土木工程行业迅猛发展,但混凝土结构服役环境日益恶劣,往往遭受环境和包括结构自重在内的荷载作用,如此双重甚至多重因素耦合更加剧混凝土结构的损伤。环境因素以硫酸根离子对混凝土的侵蚀最严重,因此本文开展混凝土的荷载和硫酸盐侵蚀耦合试验,研究粉煤灰因素、浸泡方式、侵蚀溶液浓度、应力水平等对混凝土长期性能的影响,通过试验-理论相结合对混凝土劣化规律进行深层次分析。(1)研究了硫酸盐侵蚀作用下普通混凝土和粉煤灰混凝土长期性能。结果表明:硫酸盐干湿循环使普通混凝土的损伤劣化效应明显加快,但对粉煤灰混凝土影响很小;高浓度侵蚀溶液加快混凝土的损伤进程,粉煤灰混凝土对侵蚀溶液浓度变化比普通混凝土更敏感。通过建立混凝土耐久性损伤模型,发现混凝土损伤速率均随侵蚀龄期增加而增大,普通混凝土损伤速率大于粉煤灰混凝土,硫酸盐干湿循环作用下损伤速率大于长期浸泡作用。通过建立混凝土强度损失率和腐蚀层厚度之间关系,发现在研究硫酸盐溶液侵蚀下两者之间关系时,硫酸盐溶液浓度和浸泡方式的影响可以忽视,并基于实验数据提出了普通混凝土和粉煤灰混凝土的超声探伤普遍方程。(2)研究了荷载和硫酸盐耦合作用下粉煤灰混凝土长期性能。结果表明:荷载和硫酸盐侵蚀作用下,粉煤灰混凝土的强度劣化规律与普通混凝土基本一致,0%、30%和45%应力水平荷载耦合作用下,混凝土试件质量、相对动弹性模量和峰值应力均随侵蚀龄期呈先增大后减小趋势,而60%应力水平作用下两者均逐渐减小;通过质量损失率和相对动弹性模量结合,优势互补共同分析荷载和环境耦合作用下混凝土的劣化规律得到的结论更具说服力。通过分析考虑荷载水平的混凝土耐久性损伤模型,发现混凝土损伤速率及的损伤速率增量都随侵蚀溶液浓度的提高而增大,但损伤速率增量都随应力水平的提高而减小;硫酸盐侵蚀混凝土初期,由于硫酸盐对混凝的劣化作用小于填充密实作用而存在负侵蚀效应(与试验因素对混凝土的侵蚀效果有关),表现为侵蚀溶液中混凝土损伤速率小于清水对照组,但负侵蚀效应持续时间随侵蚀溶液浓度以及轴压荷载应力水平的升高而减小。(3)对比分析了荷载和硫酸盐侵蚀耦合作用下粉煤灰混凝土与普通混凝土本构关系。考虑荷载应力比和侵蚀龄期的影响,得到不同浓度侵蚀溶液中控制参数α、β的计算方法,建立了轴压荷载和硫酸盐侵蚀耦合作用下混凝土单轴受压应力应变全曲线的拟合方程,并通过与普通混凝土对比,分析了两种混凝土受硫酸盐侵蚀过程中本构关系的差异,粉煤灰混凝土的α和β的增量均小于普通混凝土。通过定义基准侵蚀龄期,提出轴压荷载应力比阈值的计算方法,粉煤灰混凝土和普通混凝土的应力比阈值均在35%左右,但粉煤灰的掺入大大延长了硫酸盐侵蚀混凝土的基准侵蚀龄期,当硫酸盐溶液浓度为10%时基准侵蚀龄期比普通混凝土延长了34%。