楚文濤

(新疆大學(xué) 建筑工程學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830047)

0 前 言

西部地區(qū)鹽漬土富含大量的硫酸鹽，當(dāng)水泥基材料半埋于鹽漬土中時，材料會發(fā)生不同位置的非均勻破壞，導(dǎo)致水泥基材料耐久性下降。而埋置于鹽漬土中的水泥基材料侵蝕速率相較于暴露于空氣中的水泥基材料而言更為緩慢。全浸泡方式下水泥基材料侵蝕來說相對比較均勻，而且與現(xiàn)實鹽漬土環(huán)境不符。大量學(xué)者[1-4]對于半浸泡硫酸鹽侵蝕下水泥基材料的劣化規(guī)律進(jìn)行了相關(guān)研究，楊淑娟等[5]對半浸泡于硫酸鈉溶液水泥砂漿進(jìn)行了抗氯離子侵蝕試驗，前期侵蝕混凝土的抗氯離子滲透性能明顯劣化；李北星等[6]對于大摻量礦物摻合料混凝土半浸泡耐久性進(jìn)行了研究；劉贊群等[7]對半浸泡水泥凈漿不同部位侵蝕產(chǎn)物進(jìn)行了定性分析。綜上所述，已有大量學(xué)者對于半浸泡水泥基材料性能變化、侵蝕產(chǎn)物進(jìn)行了定性定量研究，但對于半浸泡水泥基材料抗拉力學(xué)性能的試驗研究較少，加上半浸泡侵蝕后水泥基材料發(fā)生局部損傷。因此，本文通過對半浸泡水泥膠砂試件進(jìn)行抗拉力學(xué)性能試驗，并通過SPSS軟件對水泥膠砂經(jīng)過硫酸鹽侵蝕發(fā)生局部損傷破壞位置影響因素進(jìn)行多元logistic回歸分析。

1 試驗原材料

本試驗所采用的水泥為山東魯城水泥有限公司生產(chǎn)的P·Ⅰ42.5基準(zhǔn)水泥，水泥化學(xué)成分如表1所示。

表1 水泥基本成分表 %

2 水泥膠砂制備

根據(jù)半浸泡啞鈴試件配合比將所需拌合材料分別進(jìn)行稱量(如表2所示)，整個試驗過程按照《水泥膠砂強度檢驗方法(ISO法)》(GB/T 1767—2003)執(zhí)行。

表2 半浸泡膠砂試件配合比

3 水泥膠砂試件力學(xué)性能探究

圖1是浸泡于15%硫酸鎂溶液與15%硫酸鈉溶液中不同配合比膠砂試件在不同溫度下試件抗拉強度隨齡期變化。

圖1 不同侵蝕溶液中試件抗壓強度變化

由圖1(a)可以看出不同配合比膠砂試件半浸泡在15%硫酸鎂溶液中抗拉強度隨齡期基本呈現(xiàn)先增大后減小的變化趨勢，前期抗壓強度發(fā)生急劇增長的原因主要是由于溶液中液相硫酸根離子由于擴散作用進(jìn)入試件內(nèi)部與水化產(chǎn)物氫氧化鈣、水化鋁酸鈣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成石膏、鈣礬石等膨脹性硫酸鹽產(chǎn)物，填充試件孔隙，造成試件抗拉強度發(fā)生增長；可以在圖1(a)中看出，常溫下、內(nèi)摻石灰石粉的試件抗拉強度增長率比在低溫下的抗拉強度增長率要大，這主要由于溫度的影響造成侵蝕化學(xué)反應(yīng)更加劇烈，加上石灰石粉的晶核作用，為化學(xué)侵蝕反應(yīng)提供了基底。后期抗拉強度下減的原因主要由于硫酸鹽侵蝕產(chǎn)物的不斷生成填充試件孔隙、造成試件內(nèi)硫酸鹽填充物對孔隙的壓應(yīng)力大于孔隙內(nèi)部拉應(yīng)力，從而試件產(chǎn)生微裂縫造成抗拉強度下降。

由圖1(b)可以看出不同配合比膠砂試件半浸泡在15%硫酸鈉溶液中抗拉強度隨齡期基本呈現(xiàn)先增大后減小的變化趨勢，試件的強度波動變化與浸泡在15%硫酸鎂溶液中沒有區(qū)別，前期也是由于硫酸鹽侵蝕的填充效應(yīng)引起的，只不過對于低溫浸泡試件由于溫度的影響，從而在在60 d時試件抗拉強度沒有發(fā)生下降，并且對于A組試件由于無石灰石粉稀釋作用，整個過程中抗拉強度增長速率大于C組試件抗拉強度增長速率。

4 多因素logistic回歸分析

采用多因素logistic回歸分析了石灰石粉摻量、侵蝕時間、侵蝕溫度對半浸泡試件抗拉試驗破壞位置顯著關(guān)系，對于分類變量進(jìn)行啞變量設(shè)置，虛擬化處理。然后進(jìn)行單因素篩查，選取有意義的自變量進(jìn)行多因素logistic回歸分析，為了防止有意義的自變量被剔除，單因素分析時將檢驗水準(zhǔn)設(shè)為P<0.1,只要小于0.1，即可認(rèn)為有意義進(jìn)入回歸模型。表3為膠砂抗拉破壞位置的影響因素名稱及賦值。

表3 膠砂抗拉破壞位置的影響因素名稱及賦值

通過因素篩查發(fā)現(xiàn)石灰石粉摻量、侵蝕溫度對膠砂試件斷裂位置有影響?？梢赃M(jìn)行l(wèi)ogistic回歸模型分析。

模型擬合信息表(見表4)是對模型中是否所有自變量的偏回歸系數(shù)全為0進(jìn)行似然比檢驗，根據(jù)未引入自變量-2對數(shù)似然值為46.546，引入自變量后為35.481，自由度為6，P<0.1,說明在0.1顯著水平下，至少有一個自變量的偏回歸系數(shù)不為0。

表4 模型擬合信息

表5是以因變量為破壞位置為上部作為參考類別。抗拉試驗中中部、下部發(fā)生斷裂的風(fēng)險相對于上部，溫度變量的系數(shù)顯著性均小于0.05，說明溫度對于破壞位置有顯著影響，由系數(shù)B=1.145,OR值為3.143，可以解釋為12±2℃相對于常溫條件下，抗拉試驗中中部斷裂的可能性是上部發(fā)生斷裂的3.143倍；B=2.554,OR值為12.860，說明12±2℃相對于常溫條件下，抗拉試驗中下部斷裂的可能性是上部發(fā)生斷裂的12.860倍。

表5 回歸模型參數(shù)

表6是以因變量為破壞位置為下部作為參考類別?？估囼炛猩喜堪l(fā)生斷裂可能性相對于下部，溫度變量的系數(shù)顯著性小于0.05，說明溫度對于破壞位置有顯著影響，由系數(shù)B=-2.554,OR值為0.078，可以解釋為(12±2)℃相對于常溫條件下，抗拉試驗中中部斷裂的可能性是上部發(fā)生斷裂的0.078倍。

表6 回歸模型參數(shù)

5 結(jié) 論

1)半浸泡侵蝕試驗中，浸泡在硫酸鎂溶液中膠砂的抗硫酸鹽侵蝕性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于浸泡在硫酸鈉溶液中膠砂抗硫酸鹽侵蝕性能。

2)關(guān)于logistic多元回歸分析中得出，影響半浸泡硫酸鎂溶液中膠砂試件破壞位置不同的主要原因由浸泡溫度造成的。

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