本文研究預應力混凝土結(jié)構在鹽霧侵蝕環(huán)境下的耐久性，目前國內(nèi)在這方面的研究幾乎沒有，國外也很少。本文的研究工作對正確評估預應力混凝土結(jié)構在鹽霧侵蝕下的耐久性和指導生產(chǎn)實踐具有重要意義。
一、試驗方案和試驗材料
1、試驗方案
本試驗的目的是模擬沿海地區(qū)鹽霧侵蝕環(huán)境，對不同應力狀態(tài)及應力水平下的c1一傳輸速率加以研究，建立應力狀態(tài)下的混凝土鹽霧侵蝕模型。該試驗中的試件主要分為拉應力狀態(tài)和壓應力狀態(tài)，此外，引入了無應力狀態(tài)試件作為應力狀態(tài)參照系，所有試件尺寸均為1 00m m×100mm×400r am，將這三類試件根據(jù)水灰比和應力水平分為若干工況，見表1。
2、試驗材料及配合比
試驗材料：水泥采用江南水泥廠生產(chǎn)的52．5普通硅酸鹽水泥；河砂細度模數(shù)為2．40，級配Ⅱ區(qū)，含泥量0．20％；石子為石灰?guī)r碎石，級配5～20r a m，密度1 550kg／m。試件的配合比及混凝土實測強度等級見表2。
 


 
 
 
 
3、試驗方法
該試驗是在南京水利科學研究院材料結(jié)構所試驗室進行的。采用將試件置于鹽霧箱中加速腐蝕的方法，時間為60d。鹽霧箱具有自動控溫、連續(xù)及間斷噴霧的功能，鹽霧環(huán)境設置為：鹽霧中N aC1質(zhì)量分數(shù)為5％，溫度(20±3)。試驗模擬沿海地區(qū)的大氣環(huán)境，采用連續(xù)噴霧方式。
※、拉應力狀態(tài)的實現(xiàn)因為實際結(jié)構中軸向受拉的情況很少，大都是彎曲受拉，而且鹽霧箱空間有限，預應力試件實現(xiàn)軸向受拉難度較大，所以試驗時以彎曲受拉代替軸向受拉。試件的彎曲拉應力見表3。
 
 


 
 
 
※、壓應力狀態(tài)的實現(xiàn)
通過施加預應力使試件產(chǎn)生預期的壓應力狀態(tài)。采用后張法，試件預先留有孔道，采用鐓頭錨，不留擴大端，所用墊塊及錨具是專門加工而成的?？紤]到預應力筋的應力松弛和混凝土的收縮及徐變，因此對每一個試件的預應力筋均超張拉3％，試件施加的壓應力值見表4。
 
 

 
 
4、鹽霧侵蝕試驗方法
受拉試件，除了受拉表面外，其余表面均用石蠟封閉，試件平放在鹽霧箱中，受拉表面?zhèn)认蚴茺}霧的侵蝕；受壓試件，除了一組相對表面之外，其余的表面均用石蠟封閉，試驗時未封閉的兩個表面，一個向上直接面對鹽霧的侵蝕，另一個朝下；無應力的?昆凝土試件，與受拉試件相同。試件在鹽霧箱中放置60d。關條款對每層混凝土的氯離子含量進行分析。其中，分別選取距試件表面5、15和25m m的cl一含量分別作為0～10、10～20和20～30mm的混凝土內(nèi)的Cl一平均含量。
建立應力狀態(tài)下的混凝土鹽霧侵蝕模型影響預應力混凝土結(jié)構cl一腐蝕的因素是復雜的，主要包括混凝土內(nèi)部的cl一濃度、外界Cl一濃度、cI一傳播速率、時間參量和應力等。cI一在混凝土中傳輸方式主要包括擴散作用、滲透作用、毛細作用和電化學遷移等。一般認為，擴散作用是cl一在混凝土中傳輸?shù)姆浅Ｖ匾囊环N方式。對于裂縫比較細微，水灰比不太小的結(jié)構，大量的檢測表明，Cl一的濃度可以被認為是一個線性擴散過程，這個擴散過程一般可以采用非穩(wěn)態(tài)擴散理論(Fiek第二定律)進行描述：然而，在采用Fick第二定律來建立數(shù)學模型時，需要澄清兩個問題：
1)在本文中，通過引進多個代數(shù)因子，并在量化這些代數(shù)因子的過程中，把其他非擴散傳輸途徑的影響作用考慮進來；
2)雖然施加預應力使得結(jié)構的擴散空間不再嚴格地各向同性，但是由于預應力水平與混凝土的彈性模量相比，是一個非常小的量，因而可以認為沒有任何影響。這一點既保證了非穩(wěn)態(tài)擴散模型對預應力混凝土結(jié)構仍然適用，又可以通過引進適當?shù)念A應力分布及應力水平使結(jié)構的耐久性得到裨益。3試驗結(jié)果分析根據(jù)試驗實測數(shù)據(jù)(見圖1～圖3)，可以假定Cl一在混凝土中初始均勻含量C=0，理由如下：1)在試件澆筑過程中，混凝土各組分中Cl一含量控制得都很嚴格，客觀上阻斷了試驗準備階段Cl一進入混凝土試件的可能性；2)從試驗實測數(shù)據(jù)(見圖1a)可以看到，／C=0.40工況下第三層混凝土中的cl含量為0，因此可以認為即使初始狀態(tài)下混凝土中含有Cl一，那也是極其微量的，對試驗測量及計算不敏感。根據(jù)以上試驗實測數(shù)據(jù)，采用代數(shù)學上廣義逆的概念，計算系數(shù)矩陣的廣義逆，最終可以得到拉應力及拉應力狀態(tài)下鹽霧侵蝕模型的各個參數(shù)，見表5及表6。將以上各個參數(shù)代入模型(2)及(3)，并與測量值相比較，可見模型計算值與測量值吻合得較好，見圖1～圖3。
 
 


 
 
二、結(jié)語
1)該試驗的結(jié)果和相應的數(shù)學模型表明：就本試驗中所得到的數(shù)據(jù)而言，采用非穩(wěn)態(tài)擴散理論(Fi ck第二定律)作為建立cl侵蝕模型的理論基礎是可行的，應力狀態(tài)下的混凝土結(jié)構cl一侵蝕可以認為符合變系數(shù)非穩(wěn)態(tài)擴散模型。
2)應力狀態(tài)下，混凝土的Cl一等效擴散系數(shù)的變化是顯著的。在拉應力狀態(tài)下，混凝土的Cl一等效擴散系數(shù)線性增長；在壓應力狀態(tài)下，等效擴散系數(shù)逐漸減小。
3)水灰比對混凝土等效擴散系數(shù)的影響是很大的，無論是受壓狀態(tài)還是受拉狀態(tài)，等效擴散系數(shù)與水灰比之間，表現(xiàn)出很強的超線性變化趨勢，因而，在腐蝕環(huán)境中，嚴格控制混凝土的水灰比，對混凝土的耐久性有著非常重要的意義。
4)在本章中建立的數(shù)學模型是一個“統(tǒng)一”的模型，適用于不同的應力狀態(tài)和不同的水灰比。在模型中，基本的擴散系數(shù)D僅隨混凝土質(zhì)量而變化，這與理論分析的結(jié)論是一致的，而且符合實際情況。
5)在該試驗中，有一個值得注意的現(xiàn)象是，即使在受壓狀態(tài)下，不直接受鹽霧噴灑的混凝土中(底面受侵蝕)的cl一濃度比拉應力狀態(tài)下的濃度要高(側(cè)面受侵蝕)。出現(xiàn)這種情況的原因是霧狀的N aC1溶液在混凝土表面冷凝之后，側(cè)面的冷凝液體由于重力的作用而向下滑落至底面，而底面的冷凝液體卻由于固液相的表面作用，而不容易脫離，使得混凝土的底面cl一濃度反而很高。
6)因為預應力混凝土結(jié)構的氯離子試驗數(shù)據(jù)很少，加之混凝土本身的離散性比較大，因此，這個數(shù)學模型的試驗數(shù)據(jù)是不完全的，還需要更多的試驗和工程加以檢驗，不斷地提供更多的測量數(shù)據(jù)，不斷地對這個模型進行修正和改進。http://m.zhdtlyjq.com