·1280· 工程科学学报，第39卷，第8期 表1水泥的主要物理性能指标 Table 1 Physical performance indicators of cement 凝结时间/min 抗折强度/MPa 抗压强度/MPa 标准稠度用水量 细度/% 初凝 终凝 3d 28d 3d 28d (质量分数)/% 170 390 5.2 8.1 29.8 47.8 6.6 28.5 表2混凝土配合比 Table 2 Proportions of prepared concrete mixture 强度等级 水泥/kg 石/kg 砂/kg 水/kg 磨细矿渣/kg粉煤灰/kg减水剂/kg 水胶比 C30 220 1017 833 170 ⊙ 90 2.59 0.46 1.2试验方法 将形成初始损伤的混凝土试件和未受初始应力的 试验前采用康科瑞NM4A非金属超声检测分析 混凝土试件在质量分数5%的硫酸钠溶液中进行硫酸 仪对混凝土试件进行了超声波传播速度的测试，为降 盐干湿循环腐蚀，干湿循环参照GB/T50082一2009 低同批次混凝土试件离散性的影响，挑选超声波传播 《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》，浸 速度相近的试件进行试验. 泡16h、烘干冷却8h,共24h为一个周期.在腐蚀60、 加载前，随机取6个试件做单轴压缩破坏试验，分 120、180、240和300d后，将混凝土试件取出测试其质 别测定这6个试件的极限抗压强度，然后对其取平均 量、超声波速度、抗压强度等物理力学性能，同时测试 值.参照赵庆新教授等施加初始损伤的方法)，通过对 加载过程中声发射特征的变化.对不同腐蚀时期的混 试件施加连续、均匀荷载形成不同的初始损伤，并设置 凝土试件进行加载试验时，将声发射传感器固定在混 不受初始应力作用的一组与其做对比，载荷控制在不超 凝土试件的侧面，如图1所示.试件在压力荷载作用 过混凝土试件平均极限抗压强度的60%，加载后用超声 下，内部将会出现损伤破坏，声发射传感器能够及时接 检测仪测试试件的波速变化，根据式(1)计算混凝土试 收试件破裂的声发射信号.借助环境扫描电镜与电子 件的初始损伤度，通过调整荷载大小和加载次数使试件 能谱技术观测分析了初始损伤下硫酸盐腐蚀对混凝土 的初始损伤1，分别为0.10.2，以形成不同损伤. 的微结构、矿物元素的改造作用，揭示初始损伤下混凝 土的损伤演化机理.硫酸盐干湿循环试验设备为 0=1-0 (1) NELD-LSC全自动硫酸盐干湿循环试验机.声发射试 式中：山，为初始损伤度；。、"。分别为混凝土预加载前 验所用仪器为美国物理声学公司生产的6通道PC-2 和预加载后的超声波传播速度. 声发射检测系统 应力 前置放大器 应变片 混凝土试样 应变片 AE参数采集 应变采集仪 探头 前置放大器 应力 图1·混凝土声发射测试示意图 Fig.1 Sketch of acoustic emission testing system for concrete 小裂缝：初始损伤度为0.1的试件腐蚀120d时表面出 2试验结果分析 现少量颗粒剥落，腐蚀240d时从边缘产生细微裂缝， 2.1试验现象及表观形态 腐蚀300d时试件表面出现贯通裂缝，位置较浅且细 图2为不同初始损伤下混凝土试件在硫酸钠溶液 小：初始损伤度为0.2的试件在腐蚀120d时即出现微 干湿交替腐蚀环境中的照片.可以看出，腐蚀过程中 裂缝，随着腐蚀的进行，裂缝不断扩展，边角开始剥落， 伴有白色结晶产物，无初始损伤试件在腐蚀240d时表 腐蚀300d时贯通裂缝明显加宽加深，破损程度非常 面状况仍然较完整，腐蚀300d时靠近试件边缘出现细 严重.工程科学学报,第 39 卷,第 8 期 表 1 水泥的主要物理性能指标 Table 1 Physical performance indicators of cement 凝结时间/ min 抗折强度/ MPa 抗压强度/ MPa 初凝 终凝 3 d 28 d 3 d 28 d 细度/ % 标准稠度用水量 (质量分数) / % 170 390 5郾 2 8郾 1 29郾 8 47郾 8 6郾 6 28郾 5 表 2 混凝土配合比 Table 2 Proportions of prepared concrete mixture 强度等级 水泥/ kg 石/ kg 砂/ kg 水/ kg 磨细矿渣/ kg 粉煤灰/ kg 减水剂/ kg 水胶比 C30 220 1017 833 170 60 90 2郾 59 0郾 46 1郾 2 试验方法 试验前采用康科瑞 NM鄄4A 非金属超声检测分析 仪对混凝土试件进行了超声波传播速度的测试,为降 低同批次混凝土试件离散性的影响,挑选超声波传播 速度相近的试件进行试验. 加载前,随机取 6 个试件做单轴压缩破坏试验,分 别测定这 6 个试件的极限抗压强度,然后对其取平均 值. 参照赵庆新教授等施加初始损伤的方法[4] ,通过对 试件施加连续、均匀荷载形成不同的初始损伤,并设置 不受初始应力作用的一组与其做对比,载荷控制在不超 过混凝土试件平均极限抗压强度的 60% ,加载后用超声 检测仪测试试件的波速变化,根据式(1)计算混凝土试 件的初始损伤度,通过调整荷载大小和加载次数使试件 的初始损伤 I0分别为 0郾 1、0郾 2,以形成不同损伤. I0 = 1 - vt0 vp0 . (1) 式中:I0为初始损伤度;vp0 、vt0分别为混凝土预加载前 和预加载后的超声波传播速度. 将形成初始损伤的混凝土试件和未受初始应力的 混凝土试件在质量分数 5% 的硫酸钠溶液中进行硫酸 盐干湿循环腐蚀,干湿循环参照 GB/ T 50082—2009 《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》,浸 泡 16 h、烘干冷却 8 h,共 24 h 为一个周期. 在腐蚀 60、 120、180、240 和 300 d 后,将混凝土试件取出测试其质 量、超声波速度、抗压强度等物理力学性能,同时测试 加载过程中声发射特征的变化. 对不同腐蚀时期的混 凝土试件进行加载试验时,将声发射传感器固定在混 凝土试件的侧面,如图 1 所示. 试件在压力荷载作用 下,内部将会出现损伤破坏,声发射传感器能够及时接 收试件破裂的声发射信号. 借助环境扫描电镜与电子 能谱技术观测分析了初始损伤下硫酸盐腐蚀对混凝土 的微结构、矿物元素的改造作用,揭示初始损伤下混凝 土的损伤演化机理. 硫酸盐干湿循环试验设备为 NELD鄄LSC 全自动硫酸盐干湿循环试验机. 声发射试 验所用仪器为美国物理声学公司生产的 6 通道 PCI鄄2 声发射检测系统. 图 1 混凝土声发射测试示意图 Fig. 1 Sketch of acoustic emission testing system for concrete 2 试验结果分析 2郾 1 试验现象及表观形态 图 2 为不同初始损伤下混凝土试件在硫酸钠溶液 干湿交替腐蚀环境中的照片. 可以看出,腐蚀过程中 伴有白色结晶产物,无初始损伤试件在腐蚀240 d 时表 面状况仍然较完整,腐蚀300 d 时靠近试件边缘出现细 小裂缝;初始损伤度为 0郾 1 的试件腐蚀 120 d 时表面出 现少量颗粒剥落,腐蚀 240 d 时从边缘产生细微裂缝, 腐蚀 300 d 时试件表面出现贯通裂缝,位置较浅且细 小;初始损伤度为 0郾 2 的试件在腐蚀 120 d 时即出现微 裂缝,随着腐蚀的进行,裂缝不断扩展,边角开始剥落, 腐蚀 300 d 时贯通裂缝明显加宽加深,破损程度非常 严重. ·1280·