对水环境对混凝土力学性能的影响研究述评

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1、第1卷第2期中国科技论文在线SCIENCEPAPERONLINE2006年9月83水环境对混凝土力学性能的影响研究述评12李庆斌，王海龙（1．清华大学水利水电工程系，北京1000842．浙江大学建筑工程学院，浙江杭州310027）摘要：混凝土经常在水环境中工作，受外界水压力、孔隙水压力以及水的化学侵蚀等因素的影响，水中混凝土的力学性能会有一些改变，这些改变会对混凝土结构的设计强度、使用年限等产生一定的影响。有关这方面的研究多是建立在试验的基础之上，理论研究较少；且现有的研究多是定性的解释，定量的研究较少；对单个

2、因素影响混凝土力学性能的研究较多，而多因素相互作用对混凝土的力学性能产生影响的研究较少。本文主要从水的化学作用和力学作用出发，对与此相关的一些研究进行了系统地总结和评述，得到了环境水影响下混凝土力学性能的一些变化趋势，并在此基础上对本课题的研究进行了一些展望，在研究方法上提出自己的一些看法。关键词：混凝土；环境水；孔隙；强度；弹性模量中图分类号：TV139.1文献标识码：A文章编号：1673—7180(2006)02—0083－121前言试验和宏细观力学等方法入手进行深入的研究和讨混凝土结构经常在水环境中工作，

3、如大坝、过论，以便设计使用和保证在水中工作的混凝土建筑河桥梁的基础及墩台、海岸及近海岸的结构物、海物的安全运行。洋采油平台等等。由于混凝土具有毛细管——孔隙水对混凝土力学性能的影响，受试验仪器和试结构的特点，它与混凝土的一系列物理力学性质有验手段的限制，目前主要从两个方面进行研究：一着密切的联系，这些毛细管——孔隙包括混凝土成方面是水的化学作用导致的混凝土力学性能的改变;型时残留下来的气泡，水泥石中的毛细管孔腔和凝一方面是水的力学作用所导致的混凝土力学性能的胶孔，以及水泥石和集料接触处的孔穴等。此外，改变。二者

4、之间还没有形成融合。由于水的化学作还可能存在着由于水泥石的干燥收缩和温度变形而用导致的混凝土力学性能的改变目前比较统一，而[1]引起的微裂缝。在水压力的作用下，水就会渗透水的力学作用对混凝土力学性能影响的研究较为复到混凝土的孔隙和裂缝中，致使混凝土结构物一方杂，特别是从宏细观力学角度进行的研究还非常不面承受着上部荷载和外界水压力以及孔隙水压力的够，所以本文简单综述水的化学作用对混凝土性能作用，处在一种比较复杂的应力状态；另一方面又的影响，而重点综述孔隙水的力学作用对混凝土力承受着水中化学物质的侵蚀作用，使混凝土

5、的力学学性能影响的研究进展情况。性能发生了一些变化。对于这些变化，众说纷纭，2水的化学作用对混凝土性能的影响有的认为在水的作用下，混凝土的强度有所降低，水对混凝土的化学腐蚀包括水分的进入、或者弹性模量有所提高；有的认为，水的作用并没有影作为腐蚀剂的载体、或者成为有害反应中的参与者[2][3]响到混凝土的强度和弹性模量；还有的认为，水围侵入。水的化学腐蚀可分为混凝土组分的浸出，压的作用使混凝土处于三向受压状态，混凝土的强分解与结晶膨胀。度应有所提高，而且这种提高值应该在设计中有所2.1水使混凝土组分浸出、强度降低

6、考虑。由于研究资料较少，且现有的少量研究中还混凝土如受到纯水、雨水等含钙较少的软水侵存在这样和那样的一些矛盾，所以亟需对此课题从析时，水化物中的Ca(OH)2很容易被水溶解浸出。通讯联系人：E-mail：hl-wang02@mails.tsinghua.edu.cn第1卷第2期84水环境对混凝土力学性能的影响研究述评2006年9月[38]在静水中，随着水中Ca(OH)2的浓度的提高，溶出的侵蚀。硫酸盐是海水的主要成分，同时也大量作用会得到减缓或者达到饱和而终止。但在流动的地存在于地下水中。当外界侵蚀介质中的硫酸

7、根离水中，Ca(OH)2会不断地被溶出带走，使混凝土中形子进入混凝土的孔隙内部时,与混凝土中的氢氧化成较大的空隙，从而导致混凝土的强度不断地降低钙反应，生成石膏，使混凝土体积膨胀；更严重的[4~15]。小丰满水电站水坝的破坏就是典型的混凝土组是，石膏与水泥中的水化铝酸钙反应生成水化硫铝分溶出破坏，破坏时混凝土中已经形成了很大的孔酸钙，由于水化硫铝酸钙中含有大量的结晶水，体[16][17]洞。积增大到原有水化铝酸钙体积的2.5倍左右，能产生[18][19]李金玉、曹建国等人研究了混凝土中CaO巨大的内应力，当膨胀

8、内应力超过混凝土的抗拉强的溶出与混凝土的强度和孔隙的关系，研究表明：度时，就会使混凝土强度严重下降，导致混凝土结[39~58]混凝土的抗压和抗拉强度随着混凝土中CaO的溶出构物的破坏。在腐蚀初期，结晶膨胀使混凝土而不断降低，且CaO的溶出，对混凝土的抗拉强度的密实度提高，从而强度有所增加，随着腐蚀的不[59~61]有着较为明显的影响。当CaO的溶出量为6％时，断深入，混凝土体积不断膨胀