非均匀碱-硅酸反应下RC梁长期膨胀特征研究.pdf
《非均匀碱-硅酸反应下RC梁长期膨胀特征研究.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《非均匀碱-硅酸反应下RC梁长期膨胀特征研究.pdf(7页珍藏版)》请在文库网上搜索。
1、第 卷 第 期 年 月人 民 长 江.收稿日期:基金项目:重庆市自然科学基金项目()重庆市研究生科研创新项目()作者简介:李鹏飞男副教授博士研究方向为混凝土结构耐久性、混凝土孔隙力学及结构非线性分析 :.通信作者:刘 微女硕士研究方向为水工混凝土耐久性 :.文章编号:()引用本文:李鹏飞刘微蒋正施.非均匀碱 硅酸反应下 梁长期膨胀特征研究.人民长江():.非均匀碱 硅酸反应下 梁长期膨胀特征研究李 鹏 飞刘微蒋 正 施(.重庆交通大学 河海学院重庆 .重庆市永川区水利局重庆 .中铁长江交通设计集团有限公司 规划研究院重庆)摘要:碱 硅酸反应()能够产生膨胀应力引起混凝土膨胀、开裂甚至破坏而钢筋
2、会对碱 硅酸反应引起的膨胀产生抑制作用但目前仅用材料试验无法对钢筋的约束作用进行评估 围绕钢筋的约束作用以钢筋混凝土()梁为研究对象采用加速 反应试验研究了 个月内不同碱溶液浸泡区域和深度下 梁的膨胀特性 进一步分析了钢筋对混凝土碱 硅酸反应膨胀的约束机理 结果表明:当浸泡位置和浸泡深度不同时 梁结构表现出不同的膨胀特征直接浸入碱溶液的部位膨胀率较大钢筋周围的膨胀率明显降低 钢筋能够对膨胀产生直接和间接两种约束作用 研究成果可为 反应损伤后钢筋混凝土的结构力学性能评估提供参考关 键 词:膨胀特征 梁 约束机制 长期监测试验 反应中图法分类号:文献标志码:./.引 言碱 硅酸反应()是影响混凝土
3、耐久性能的最重要因素之一 由于 所引起的混凝土开裂和破坏始于混凝土内部加固和修补的工程难度高、耗资大因此 在国际上也被称作为混凝土的“癌症”具体表现为水泥砂浆中的碱溶液与骨料中的活性二氧化硅发生化学反应在混凝土内部产生凝胶物质凝胶吸水膨胀从而导致混凝土开裂 与素混凝土不同对带 损伤的钢筋混凝土结构()其膨胀特性的分析需要综合考虑钢筋对 损伤的演化机制以及对混凝土开裂后力学性能的影响 在实际工程中由于骨料中反应性物质分布不均匀再加上各部位受雨水影响的差异构件所处位置等因素导致的内外约束的不同等结构的 损伤会呈现出动态、非均匀的特征 此外有学者研究指出 产物的影响存在尺寸效应基于标准试件试验得到的
4、结果难以对实际结构的损伤状态进行评估需要进一步在结构尺度下针对 产物的膨胀与混凝土劣化之间的机理进行分析 因此本文以 梁为研究对象采用试验研究与机理分析相结合的方法阐明 梁在非均匀 损伤下的膨胀特征并揭示非均匀 损伤作用下钢筋的约束机制 材料准备及试验方案.材 料试验所用水泥为普通硅酸盐水泥(.)粗 人 民 长 江 年骨料的粒径为 细骨料的细度模数为.并在正式试验前按照 水工混凝土试验规程中骨料碱活性检验方法(快速砂浆棒法)对河砂和粗骨料进行骨料碱活性检测 结果表明河砂和粗骨料砂浆棒试件 膨胀率均大于.且误差小于依据相关要求可认为本次试验所采用的材料为具有潜在危害性的活性骨料 试验测得 标准养
5、护后的标准立方体抗压强度为.混凝土配合比如表 所列 所用钢筋型号为 其极限强度 屈服强度 钢筋直径 表 混凝土配合比./设计强度水泥水砂石子减水剂.试 件如图 所示试验梁尺寸为 并沿梁长度方向布置有两根直径为 的钢筋 本次试验测量了 ()、()、()、()、()和 ()测点在 个月内的长度变化测点间的初始距离为 试验过程中以一个月为测量周期采用沧州中硕仪器设备有限公司开发的 型手持式应变仪测量各测点间距离 利用公式()计算得到各测点膨胀率 ()式中:是梁在 月的膨胀率是测量点间的初始距离是浸泡时间为 月时测量点之间距离图 混凝土梁膨胀测量示意(尺寸单位:).试验浇筑、脱模并养护 后将所有梁置于
6、含有./溶液的试验箱中以加速 试验 如图 所示为了模拟实际结构中不同的内外部条件本次研究选择了 种不同的浸泡方式:号梁()和 号梁()浸泡深度为 号梁()和 号梁()浸泡深度为 和 的浸没部位为受拉区 和 的浸泡部位为受压区 每根梁的浸泡周期为 个月图示中灰色的区域表示浸入 溶液中白色的区域表示置于空气中图 溶液中梁试件浸泡示意(尺寸单位:).试验结果及讨论.膨胀率监测结果.膨胀率 时间分布特征膨胀率和加速 时间之间的关系如图 所示对于所有梁其膨胀率曲线按照增长速率大致可分为 个阶段:在试验早期(个月)混凝土的膨胀率增长非常缓慢在中期(个月)急剧增加在后期(个月)膨胀增长速度开始放缓最终趋于不
7、变 这种现象可以用 反应机理进行解释 在 反应的早期阶段 反应生成的凝胶首先填充混凝土的初始孔隙因此试验前期不会立即监测到膨胀 随后凝胶继续吸水膨胀在混凝土内部产生膨胀应力膨胀快速增加 随着反应的进行当凝胶供应没有补充时宏观膨胀停止在试验早期每个测点初次监测到膨胀的时间如图 所示 试验结果表明浸泡区出现膨胀的时间早于干燥区 这种现象是由水、碱金属离子和 的共同作用引起的 对于被碱溶液浸泡的区域有充足的水 第 期 李鹏飞等:非均匀碱 硅酸反应下 梁长期膨胀特征研究图 不同梁试件的膨胀率随 时间变化.和离子供应凝胶产物更加丰富填充混凝土中的原始孔隙加速膨胀进程 对于未浸入溶液中的区域离子和水分主要
8、通过混凝土表面的毛细孔隙和微裂缝孔隙渗透到混凝土内部溶液在混凝土中的主要传输方式包括扩散和毛细作用 在局部浸泡碱溶液的情况下由于、等离子在不同位置的浓度存在差异在浓度梯度的作用下离子总是会自发地从浓度高的地方向浓度低的区域扩散 另外一方面由于混凝土部分浸泡有碱溶液导致梁内部饱和度不同水分自发地从高湿度的区域移动到低湿度部位伴随着溶液的流动 相应地、等离子也随之发生了迁移在扩散和毛细作用的共同作用下为干燥区的混凝土提供了碱骨料反应的反应物 因此在离浸泡区较远的地方离子含量和湿度较低 产物较少 相对缓慢初次监测到膨胀的时间也进一步延迟图 梁试件初次监测到膨胀的时间.如图 所示在试验中期浸泡混凝土区
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 均匀 硅酸 反应 RC 长期 膨胀 特征 研究