不同环境条件下考虑荷载影响的氯离子扩散模型

钢筋锈蚀是造成钢筋混凝土构件耐久性破坏的重要因素之一,氯离子侵蚀是海洋环境下钢筋锈蚀的首要因素。根据相关文献给出的不同海洋环境、不同荷载水平作用下混凝土中氯离子扩散的实验数据,通过拟合给出氯离子扩散荷载影响系数与构件应力状态之间的关系式及混凝土表面氯离子浓度随时间变化的统计公式,建立了考虑荷载影响的氯离子扩散模型。多组现场实测数据检验表明,建立的考虑荷载影响的氯离子扩散模型是合理的,具有较好的适用性与实用性。     

混合砂对C60海工混凝土耐久性的影响及机理分析

采用级配不合格的机制砂与河砂按一定比例混合后得到了合格的混合砂,研究了不同比例组成的混合砂对混凝土耐久性的影响,并采用化学结合水法、热重分析法以及SEM等测试方法分析了混合砂对混凝土耐久性的影响机理。结果表明：混合砂混凝土试件的氯离子扩散系数要低于纯河砂混凝土试件,且混凝土氯离子扩散系数的变化趋势随机制砂比例的提高而降低;混凝土的抗硫酸盐耐蚀系数随机制砂比例的提高而降低,原因是提高机制砂的比例会提高混凝土的密实度,导致抗压强度比变化不大;不同比例组成的混合砂的级配不同,同时混合砂中的石粉可参与胶凝材料的水化进程,混合砂对混凝土耐久性的影响是这两因素的综合体现。     

35%荷载、冻融循环对混凝土氯离子扩散系数的影响

采用盐湖卤水分别进行长期浸泡、冻融循环、浸泡-35％荷载腐蚀试验,定期检测了混凝土不同深度的自由氯离子含量,应用二维氯离子扩散定律和Fick第二定律计算了混凝土氯离子扩散系数和混凝土的寿命寿命,分析了水灰比和试验环境对表面氯离子扩散系数的影响。结果表明,氯离子扩散系数随着水灰比的增大而增大,与长期浸泡相比,冻融循环和施加35％荷载都加速了混凝土表面氯离子扩散系数,冻融循环的效果更明显,在盐湖环境下采用高强混凝土是提高混凝土耐久性的有效方法。     

基于服役寿命的海工结构耐久性评定

根据某海港泊位码头及引桥结构构件的使用要求,将混凝土表面出现可接受最大外观损伤作为待估结构构件的耐久性极限状态,提出采用现场实测数据进行海工结构耐久性服役寿命评估.分析海洋环境下影响结构服役寿命的因素,采用现场检测数据推算各构件的耐久性参数(混凝土表面氯离子浓度、钢筋处氯离子浓度、氯离子扩散系数等).耐久性寿命评估结果与现场调查检测结果一致.保护层厚度、保护层中氯离子浓度及混凝土等级的实测.混凝土表面氯离子浓度、钢筋表面氯离子浓度及钢筋锈蚀临界氯离子浓度等的推算与选取是耐久性寿命评估的关键因素.     

某海港码头结构耐久性调查与分析

对华东地区建于90年代服役11年的某海港码头的构件力学性能、耐久性等进行了现场调查与分析。调查结果表明:构件混凝土的力学性能和保护层厚度基本满足设计要求,但构件混凝土电阻率较低,存在氯盐腐蚀的可能性,构件的表面已出现了锈斑,产生了氯盐腐蚀现象;构件的游离氯离子浓度与总氯离子浓度存在相关性,游离氯离子浓度计算的扩散系数小于总氯离子计算的扩散系数;随着高程的增加,构件的表面氯离子浓度具有降低的趋势;构件混凝土抗氯盐侵蚀性能存在一定的差别。调研结果可为进一步制定有关海港工程混凝土耐久性标准提供参考。     

应力环境下混凝土氯离子侵蚀规律的试验研究

混凝土在弯曲荷载作用下受氯离子侵蚀的程度与无荷载状态下有很大不同.对混凝土试件施加弯曲荷栽的同时.利用电通量法通过检测混凝土的渗透性来评价不同配合比的混凝土抗氯离子侵蚀的能力,从而获得混凝土电通量.强度等级和弯曲荷载的相互关系.     

不同再生骨料、掺合料对建筑废渣混凝土抗氯离子性能的对比研究

通过建筑废渣混凝土的抗氯离子渗透试验分析不同再生骨料和矿物掺合料对混凝土氯离子扩散系数的影响,表明掺入矿物掺合料的建筑废渣混凝土的抗氯离子能力不弱于普通混凝土,满足建筑废渣混凝土用于海洋工程的耐久性要求.     

现场测试混凝土抗氯离子渗透性方法的应用研究

为快速、准确地测定混凝土中氯离子的含量,以实现对混凝土耐久性的有效评价和钢筋腐蚀的适时防护与有效修复,研究现场测试氯离子渗透性的方法是非常必要的。结合客运专线工程施工情况,分别按矿物掺合料不同掺量以及不同的强度等级进行配合比设计试验,采用PERMIT离子迁移仪对混凝土试件进行氯离子扩散系数的测定,并采用电通量法进行验证。结果表明：随着电通量的增加,氯离子扩散系数呈现增加的趋势,二者存在很好的线性关系;双掺粉煤灰＋矿粉的混凝土抗氯离子侵入性优于单掺粉煤灰的混凝土;PERMIT离子渗透试验方法测得的试验结果准确可靠,具有很强的实用性。可以为混凝土耐久性的判定提供依据。     

大管桩现场取样分析与耐久性研究

采用现场取样与室内化学分析相结合的方法,研究海洋环境下大管桩的耐久性能。通过对深圳、连云港和宁波3个地区服役1~17 a的大管桩展开耐久性调查,同时在潮差区和浪溅区的桩身混凝土钻芯取样,采用化学分析的方法测试不同深度混凝土中的氯离子含量,计算混凝土氯离子扩散系数,进而经统计分析得出桩身混凝土的腐蚀参数。通过对比研究桩身混凝土与桩帽节点混凝土的抗氯离子渗透性能的差异,研究裂缝对氯离子渗透的影响及大管桩接头处FRP包覆层对接头耐久性的影响。取样研究过程中未发现任何箍筋和主筋锈蚀的现象,服役10~15 a的大管桩箍筋表面氯离子浓度在0.1%~0.2%,箍筋表面光洁如新。     

荷载场和氯离子扩散场共同作用下的钢筋混凝土构件分析

为讨论荷载场与氯离子扩散场的共同作用,引入考虑荷载作用下的混凝土损伤影响函数Fd,采用ABAQUS有限元软件的USDFLD子程序开发功能,在内置的Mass Diffusion模块中考虑荷载作用和力学损伤对氯离子扩散的影响,实现钢筋混凝土构件层次荷载场和氯离子扩散场的多物理场共同作用分析。结果表明:有限元计算结果和试验结果吻合良好;随着荷载比的增大,氯离子在混凝土中的扩散速度逐渐加快,且拉应力对氯离子扩散的促进作用远大于压应力。为探究氯离子在混凝土中的扩散规律提供了一种新方法。     

硅烷防护对混凝土抗氯离子渗透性的影响

通过室内快速试验和实海暴露试验,研究硅烷防护对混凝土氯离子渗透性的影响。研究表明:硅烷浸渍层能够有效降低氯离子对混凝土的侵蚀,减小混凝土氯离子扩散系数和表面氯离子浓度,其中氯离子扩散系数降低幅度在50%以上,可显著提高混凝土结构使用寿命;且硅烷浸渍层能够减小处于干湿交替区域混凝土结构"对流层"的深度。     

透水模板布对海工高性能混凝土抗氯离子渗透性的影响

通过室内试验和暴露试验,研究了透水模板布对海工高性能混凝土抗氯离子渗透性的长期影响。结果表明：透水模板布可有效提高表层混凝土的抗氯离子渗透性,降低混凝土氯离子扩散系数,26个月暴露龄期时氯离子扩散系数降低了30％～60％,可显著提高混凝土结构的使用寿命。     

基于海洋暴露试验的氯离子扩散系数时空模型研究

在我国腐蚀条件最为恶劣的海南八所港,对3种配合比的混凝土试件进行实海暴露试验,通过测定浪溅区条件下氯离子在混凝土中侵入量,研究氯离子有效扩散系数随时间和深度的演变,为准确预测混凝土结构的使用寿命提供参考。     

新型氯离子扩散系数检测方法的应用研究

目前对混凝土的质量检测从强度向耐久性等多面发展，在耐久性的检测中以抗氯离子渗透为主，用NEL法检测氯离子扩散系数是一种新型的且正为广大科研及检测单位所接受的检测手段，通过试验前的准备、样品的制备及试验中的注意点等几方面阐述在用此法检测时应注意的几个要点，以提高检测的精确度。     

Sensitivity study on durability variables of marine concrete structures

In order to study the influence of parameters on durability of marine concrete structures, the parameter’s sensitivity analysis was studied in this paper. With the Fick’s 2nd law of diffusion and the deterministic sensitivity analysis method (DSA), the sensitivity factors of apparent surface chloride content, apparent chloride diffusion coefficient and its time dependent attenuation factor were analyzed. The results of the analysis show that the impact of design variables on concrete durability was different. The values of sensitivity factor of chloride diffusion coefficient and its time dependent attenuation factor were higher than others. Relative less error in chloride diffusion coefficient and its time dependent attenuation coefficient induces a bigger error in concrete durability design and life prediction. According to probability sensitivity analysis (PSA), the influence of mean value and variance of concrete durability design variables on the durability failure probability was studied. The results of the study provide quantitative measures of the importance of concrete durability design and life prediction variables. It was concluded that the chloride diffusion coefficient and its time dependent attenuation factor have more influence on the reliability of marine concrete structural durability. In durability design and life prediction of marine concrete structures, it was very important to reduce the measure and statistic error of durability design variables.     

复掺粉煤灰与矿渣粉的海工自密实高性能混凝土试验研究

为满足海洋环境下高性能混凝土的施工要求,开展了复掺粉煤灰与矿渣粉海工自密实高性能混凝土的试验研究。试验结果表明,在复掺粉煤灰和矿渣粉掺量为60%～70%的条件下,掺入20%～30%粉煤灰自密实混凝土具有较高的流动性、填充性、间隙通过性和抗离析性等工作性,满足自密实混凝土的施工要求;28 d抗压强度大于50 MPa,56 d的电通量小于1 000 C,90 d扩散系数小于1.5×10-12 m2/s,具有较高的抗压强度和抗氯盐侵蚀性能,满足海洋环境下抗氯盐侵蚀的耐久性要求。     

混凝土成熟度和氯离子扩散系数的相关性及在某工程中的应用

采用化学结合水法、氯离子快速测定法（RCM法）和混凝土成熟度测定法研究了56 d龄期内混凝土氯离子扩散系数和混凝土成熟度的关系。结果表明：混凝土氯离子扩散系数不仅随养护龄期的延长而降低,还随养护温度的升高而降低,延长养护龄期或提高养护温度均可提高胶凝材料的水化程度;室内养护混凝土试件的氯离子扩散系数与混凝土成熟度值之间呈幂函数关系,二者具有很好的相关性（R2=0.976）,利用室外养护混凝土试件的数据进行验证计算,其理论计算值与实测值具有较好的吻合性,可根据混凝土成熟度实测值预测出混凝土的氯离子扩散系数;在本工程中,沉管隧道接触海水时混凝土成熟度的推荐值为21064℃·h,控制边界值为13926℃·h,考虑外部养护温度和水化热对混凝土成熟度产生影响时,可对混凝土接触海水的龄期通过后计算进行适当的调整。