混凝土的失效过程是一个复杂的多阶段过程,主要包括其受力破坏和腐蚀破坏两个方面。混凝土的受力破坏过程主要经历弹性阶段、塑性阶段、开始破坏阶段以及最终的承载力下降阶段;而腐蚀破坏则主要包括物理腐蚀、化学腐蚀等形式。
受力破坏详细过程:
1. 弹性阶段:在荷载较小时,混凝土表现出弹性变形的特点,即当外力消失时,混凝土能够恢复原有形态。混凝土的应力和应变成正比关系。
2. 塑性阶段:随着荷载的增加,混凝土内部的凝胶体开始向孔隙流动,界面裂缝开始出现扩张,混凝土的应变速度大于应力增长的速度,表现出塑性变形的特点。当荷载继续增加,这些现象会更加明显。
3. 开始破坏阶段:荷载达到临界值后,混凝土内部开始出现砂浆裂缝,并且这些裂缝会随着荷载的增加而不断扩展、连接,直至形成连续的裂缝,此时混凝土的承载力达到极限。
4. 承载力下降阶段:在达到极限承载力后,随着裂缝的迅速扩展,混凝土的承载力开始下降,但仍能依靠骨料之间的咬合力承受一定的荷载,直至最终完全失效。
腐蚀破坏主要形式:
1. 物理腐蚀:包括冻融循环、干湿循环等物理作用,导致混凝土内部的某些成分发生溶解或膨胀,从而引起混凝土强度降低和结构破坏。
2. 化学腐蚀:混凝土中的某些成分与外部环境中腐蚀性介质(如酸、碱、盐等)发生化学反应,生成新的化学物质,导致混凝土结构受损。常见的化学腐蚀形式有碳化现象、硅酸盐腐蚀、氯离子腐蚀等。
混凝土的失效过程是一个由多种因素共同作用的结果,既包括受力破坏也包括腐蚀破坏。了解这些过程对于预防混凝土结构的失效和延长其使用寿命具有重要意义。