何碧霞

摘 要：文章结合受腐蚀混凝土力学性能试验相关经验，就工程建设中的受腐蚀混凝土力学性能试验进行了分析和研究，旨在为今后受腐蚀混凝土在建设工程设计与施工中的应用和发展提供经验和指导。

关键词：受腐蚀；混凝土；力学性能试验

在目前快速发展的条件下，我国工程建设中离不开科学的受腐蚀混凝土力学性能试验工作，旨在保证经济可行、科学合理的混凝土工程设计与施工。因此，我国需要采取相应的措施，从多方面入手，促进形成合理完善的受腐蚀混凝土力学性能试验管理体系，进而为建设工程的混凝土设计与施工工作提供坚强的后盾，积极推进受腐蚀混凝土力学性能试验的应用与发展。

1 混凝土受腐蚀机理与力学性能研究

钢筋混凝土结构因为由于腐蚀所产生的影响密切联系于腐蚀性物质在混凝土中的扩散快慢程度，而混凝土渗透性、附近环境的温湿度、结构的受力状态和介质种类决定了在混凝土中介质的扩散快慢。

混凝土必须经历一系列物理化学反应而产生腐蚀，因而包括化学和物理因素两方面原因造成混凝土腐蚀。就物理方面而言，磨耗、剥蚀和成穴作用造成混凝土损耗的物理作用包括表面磨损和物质损失两方面；关于正常温湿度的梯度，在孔中盐类的结晶压力，结构载荷和暴露在急变的文都中，比如由于火灾或冰冻造成的开裂；就化学方面因素而言，包括水泥浆组和软水水解、侵蚀性液体和水泥浆体间离子交换反应和硫酸盐侵蚀、碱骨料侵蚀和混凝土中刚进你腐蚀的膨胀反应三种类型。物理和化学作用在现实中常常相互交织。当前普遍重点研究的腐蚀现象主要是碳化作用、化学介质的侵蚀以及应力腐蚀。

1.1 混凝土的碳化作用

经过充分试验调查可知，主要是混凝土渗透性和大气中二氧化碳的浓度决定了碳化速度。众多学者总结在Fick第一扩散（渗透）定律的理论模式的基础上，计算出十几种碳化深度的方法。世界普遍认为的未受氯离子污染的混凝土碳化深度与碳化时间t的经验公式为kt1/2（k为混凝土碳化系数（mm/年1/2），是由混凝土渗透性和环境条件决定的。

因为水泥种类、水灰比、浇筑、捣实和养护质量等决定了混凝土渗透性，温湿度、二氧化碳浓度等构成环境条件，各个参数存在差异。最近，由于在土木工程中普遍运用了神经网络方法，众多研究者在混凝土碳化分析和预测上也开始逐步使用神经网络方法。

1.2 混凝土的化学侵蚀

经过深入分析众多试验材料和关于腐蚀性介质造成结构物腐蚀研究得出，混凝土包括三种基本的腐蚀种类：第一种是可以溶解水泥石组分的液态介质，即水溶液于混凝土中腐蚀的整个过程；第二类为发生在水泥石组分和溶液间的置换反应产生的化学作用的腐蚀，酸与一些盐溶液和混凝土作用导致的腐蚀过程；第三类包括下列腐蚀现象，如果腐蚀形成于混凝土空隙中，由于部分物质难溶，聚集并形成结晶，固相体积或物相转化时形成越来越大的聚合物，扩大了混凝土空隙中的固相体积，比如由于硫酸盐产生的腐蚀。并且部分像水泥石和集料结合产生的腐蚀，混凝土抗蚀性的影响和生物化学腐蚀等也特殊性腐蚀也包括在内。单一类型的腐蚀一般在自然条件下不易产生，按照腐蚀表现出来主要和次要特点，可判断主要和次要的腐蚀类型。

1.3 混凝土的应力腐蚀

由于材料受到应力和环境中腐蚀介质的影响，所导致的腐蚀就是应力腐蚀。研究混凝土应力腐蚀起步晚、时间短，目前缺乏大量完善的研究。所以，亟待将应力的因素纳入评估混凝土耐久性和抗化学侵蚀性的影响，然而当前关于这方面的研究尚不具备现实条件。由此可见，混凝土应力腐蚀问题在研究受腐蚀钢筋混凝土结构工程中至关重要，具有基础性的地位，亟待作更深入的探究。

2 受腐蚀混凝土力学性能试验研究

2.1 混凝土膨胀内应力试验研究

2.1.1 混凝土的体积膨胀机理。因为在混凝土中有可能会混入环境介质中的液相物质，在和混凝土融合的化学反应中产生水化产物，并有新物质在混凝土内部形成并不溶于水，造成体积愈发增大的混凝土。经过研究可知，造成混凝土膨胀体积不断增加的腐蚀因素主要是硫酸盐、镁盐、氯化物、硝酸、硝酸盐及混凝土受冻胀产生的膨胀性腐蚀等。当前，不乏研究各种化学介质产生的混凝土体积膨胀的国内外研究学者，经过实验研究计算出体积膨胀系数，同时通过神经网络方法和回归分析方法构建混凝土膨胀预测模型；同时分析了混凝土受到硫酸盐腐蚀的可靠性。

2.1.2 膨胀作用引起混凝土的内应力。在刚开始产生腐蚀作用时，不断膨胀的混凝土会增加积累在混凝土中的应力，还会使混凝土更紧实。在不同结构部位因为膨胀接合点自行闭合、位移和变形，导致裂缝和爆裂频繁，因此会对混凝土的强力、应力到应变的变化和弹性模量等力学性能产生影响，整体性受到破坏，甚至还会加重破坏和影响混凝土结构。当前，涉及到因为膨胀而导致混凝土颞部应力不断增加的研究比较多，可是缺乏深入研究此应力的文献。研究人员从硫酸盐腐蚀环境下服役10余年的钢筋混凝土构件中取得的混凝土芯样，并对其作了单轴抗压强度试验研究，将腐蚀作用导致混凝土内部膨胀内应力产生进行分析，这种应力是在混凝土组分体积膨胀导致的内应力作用下产生的，将其定义为膨胀内应力，用σes表示。体积开始膨胀时，由于有膨胀应力，则会增加混凝土密实度，还会增加混凝土强度；体积在不断膨胀之后，膨胀内应力的存在将促使混凝土开裂，严重削弱抗压、抗拉的强度。基于试验研究，进一步分析膨胀内应力的相关理论，得出混凝土品种和腐蚀介质浓度密切关系到膨胀内应力，其作为构建内部各点位置坐标和腐蚀作用时间的函数，在弹性理论基础上，构建混凝土内部因腐蚀而产生膨胀内应力的计算模型。

2.2 混凝土本构关系

截止现在，业界依然普遍忽视研究受腐蚀混凝土本构关系，尚未形成成熟的研究体系，缺乏混凝土破坏准则和本构模型，以辅助计算受腐蚀钢筋混凝土构件和结构有限元的计算，也很难将真实的具体情形反映在最终的计算结果。

3 结语

综上所述，加强受腐蚀混凝土力学性能试验研究，尤其是要加强对受腐蚀混凝土力学性能试验管理人员的职责要求，提高他们的技术水平，为进一步促进新时期工程建设中的受腐蚀混凝土力学性能试验应用及发展做出应有的努力和贡献。

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