荷载与环境耦合作用下引气混凝土结构损伤劣化研究

混凝土结构的真实工作状态处于荷载与环境的耦合作用。沿海寒冷地区及除冰盐环境的混凝土结构受到氯盐侵蚀、冻融及荷载的耦合作用。这种耦合作用加剧了钢筋混凝土结构的损伤劣化。引气混凝土能缓解冻融劣化，新颁布的《混凝土结构耐久性设计规范》（GB2008）要求冻融环境下混凝土引气，但是荷载与环境（冻融、盐侵）耦合作用下引气混凝土结构损伤劣化规律未见文献。进行荷载与环境耦合作用下混凝土结构损伤劣化规律研究，对于延长结构寿命、节约不可再生资源和保护环境有重要意义，符合建设节约型社会和可持续发展的基本国策。本项目针对沿海寒冷地区或除冰环境结构工作状态，以持续承载的钢筋混凝土结构与环境偶合作用为研究主线，采取实验室模拟与非线性损伤分析结合的研究方法，研究混凝土含气量、持续荷载水平与环境耦合对钢筋混凝土结构承载力、刚度、延性等损伤劣化的影响规律，进而为该类钢筋混凝土结构设计计算方法及维护提供参考依据。

实验室模拟沿海寒冷地区RC结构的工作状态，从材料和构件两个层面展开研究。通过353个试件的试验，研究经过海水浸泡与冻融循环交替作用或海水干湿循环后，引气混凝土材料和不同持续荷载比例（持续荷载与极限荷载之比）下钢筋引气混凝土构件的力学性能劣化规律；以及试件中混凝土的氯离子含量和微观结构。结果表明，经历300次冻融循环与100次海水浸泡交替作用后，引气混凝土的抗压强度随着冻融次数增加而降低,质量损失和相对动弹性模量降低幅度很小;持续承载的钢筋引气混凝土试件的力学性能劣化速度随着持续荷载比例的增加而加快,当持续荷载比例为极限荷载的50%时,持续承载梁的承载力和延性降低幅度约两倍于无持续承载构件.且含气量高的混凝土和钢筋混凝土构件具有更好的抗侵蚀冻融能力。持续偏压荷载导致RC柱的滞回曲线呈现非对称性，随着持载荷载比例提高,非对称性加剧.当持续荷载产生的应力分布与反复加载同号时,随着持续荷载比例提高,偏压RC柱的承载力,延性和耗能能力降低；随着持续荷载比例提高,试件受拉区混凝土氯离子含量增加,混凝土中微观裂缝和结晶体增加.上述结果表明,引气混凝土增强了构件的耐冻性,持续荷载加剧了构件力学性能劣化,并增加了混凝土中氯离子含量和微观裂缝,进而降低混凝土结构的寿命.