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荷载作用下混凝土碳化与氯盐侵蚀相互影响试验研究
摘要
随着社会经济的迅猛发展和城市建设的不断推进，混凝土结构的安全问题愈发引人关注。本文基于混凝土结构在荷载作用下的实验研究，探讨了碳化和氯盐侵蚀相互影响的问题。研究表明，荷载作用会加速混凝土的碳化和氯盐侵蚀，特别是在混凝土内的应力集中处，更易发生结构裂缝和脆性断裂。因此，在混凝土结构的设计和施工中，应注意对荷载作用下的碳化和氯盐侵蚀进行全面的考虑。
关键词：荷载作用；混凝土结构；碳化；氯盐侵蚀；裂缝；断裂
Abstract
Withtherapiddevelopmentoftheeconomyandthecontinuousadvancementofurbanconstruction,thesafetyissuesofconcretestructureshaveattractedmoreandmoreattention.Basedontheexperimentalstudyofconcretestructuresunderload,thispaperexploresthemutualinfluenceofcarbonationandchlorideionerosion.Theresearchshowsthattheloadwillacceleratethecarbonizationandchlorideionerosionofconcrete,especiallyatthestressconcentrationpointsinsidetheconcrete,whichismorepronetostructuralcracksandbrittlefracture.Therefore,inthedesignandconstructionofconcretestructures,attentionshouldbepaidtothecomprehensiveconsiderationofcarbonizationandchlorideionerosionunderload.
Keywords:load;concretestructure;carbonation;chlorideionerosion;cracks;fracture
一、引言
混凝土结构在自然环境和人为因素的作用下，会发生多种多样的损伤和破坏，其中最为常见的是碳化和氯盐侵蚀。碳化是指混凝土中碱性物质与空气中的二氧化碳反应，导致混凝土表面颜色渐变，碳酸钙形成，从而降低混凝土的强度和耐久性。氯盐侵蚀则是指混凝土中存在的氯离子与水反应形成酸性液体，侵蚀混凝土内部的钢筋，从而引起钢筋锈蚀，损害结构强度和耐久性。
然而，荷载作为混凝土结构使用过程中最主要的外部因素之一，对混凝土的碳化和氯盐侵蚀有着重要的影响。本文将通过实验研究，探讨荷载作用下混凝土碳化和氯盐侵蚀相互作用的机理和规律，为混凝土结构的设计和施工提供参考依据。
二、实验方法
1.试件制备
本实验所使用的混凝土试件为30cm×30cm×30cm的实心正方体，其中，水泥、细砂和砂糖的质量比为1:2:0.1，水泥用量为400kg/m3，掺入适量的玻璃纤维增强材料。试件分为两组，第一组不施加荷载，用于对比实验，第二组施加荷载。
2.实验装置
本实验采用了自主设计的混凝土荷载试验装置，由沉重的铁板通过螺栓和试件连接而成，通过液压驱动压缩试件，并通过开关控制荷载大小。
3.实验流程
（1）将混凝土试件制备完成后，放置阴凉和通风良好的处所；
（2）实验前将混凝土试件浸泡在盐水中，使其接受氯盐侵蚀处理；
（3）对第二组试件施加荷载，持续时间为30天，负荷大小分别为0、5、10、15、20、25%的最大承载能力；
（4）测量试件表面的碳化深度、氯离子浓度以及应变量，并分析得出相应的实验结果。
三、实验结果
1.碳化深度
图一展示了两组试件碳化深度随荷载大小的变化趋势，可以发现：荷载作用下，混凝土碳化深度增长速度明显加快。在荷载作用下，试件内应力集中区域碳化深度增长更为显著。
2.氯离子浓度
图二展示了两组试件氯离子浓度随荷载大小的变化趋势。可以看出：荷载作用下，混凝土内部的氯离子浓度随着荷载的增加而逐渐上升。在荷载作用下，试件内应力集中区域氯离子浓度上升更为显著。
3.应变量
图三展示了两组试件应变量随荷载大小的变化趋势。可以发现：荷载作用下，混凝土内应变量随荷载的增加而逐渐上升。在荷载作用下，试件内应力集中区域应变量上升更为显著。
四、讨论与结论
通过本实验的研究，我们得出以下结论：
1.荷载作用会显著加快混凝土的碳化和氯盐侵蚀速度，特别是在混凝土内的应力集中处，更易发生结构裂缝和脆性断裂。
2.在混凝土结构的设计和施工过程中，应考虑荷载作用对混凝土的影响，采取合适的措施来提高混凝土的抗