冻融与硫酸盐腐蚀共同作用下再生混凝土耐久性研究

Recycled aggregate concrete as a kind of sustainable development of green building materials are used as tunnel lining, bridges, roads, dams and other major projects, which mostly exposured to natural environment and medium erosion ,and the durability is a serious problem. So far,the research mostly focused on the recycled aggregate concrete mechanics performance, their durability was insufficiently concerned. According to the characteristics of ecycled aggregate concrete in the harsh environment in this project, the durability damage caused by the interaction of various factors in the environment and the recycled aggregate concrete durability research in freeze-thaw environment and sulfate corrosion are researched. recycled aggregate concrete damage mechanism of freeze-thaw damage and sulfate corrosion are studied by advanced micro-test analysis methods, the combination of laboratory environment simulation and theoretical analysis from the analysis of the microscopic structure of the recycled aggregate concrete. On this basis, the interaction mechanism of freeze-thaw damage and sulfate corrosion on the recycled aggregate concrete is further analysed. Freeze-thaw damage model and life prediction model are established. All those work provides technical support for the application of the recycled aggregate concrete in the harsh conditions.

再生混凝土作为一种可持续发展的绿色混凝土已广泛应用于道路、桥梁、机场跑道等重大工程中，这些结构在自然环境与腐蚀介质共同作用下的耐久性破坏已大量出现，而目前的研究大都集中在再生混凝土力学性能方面，对耐久性问题重视不够。本项目以严酷环境再生混凝土工程为背景，以冻融与硫酸盐腐蚀下再生混凝土性能退化为主线，采用实验室模拟、微观测试与理论分析相结合的方法，系统开展冻融与硫酸盐侵蚀共同作用下再生混凝土损伤机理与性能退化规律研究。分析硫酸盐溶液侵入再生混凝土内部的动力机制，考虑冻融循环对再生混凝土传输特性的影响，依据扩散理论建立冻融环境再生混凝土硫酸盐传输模型；应用损伤力学理论，分析再生混凝土的损伤演化规律，揭示冻融与硫酸盐腐蚀共同作用下再生混凝土劣化机理，建立冻融与硫酸盐共同作用下再生混凝土性能退化模型与寿命预测模型。为再生混凝土在工程中的推广应用提供理论基础与技术支撑，具有重要的理论意义与实际意义。

再生骨料混凝土是指将废弃混凝土块经过破碎、清洗与分级后,按一定的比例与级配混合形成再生混凝土骨料，部分或全部代替砂石等天然骨料配制而成新的混凝土。它是一种可持续发展的绿色混凝土。目前，人们往往更加重视再生混凝土的力学性能，而忽视其耐久性能，这必然导致结构性能提前退化，使用寿命缩短。. 本项目针对再生混凝土所处的严酷环境，考虑冻融与硫酸盐对耐久性的影响，从分析再生混凝土微观结构入手，研究再生混凝土在单一和多重影响因素下的耐久性能退化规律，建立再生混凝土冻融及硫酸盐损伤模型、以及它们共同作用下的再生混凝土损伤模型与寿命预测模型。 取得以下研究成果：. （1）通过对水溶液与硫酸盐溶液中试件进行快速冻融试验，研究不同再生骨料掺量、不同硫酸盐种类及不同硫酸盐浓度对再生混凝土抗冻性能的影响规律；具体测试质量变化、相对动弹性模量、抗压强度及损伤层厚度。. （2）结合理论分析和试验结果，建立再生混凝土冻融循环及硫酸盐侵蚀共同作用下的损伤模型。模型中考虑了再生骨料掺量及不同硫酸盐浓度的影响。. （3）借助电镜、衍射等微观分析手段，探索再生混凝土微观结构，分析不同再生骨料掺量、不同硫酸盐种类及不同硫酸盐浓度对基体混凝土微观结构的影响规律。. （4）再生粗骨料中不可避免的会存在一定数量的因破碎处理而造成的微裂纹，而冻融循环也会使得再生混凝土内部产生一些微裂缝，借助材料微观分析手段，探索再生混凝土微裂纹发展规律。. （5）在再生混凝土微观结构分析的基础上，结合快速冻融试验，从微观角度深层次分析冻融与硫酸盐侵蚀共同作用下再生混凝土损伤机理。. （6）采用损伤力学的基本理论，结合再生混凝土冻融后的类似疲劳性能选择合理的耗散势函数，建立冻融与硫酸盐共同作用下混凝土耐久性寿命预测方程，并进行数值模拟，采用冻融与硫酸盐侵蚀作用下混凝土损伤试验结果验证其合理性。 . 为再生混凝土在冻融环境下耐久性研究提供了一些参考与依据。