荷载与氯离子耦合作用下混凝土耐久性试验方法与装置的研究进展

秦晓川^1,2，刘加平³，石亮^1,2，穆松^1,2，蔡景顺^1,2，吴贞杰^1,2，周霄骋^1,2，刘建忠^1,2

1. 江苏省建筑科学研究院高性能土木工程材料国家重点实验室2. 江苏苏博特新材料股份有限公司3. 东南大学材料科学与工程学院

摘 要：20世纪20年代初,随着设计理论和施工技术的不断成熟,钢筋混凝土开始被大规模应用于基础建设中。钢筋混凝土兼具钢与混凝土的优点——坚固又耐用,但是人们却低估了环境因素对它的影响并为此付出了巨大的代价,氯离子、碳化、冻融、硫酸盐、化学侵蚀等环境因素均可导致钢筋混凝土的耐久性劣化。其中,氯离子引起的钢筋锈蚀问题最为突出,空气或水中的氯离子可穿透混凝土保护层到达钢筋表面,从而引起钢筋锈蚀。针对这一问题,学者们集中研究了氯离子如何穿透混凝土,并取得了相当丰硕的成果。然而,服役中的钢筋混凝土需时刻承受荷载的作用,复杂的应力状态会引起混凝土材料内部细观结构的变化,从而影响甚至改变氯离子的扩散行为。上述研究忽略了荷载因素,难以应用于实际工程。此外,氯离子扩散行为还与应力在材料内累积的损伤有关。因此,近年来,荷载与氯离子侵蚀耦合的耐久性研究越来越受到重视,且已成为重大工程项目中不可缺少的一部分。针对实际工程中钢筋混凝土的荷载形式,研究人员开发了大量耦合试验方法与装置,较为成熟的有单轴拉伸、单轴压缩、静力弯曲分别与氯离子耦合。但研究人员在运用上述方法时所采用的实验制度不同,导致其结果没有可比性。此外,还有部分研究人员探索了更为复杂的耦合因素(劈裂拉伸、偏心压缩、疲劳弯曲、静力剪切分别与氯离子耦合),复杂耦合因素更符合实际工程状态,也是近年来研究的趋势,但关于它的研究仍处在起步阶段。本文归纳了拉伸、压缩、弯曲、剪切荷载作用下混凝土的抗氯离子侵蚀耐久性试验方法,对存在的问题进行了讨论,并提出了改进建议和进一步的研究方向,以期为制定统一、标准化的耦合耐久性试验方法与装置提供参考。

关键词：钢筋混凝土;荷载;氯离子;耐久性;试验方法;耦合;