经常在水环境 中工作的混凝 土建 筑,在外界水压及混凝土 内外渗透压 力的影响 下,水会渗透到混凝土结构 中。孔隙水的存在 。不仅会使混凝土 内部产生孔隙水压力 ,而且 外界水渗入时携带的某些微粒子对混凝土产 生造 成化学侵蚀 ,使 混凝土 的力 学性能发生改变 。对混凝土结构的强度和耐久性产生一定的影响 。因此 ,本 文主要对在 水环境工作 下混凝土结构强度 的影 响因素进行 了分析 。为混凝 土结构设计提供依据。 [关键词 ]混凝土 ;水荷载 ;孔隙水压力;抗压强度 ;孔 隙率 [中图分类号]Tv139.1:Tv431 [文献标识码 ]B 经 常在 水 环境 中工 作 的水 工混 凝 土 建 筑 物 如 坝 体 、船 闸 、堤 防 、溢 洪道 等 ,在 外界 水 压 及 混凝 土 内外 湿度 差所 产 生 的渗 透压 力 的 影 响下 ,外界 水 会通过毛细孔渗透到混凝土结构 中。使混凝土一 方面直接承受外界水压作为真实荷载作用在结构 面及 孔 隙水所 产 生 的孔 隙水 压 力 ,另一 方 面 外 界 水 渗 入 时携 带 的某些 微 粒子 对 混 凝 土产 生 造 成 化 学 侵 蚀使 混 凝 土的力 学 性 能发 生 改 变 ,而 且 混 凝 土的 耐久性 也受 到 了极 大 的影 响 。因此 ,对 影响 在 水 环 境 工作 中水 工 混 凝 土 结 构 强 度 因 素 的 分 析 , 对 水 工混凝 土结构 的设 计显 得尤 为重 要 。 对 于一般 混凝 土 结 构 ,其 强 度 主要 与混 凝 土 水 灰 比 、孑L隙率 、龄期 、加 载速 率 、温 度 等众 多 因素 有关 。而对 于在水环 境 中工作 的混 凝土 建筑 物 ,混 凝 土 内部 的含水 量 的大 小 、孔 隙水 中腐 蚀 性 颗 粒 的浓度 、以及外界水压的大小和作用时间都对水 环 境 下混凝 土 的力 学性 能产 生很 大影 响 。 1 干燥 混凝土强度 的主要影响 因素 影 响干燥 混凝 土 的因 素众 多 .本 文 主要 对 混 凝土 的水灰 比、孔隙率 、加载速率对混凝 土强度的 影 响进 行分 析 。 1.1 水 灰 比对 混凝 土强 度 的影响 水灰 比是混凝土强度设计最重要的参数,当水 灰 比较大时 ,水分多存在于骨料与水泥砂浆的接 触 面 上 .当混 凝 土硬 化后 ,凝胶 体 与 骨料 粘 结 面 孔 隙 率增 多 ,界 面 过渡 区粘 结 力下 降 ,混凝 土强 度 随 之 降 低 。然 而 ,当水 灰 比过 小 时 ,混 凝 土 和易 性 变 差 。水 泥颗粒 水化 不充 分 。若 硬化 成型 后 的混凝 土 渗 入 孔 隙水 后 ,会继 续 发生 水 化反 应 ,而水 化 产 物 产生的膨胀应力可以使混凝土产生裂缝 ,使混凝 土 强 度 下 降。水 灰 比与混 凝 土强 度 之 间 的关 系 可 以表示 为 [1l: , 一 1 -, 一 —k2 式 中 :w/c为混 凝 土 的水 灰 比 ;,、k:为 经 验 常 数 。1.2 孔 隙率 对混 凝土 强度 的影响 孔 隙率是 影 响 混凝 土 强度 的主 要 因 素 。在 干 燥情况下孔隙率和混凝土抗压强度的关系可 以表 示 为 [2].o'=troexp(一bV) (2) 式 中:0r为抗压强度 (MPa),O'o孔 隙率为零时 的抗压强度 (MPa),V孔隙率(%),b经验常数。但 大 多 数 情况 下 ,水 灰 比决 定水 化 程 度 一 定情 况 下 混 凝 土基体 的孔 隙率 。然而 ,由于振捣 不 足或 加入 引气 剂 将气 泡 引入 系统 时 ,会 增 大 孑L隙 率并 使 强 度降低 。 1.3 加 载速 率对 混凝土 强 度的影 响 混凝土是应变率敏感材料 ,当在动荷载下混 凝土所表现 出来的力学性能与静态荷载下的力学
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