摘要捅要结构混凝土的耐久性研究及其寿命评估是当今国际结构混凝土研究的前沿理论课题。在考虑多因素作用的混凝土耐久性研究领域，涉及的材料主要为普通和高强硅酸盐混凝土。实际上，节约能源和资源、保持生态环境提高混凝土性能的生态混凝土已为众多重大工程广为采用，如在海港、遭受地下水侵蚀等环境条件及要求高耐久性的结构工程中，其应用同益增多，再则，单一因素作用下生态混凝土的耐久性研究成果已不能准确反映工程所处实际环境，更不能客观地预测实际结构混凝土的服役寿命。因此，研究多重破坏因素作用下生态混凝土耐久性已是迫在眉睫。当今，尤其自高性能混凝土问世以来，国际上对结构混凝土耐久性的研究、设计与寿命预测问题已形成热点，而基于多因素作用下生态混凝土损伤、失效机理及混凝土寿命评估是对该类混凝土进行耐久性设计的必要前提。因此，本篇论文对荷载与复合离子及其干湿交替下共同作用下生态混凝土的损伤过程与寿命进行了研究。针对生态混凝土耐久性研究中存在的关键技术和理论问题，本文设计了生态混凝土在非荷载一清水溶液一千湿交替、非荷载一3 5 N a C l 溶液长期浸泡及干湿交替、非荷载一3 5 N a C I + 5 0 N a 2 S 0 4 溶液长期浸泡及干湿交替、荷载一3 5 N a C l + 5 ，0 N a 2 S 0 4溶液干湿交替等多重因素作用下的耐久性研究方案；研制了适用于荷载一干湿交替腐蚀条件下混凝土试件的加载系统，并设计了加载装置；分析了加载状态下混凝土性能超声波无损检测方法的可行性，讨论了超声波无损检测测试结果的特点，引入并定义损伤系数D = l 一( 口，y + 1 2 “ 。爿+ 口，厂) 作为揭示生态混凝土损伤规律的指标；通过系统试验总结了荷载与非荷载及复合离子与干湿交替同时作用下生态混凝土损伤的变化规律，定性分析了干湿交替作用下生态混凝土损伤过程，根据损伤系数一千湿交替次数曲线变化规律，将干湿交替作用下生态混凝土损伤全过程分解成四个阶段，即生态混凝土性能改善阶段( 曲线下降段) ，性能平稳阶段( 曲线平直段) ，损伤潜伏阶段，损伤开始阶段的转变过程；并定义该曲线的最小极值点为生态混凝土发挥作用最明显点；并定量分析了不同溶液中生态混凝土的作用、不同溶液对生态混凝土损伤过程影响、养护龄期对混凝土损伤过程影响、应力水平对混凝土损伤过程影响。开展了非荷载、不同腐蚀环境及腐蚀方式下的混凝士结构单元内部瞬态、非线性浓度场有限元数值计算与计算机模拟研究，并对不同生念混凝土的C 1 一浓度场依时扩散过程进行了动态模拟，预测了生态混凝土在3 5 N a C l 、3 5 N a C l + 5 0 N a 2 S 0 4 长期浸泡腐蚀作用下的使用寿命：运用B P 神经网络模型对非荷载或荷载、干湿交替多因素作用下的c l 一浓度场进行了训练，对生态混凝土在该条件下的使用寿命进行了预测，为结构混凝土的耐久性设计提供了试验和理论依据。本文的主要研究成果如下：于湿东寄焰劈下- 芏吞馐艇掇纺朔蜀移宕拦分衍? 在总结损伤系数一干湿交替次数曲线规律后，将干湿交替作用下，生态混凝土损伤全过程分解成四个阶段，即生态混凝l东南大学博士学位论文土性能改善阶段( 曲线下降段) ，性能平稳阶段( 曲线平直段) ，损伤潜伏阶段，损伤开始阶段；并定义该曲线的最小极值点为生态混凝土发挥作用最明显点。千湿交替作用下生态混凝损伤过程的定量分耩：不同溶液中生态混凝土作用的定量分析：经受不同溶液干湿交替作用后，对不同掺量的外掺料在其中所起的作用进行了定量分析，并得出了相应的最佳掺量，其结论为：清水溶液干湿交替作用，在W C = 0 ，5 1 、2 8 d 预养护龄期时，掺3 0 粉煤灰明显改善了混凝士的耐久性能；矿粉掺量为3 0 5 0 对混凝土耐久性能的提高作用尤为显著。不同溶液对生态混凝土损伤过程影响的定量分析：与清水溶液干湿交替作用下的试验结果相比，3 5 N a C l 和3 5 N a C l + 5 0 N a 2 S 0 4 溶液使生态混凝土性能发生转折的时间稍有延长，并且它们与外掺料的种类和掺量有关。同时，与3 5 N a C l 溶液相比，3 5 N a C I + 5 0 N a 2 S 0 4 溶液使混凝土损伤系数一干湿交替次数曲线发生转折的时间稍有提前。养护龄期对混凝土损伤过程影响的定量分析：养护龄期的增加延长了混凝土、特别是生态混凝土在不同腐蚀溶液中性能强化终止( 即转折点) 的时间，它们与外掺料的种类和掺量有关。应力水平对混凝土损伤过程影响的定量分析：当应力水平在5 0 以下时，干湿交替次数下降率的变化幅度比较明显；应力水平为6 5 时，干湿交替次数下降率的变化幅度则不稳定。在相同水灰比下，应力水平越高，损伤系数曲线转折点对应的干湿交替次数越少，即弯曲应力水平的增加可以缩短混凝土在3 5 N a C l + 5 0 N a 2 S 0 4 复合溶液中损伤系数曲线到达转折点所对应的干湿交替次数，充分表明了干湿交替作用与荷载复合因素作用对混凝土损伤的叠加效应，有害离子的抑制作用在低应力水平下表现明显，但高应力水平下，粉煤灰和矿粉等外掺料对有害离子产生的抑制作用己不再显著。 应力承孕矽渥凝壬，苗赢蒿宇激场融彩镉麟当水灰比一定时，受拉区总氯离子( C 1 。) 浓度和自由氯离子浓度随应力水平的提高而增加，混凝土表面总氯离子浓度和自由氯离子浓度受应力水平的影响最为显著，随着深度的增加，应力水平对总氯离子浓度和自由氯离子浓度的影响逐渐降低；2 5 应力水平对总氯离子浓度和自由氯离子浓度变化的影响很小；5 0 应力水平时，混凝土表面总氯离子浓度和自由氯离子浓度曲线的增幅加快；6 5 应力水平下总氯离子浓度的变化趋势与5 0 应力水平时相似，但此时总氯离子浓度和自由氯离子浓度增幅更为迅速。高拉应力作用下，高强不掺外掺料的混凝土，其氯离子侵入量高于低强混凝土氯离子入侵量。不论旌加荷载与否，粉煤灰掺量为3 0 左右、矿粉掺量约为7 0 时混凝土总氯离子浓度均最低。生，衣馒凝r 士窟离子镦蘑场融敷值横捌：经大量试验，建立了3 5 N a C l 、3 5 N a C l+ 5 0 N a 2 S O 。长期浸泡腐蚀作用下、粉煤灰或矿粉掺量与混凝士扩散系数，以及扩散系数与扩散时间、结合氯离子能力与扩散时间、混凝土表面氯离子浓度与扩散时间的关系；1 I摘要运用有限元数值计算方法和计算机模拟技术，分别对非荷载情况下，C l 一扩散系数随时问变化与否、考虑结合氯离子能力与否以及不同腐蚀溶液和腐蚀方式下混凝土结构单元中瞬态、非线性一维和三维C 1 - 浓度场分布随时间变化的过程进行了模拟研究。一维数值计算结果发现，扩散系数随时问变化与否以及考虑结合氯离子能力与否对混凝土使用寿命有非常大的影响；外掺料的掺量和类型、混凝土的表面氯离子浓度都是影响混凝土使用寿命的直接冈素。三维扩散氯离子浓度场的数值计算显示，扩散系数值随时间发生变化时，极大地降低了混凝土中C 1 - 的累积量；随扩散时间的增长，扩散系数值随时问变化与否产生的表面氯离子累积量的差异趋于减小，而内部氯离子累积量依然相差很大。多因煮作用百茔番馒凝士孝命衡莉模垄的建立：重点介绍了目前应用最广泛的多层鲋馈神经网络( B P ) 模型。为保证B P 模型算法可以找到全局最优解和提高模型收敛速度，本文采用动量一自适应学习速率调整算法以及采用规则化调整对B P 神经网络的泛化能力进行了改进，结果证明经本文调试的B P 神经网络具有较好的训练效果；对B P模型中具体参数( 网络层数、各层神经元数、初始权值、学习速率) 及其软件的实现进行了探讨；文中用B P 网络模型对2 8 d 和9 0 d 养护龄期、W B = 0 5 1 、3 0 粉煤灰混凝土、5 0 矿粉混凝土，经3 5 N a C l 溶液长期浸泡与干湿交替、3 5 N a C l + 5 0 N a 2 S 0 4 溶液长期浸泡与干湿交替以及0 6 5 不同应力水平与3 5 N a C l + 5 0 N a 2 S 0 4 溶液于湿交替作用下的使用寿命进行了预测。关键诃：混凝土：矿物外掺料；耐久性；干湿循环：荷载：腐蚀；扩散；无损检测寿命预测：数值模拟；有限元；人工神经网络；B P 模型I I IA b s 打a c tS t u d yo nt h ed a m a g ep r o c e s sa n ds e r v i c el i f eo fe c o l o g i c a lc o n c r e t eu n d e rl o a d - c o m p o s i t ei o n s - - d r ya n dw e tc y c l e sA B S T R A C TI nt h ec o n c r e t ed u r a b i l i t yr e s e a r c hf i e l dc o n c e r n e dw i t hm u l t i p l ed a m a g ef a c t o r s ，t h ed u r a b i l i t yo fn o r m a la n dh i g hs t r e n g t hP o r t l a n dc e m e n tc o n c r e t ew e r es t u d i e d I nf a c t ，C o n c r e t e sw i t hm i n e r a la d m i x t u r e s E c o l o g i c a lc o n c r e t ei sa p p l y i n gw i d e l y , e s p e c i a l l yi nt h es t r u c t u r e se x p o s e dt om a r i n e ，g r o u n d w a t e re ta ls e v e r ee n v i r o n m e n ta n dl o n g t e r m sd u r a b i l i t yr e q u i r e d H o w e v e r , t h ec o n c l u s i o n so b t a i n e df r o mt h es e p a r a t ee x p e r i m e n t a lm e t h o da r en o ta l w a y sc o r r e c ta n di t sr e l i a b i l i t yi si n s u f f i c i e n t T h e r e f o r e ，i ti sn e c e s s a r yt or e s e a r c hd u r a b i l i t yo fe c o l o g i c a lc o n c r e t es u b j e c t e dt om u l t i p l ef a c t o r sd a m a g e ，a n dt h es e r v i c el i f ep r e d i c t i o no f e c o l o g i c a lc o n c r e t ei st h ep r e c o n d i t i o no f i t sd u r a b i l i t yd e s i g nA c c o r d i n gt ot h i sp r o b l e m s ，as e r i e so fe x p e r i m e n t a ls c h e m ei n c l u d i n gn ol o a d i m m e r g e da n dd r y w e tc y c