冻融-风沙吹蚀对渠道衬砌混凝土损伤的加速劣化机制

【目的】探究北方水工渠道混凝土衬砌在冻融-风沙吹蚀不利环境的损伤破坏机制。【方法】利用内蒙古地区固体废弃物粉煤灰和硅粉配制满足渠系工程要求的混凝土试样,研究不同铺设方位渠道混凝土衬砌的抗冻融-风沙吹蚀损伤特征及对其使用寿命的影响。【结果】①风沙吹蚀加速了北方寒区混凝土衬砌的冻融损伤破坏,渠道混凝土表面浆体剥蚀程度随吹蚀角增大而加剧,90°吹蚀角风沙吹蚀时混凝土表面损伤最严重,加速了表面浆体脱落和内部损伤,对混凝土内部产生的损伤是30°吹蚀角的2倍;②吹蚀面劣化程度表现出明显的分形特征,冻融-风沙吹蚀耦合作用使内部小孔隙向大孔隙演变;③基于物质衰变理论与灰色理论,建立了相对动弹性模量的GM(1,1)灰色预测模型和不同角度风沙吹蚀下混凝土冻融循环损伤的寿命预测模型。【结论】水工混凝土衬砌服役寿命随吹蚀角增加而减小,90°吹蚀角作用下服役寿命缩短为25.83 a。