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本文以淮河入海水道滨海枢纽工程混凝土抗侵蚀性研究为工程背景,对海水侵蚀条件下混凝土材料的微结构演化及宏观力学性能进行了研究。将连续损伤力学理论和细观力学理论结合,给出了考虑孔洞内压和基体损伤演化的混凝土材料的宏观本构关系,并且根据得到的本构关系提出了海水侵蚀下混凝土材料有效弹性模量的一个演化模型。 首先,采用微观实验方法对砂浆中的钙矾石的生长规律进行了研究,通过定量X衍射分析测定了钙矾石含量随侵蚀时间的演化规律。制备了纯钙矾石晶体,应用环境扫描电子显微镜(ESEM)的冷台状态原位观测了晶体的形成、生长规律,并且定期观察了不同浓度硫酸盐侵蚀条件下砂浆内部微观结构随侵蚀时间的演化规律。实验研究的成果为第四章的细观理论分析提供了依据和验证。 其次,采用普通硅酸盐水泥,分别配制了水灰比在0.4-0.8范围内的水泥砂浆试件,采用宏观的加速、对比腐蚀实验,研究了水泥砂浆材料在硫酸盐侵蚀条件下,其动弹性模量、抗压强度、线膨胀量和抗折强度随侵蚀时间的演化规律,并且通过微观实验(环境扫描电镜观测(ESEM)、X射线衍射分析(XRD)以及能谱分析(X-EDS))分析了宏观力学性能演化的机理。分析表明:硫酸盐侵蚀混凝土材料,从而引起材料宏观力学性能演化这一过程本质上包含两个问题:一是化学问题即硫酸盐渗透导致钙矾石形成,引起混凝土材料凝聚性降低,导致强度降低;二是力学问题即钙矾石形成后,其自身的结构特性、力学性能以及生长对混凝土材料的相互作用导致混凝土材料中微损伤发展,引起材料宏观力学性能的演化,并最终使材料耐久性降低形成破坏。 最后,应用损伤力学和细观力学相关理论,研究了海水侵蚀环境下混凝土材料的宏观本构关系,并且基于本构关系提出了海水侵蚀下混凝土材料的有效模量演化模型。首先将钙矾石的影响等效为孔洞内压和基体内的微损伤,把混凝土材料看成两相模型——含内压的圆球形孔洞和含微损伤的固体基体;其次,在考虑孔洞内压的基础上,研究了海水侵蚀下混凝土材料的宏观本构关系,在该本构关系的研究中,考虑了损伤演化的影响;