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2010岩土工程师资料:混凝土抗渗性能研究的现状与进展(三)

www.zige365.com 2010-5-26 11:58:09 点击:发送给好友 和学友门交流一下 收藏到我的会员中心

出于对抑制混凝土微裂纹扩展因素及其对混凝土耐久性影响的关注,笔者在文献中研究了力学损伤对混凝土与纤维混凝土抗渗性能的影响;在研究中,通过对素混凝土与纤维混凝土进行劈裂试验,分别获得了混凝土与纤维混凝土(纤维率1.2%)的P—COD关系曲线和具有不同裂纹宽度(COD)的试件;在对试件的力学行为进行研究之后,对带裂隙试件进行了渗透试验,主要研究结论如下:

(1)对带裂纹试件进行的渗透试验结果表明:渗透流量与裂纹宽度之间不服从Poiseuille立方定律(对文献中的数据进行分析,结果也证实了这一结论).这充分说明了混凝土裂隙渗流问题的复杂性;

(2)掺入钢纤维后,混凝土卸载后的残余裂宽小;由于高强混凝土与纤维之间的粘结强度高,同样COD下高强混凝土的纤维所受的拉应力大,纤维弹性伸长所占的比重也大,卸载后COD的恢复值也就大,残余CODr小。本文分别给出了随COD的发展,普通强度混凝土和高强度混凝土掺1.2%钢纤维后残余CODr所受到的影响,据此可以推算钢纤维对开裂混凝土抗渗性能的影响;

(3)经过分析,纤维混凝土的裂纹扩展随着纤维掺量的增加从宽而疏趋向于窄而密,尤其能够抑制疲劳荷载下的裂纹扩展;因此,掺入纤维后混凝土的裂纹扩展方式更有利于混凝土抗渗。此外,研究中初步建立了适合描述抗渗性能所受到的损伤的损伤模型;提出:对于抗渗问题应该以裂纹的失稳扩展作为极限状态;有钢纤维增强的试件,由于钢纤维的有效抑制,极大地延缓了裂纹的失稳扩展,因此,从这个角度也证实了钢纤维有利于混凝土抗渗。

4.4时间因素对带裂隙混凝土抗渗性能的影响

与龄期对混凝土抗渗性能的影响略有不同,带裂隙混凝土的渗透性随时间递减是由于裂孔隙逐渐被水流带动的物质所堵塞。文献在对试件施以高水压后在试件底部发现了水泥和其它淤积粒子,说明内部开裂面产生了脱落粒子,部分被冲出裂隙,剩余部分将使水流通道逐渐狭窄。文献的试验结果都证实:渗透持续时间对渗流量有很大影响,总体上说渗流量随时间由大趋小。文献专门研究了混凝土裂纹随时间增长自动愈合的问题,认为:渗透流量与裂纹宽度之间在考虑修正系数后是服从Poiseuille立方定律的,但随着渗流时间的增长,渗流规律会发生变化;该文对裂纹断面进行了化学和矿物学分析,结果表明混凝土内部的结晶状碳酸钙粒子逐渐析出,堵塞了渗流通道,最终流量只有原流量的1%~20%,最终流量取决与裂纹宽度和水压。

笔者认为,混凝土内物质的析出固然降低渗透性,但物质析出可能降低混凝土内部的碱环境,这对耐久性本身是不利的;而且物质大量析出会影响强度。如何综合评价混凝土裂缝自动愈合现象对混凝土耐久性的影响,是一个值得进一步研究的问题。目前,我国试验标准给出了混凝土抗冻试验指标与耐久性指标之间的关系,但抗渗性能指标与耐久性之间却没有建立联系;可以考虑进行这方面的研究,使得非寒带地区评价混凝土耐久性更加有章可寻。

4.5其它因素

此外,还有关于混凝土的养护条件、孔结构等因素对抗渗性能影响的文献.但这些文献往往只能进行定性的探讨,且这些定性的结论又往往是人们所熟知的,令人振奋的结论不多。产生这些问题的原因之一是影响因素难以定量描述;因此,有待于适合的数学工具与这些问题进行结合研究。笔者认为,对于混凝土孔结构对抗渗性能的影响问题,如果与适合于描述杂乱无章事物的分形几何理论进行结合,可能获得进展。

5、总结

本文回顾了混凝土抗渗性能研究的研究历程,对研究现状进行了阐述,并对研究中出现的某些问题的产生原因进行了分析,此外,对某些可能取得突破的发展方向进行了展望,主要结论如下:

(1)目前各种试验测试方法各有优缺点,不存在某种方法绝对强于另一种方法的说法。近年来,国外在一项研究中同时进行水渗透性、氯化物渗透性、空气渗透性测试、然后分别讨论试验结果的情况增多,可以认为这是一种趋势;

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