕，累積得來的水分存留在裂痕以內(nèi)，添加了固有的土體質(zhì)量．然而，凍融損傷經(jīng)由漸漸的累積，若超出120這樣的次數(shù)，試塊質(zhì)量會(huì)表征出突然縮減這樣的傾向;這一時(shí)段的縮減速率，顯著超出慣常見到的基準(zhǔn)試塊．

質(zhì)量變更率這一數(shù)值，能評判初始時(shí)段中，力學(xué)損傷表征出來的性能干擾，它影響了固有的抗凍特性．試驗(yàn)延展直至120這一次數(shù)時(shí)，各組以內(nèi)的試塊，質(zhì)量更替率沒能超出4．9%．但在這一時(shí)點(diǎn)，相對態(tài)勢的動(dòng)彈性，已經(jīng)低于預(yù)設(shè)的60%．由此可見，質(zhì)量變動(dòng)特有的概率，不應(yīng)被涵蓋進(jìn)試塊毀損的管控要素以內(nèi)．

3．2 動(dòng)彈性范疇內(nèi)的模量

動(dòng)彈性這一范疇的模量，與凍融循環(huán)預(yù)設(shè)的次數(shù)，有著深層級的關(guān)聯(lián)．具體而言，凍融循環(huán)原有的次數(shù)遞增時(shí)，相對態(tài)勢下的動(dòng)彈性，就凸顯出縮減的總傾向．基準(zhǔn)特性的混凝土、力學(xué)損傷架構(gòu)下的混凝土，都表征著這一狀態(tài)．若循環(huán)次數(shù)被給定，那么損傷度層級提升時(shí)，動(dòng)彈性這樣的模量也會(huì)限縮．

損傷度若被看成0．01，則模量限縮的速率，很接近基準(zhǔn)特性的土體試塊;若被設(shè)定成0．3之上，則模量限縮現(xiàn)有的速率，就明顯超出特有的基準(zhǔn)試塊．經(jīng)由80次如上的循環(huán)，試塊被完全毀掉，沒能辨識(shí)超聲波這一范疇的波速．由此可見，力學(xué)損傷得來的試塊，抗凍特性會(huì)縮減得很多如圖1所示．

圖1 模量及次數(shù)的關(guān)聯(lián)

3．3 力學(xué)特性的漸漸演化

凍融損傷依循的變更規(guī)律，關(guān)聯(lián)著這一流程以內(nèi)的損傷度．土體表征出來的損毀程度、余留下來的試塊性能，它們的加和就表征著固有的試塊性能．力學(xué)損傷及特有的應(yīng)力損傷、凍融態(tài)勢下的損傷，折射出固有的某一關(guān)聯(lián)．經(jīng)由回歸分析，可以得來如上的三者關(guān)聯(lián)．力學(xué)損傷范疇以內(nèi)的變量擬合、數(shù)值比對得來的結(jié)論，折射出變量擬合態(tài)勢下的數(shù)值．?dāng)M合值及關(guān)聯(lián)著的絕對值，若誤差沒能超出0．05，或平均運(yùn)算得來的誤差沒能超出16%，則表征著運(yùn)算出來的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，與原初數(shù)據(jù)帶有最優(yōu)的吻合特性．添加進(jìn)來的外在荷載，延展了凍融態(tài)勢下的土體裂痕，也提快了土體損毀這樣的速率．與此同時(shí)，應(yīng)力損毀范疇以內(nèi)的土體界面，會(huì)表征著內(nèi)部架構(gòu)中的細(xì)微裂痕、劣化以后的偏小孔隙．如上的劣化狀態(tài)，也會(huì)限縮抗凍特性．圖2為凍融以后的土體裂痕．

圖2 凍融后的土體裂縫

4 振搗流程特有的性能影響

調(diào)配得來的引氣劑，經(jīng)由多次預(yù)設(shè)的凍融循環(huán)，動(dòng)彈性這樣的模量都偏高．這樣的態(tài)勢下，抗凍特性凸顯出來的差異數(shù)值，就會(huì)被縮減．振動(dòng)成型這一流程，依循如下的本源原理:經(jīng)由高頻振動(dòng)，土體拌合物凸顯出液化流動(dòng)的傾向;固相微粒原有的黏度及自重，都會(huì)漸漸縮減，傾向于穩(wěn)固的位置．內(nèi)部架構(gòu)的裂痕變少，攪拌夾帶進(jìn)來的拌合物，又都經(jīng)由引氣劑這一制劑作用，化成氣泡及排出，增添了累積得來的構(gòu)架濃度．測量得來的含氣量，會(huì)受到偏多的振動(dòng)干擾，排除了規(guī)模偏大的氣泡．若能延展振搗時(shí)間，就能排出偏小的氣泡，抵擋了凍結(jié)．

水膠比被設(shè)定成0．4，土體帶有偏高的粘結(jié)特性;高頻態(tài)勢的振搗，不會(huì)排出既有的細(xì)微氣泡．氣泡固有的間隔系數(shù)沒能變更，為此，基準(zhǔn)混凝土固有的抗凍差別，也沒能表征出來．添加了某規(guī)格下的引氣劑，會(huì)變更原有的構(gòu)架特性;它對接續(xù)的振搗、抗凍特性的變動(dòng)，也會(huì)凸顯某一作用．試驗(yàn)得來的數(shù)值表征著:水膠比遞增時(shí)、振搗時(shí)間延展時(shí)，土體試塊固有的含氣量、固有的抗凍特性，也會(huì)隨之變更．引氣劑特有的規(guī)格品質(zhì)，會(huì)影響選出來的試塊屬性．選出最佳規(guī)格之下的這種制劑，能保障抗凍特性，調(diào)配出合規(guī)的混凝土．

施工時(shí)段中，應(yīng)當(dāng)明辨水膠比這樣的差值，有序管控振動(dòng)時(shí)間，回避常提到的過振狀態(tài)．水膠比被設(shè)定成0．55之上時(shí)，不適宜采納特有的高頻振搗．若有必要依循高頻振搗的路徑去施工，那么在接續(xù)的配置時(shí)段中，要選出最優(yōu)的引氣劑，同時(shí)限縮振搗的時(shí)間．還可以限縮預(yù)設(shè)的水灰比，保障塑造出來的土體試塊合規(guī)．

5 彎曲荷載特有的影響力

普通范疇內(nèi)的混凝土、帶有引氣特性的土體、鋼纖維制備出來的土體，在彎曲荷載這一作用之下，凍融指數(shù)會(huì)隨同荷載比的遞增，而凸顯出下降的總傾向．土體固有的強(qiáng)度越大，彎曲荷載就越難干擾到凍融流程．這就表征著:高強(qiáng)特性的混凝土，有著明晰的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)．混凝土經(jīng)由長時(shí)段的鹽分腐蝕，表征出來的凍融特性，會(huì)超出水體腐蝕得來的這種特性．如上的兩種數(shù)值，潛藏著線性關(guān)聯(lián)．這種固有的關(guān)聯(lián)，并不關(guān)涉添加進(jìn)來的鋼纖維，或者添加進(jìn)來的引氣．

彎曲荷載及平日以內(nèi)的鹽分侵蝕，都會(huì)影響固有的抗凍屬性．設(shè)定出來的凍融指數(shù)，會(huì)凸顯出冪函數(shù)這樣的關(guān)聯(lián)．凍融及荷載這樣的整合之下，抗凍特性會(huì)隨同應(yīng)力比而不停變更．實(shí)際上，彎曲荷載促動(dòng)了土體的損傷，且變更了原有的破壞形式．這樣的損毀，被看成突發(fā)特性的、帶有脆性破壞傾向的損毀．若遇到偏多的意外撞擊，或偶然添加過來的荷載，也會(huì)加劇凍融態(tài)勢下的試塊破壞．

若混凝土原初的凍融次數(shù)，沒能超出1300次，那么鹵水腐蝕態(tài)勢下的凍融系數(shù)，就會(huì)凸顯出偏高的傾向．這樣的傾向，密切關(guān)聯(lián)土體固有的內(nèi)部框架，也關(guān)涉著腐蝕作用特有的損毀機(jī)理．鹵水表征著的凍融破壞，存在雙重范疇內(nèi)的成效性:第一，鹵水冰點(diǎn)被限縮時(shí)，水體原有的凍融破壞，就縮減了強(qiáng)度層級;第二，在溫度偏低這樣的態(tài)勢下，潔凈鹽類凸顯出來的壓力，會(huì)加劇表層范疇以內(nèi)的土體損毀．若土體固有的構(gòu)架很致密，孔隙構(gòu)架帶有細(xì)化的特性，抗凍特性就最優(yōu)．實(shí)驗(yàn)室范疇內(nèi)的凍融試驗(yàn)，鹽類特有的潔凈作用，發(fā)生于偏細(xì)小的固有孔隙以內(nèi)．鹽類固有的結(jié)晶量同一時(shí)，偏小孔隙以內(nèi)的鹽分，結(jié)晶層級會(huì)更高．為此，鹵水腐蝕添加著凍融這樣的破壞，對土體原有的致密構(gòu)架，會(huì)帶來偏大的毀損作用，凍融系數(shù)被限縮．

6 結(jié)束語

應(yīng)力損傷會(huì)縮減土體的抗凍屬性，造成固有的性能變差．損傷度預(yù)設(shè)的分界線被設(shè)定成0．1，若損傷沒能達(dá)到這一層級，則可忽視掉應(yīng)力損毀;若超出了預(yù)設(shè)的數(shù)值，則土體會(huì)表征出顯著限縮的狀態(tài)．凍融損傷依托的演化流程，包含慣常提到的應(yīng)力損傷、力學(xué)損毀范疇以內(nèi)的演化方程．初始時(shí)段的這一損傷，會(huì)加劇接續(xù)的損傷進(jìn)展，應(yīng)當(dāng)明辨這樣的特性．

［1］ 趙慶新，康佩佩．力學(xué)損傷對混凝土抗凍性的影響［J］．建筑材料學(xué)報(bào)，2013(2)．

［2］ 慕儒．氯化鈉、硫酸鈉溶液對混凝土抗凍性的影響及其機(jī)理［J］．硅酸鹽學(xué)報(bào)，2011(6)．