海洋环境下港口工程混凝土界面过渡区氯离子扩散系数模型

通过现场暴露物理试验,实测得到了港口工程混凝土及相对应的水泥砂浆试件中氯离子的浓度分布结果,经回归分析分别得到了这两种试件的氯离子扩散系数。以此为基础,定量评估了粗骨料的稀释、曲折和界面过渡区效应对混凝土中氯离子扩散系数的影响,并建立了混凝土界面过渡区氯离子扩散系数模型。基于混凝土中氯离子扩散的细观数值模拟方法,验证了所建立的混凝土界面过渡区氯离子扩散系数模型的正确性。对细观数值模拟结果的分析可知:界面过渡区对混凝土中仅考虑粗骨料的稀释和曲折效应的氯离子扩散系数的提升效应不可忽略,应充分考虑界面过渡区的存在对混凝土中氯离子浓度分布和扩散特性的影响。     

基于混凝土三维球形随机骨料模型的氯离子扩散细观数值模拟

当前对于海洋环境下混凝土结构中氯离子的扩散问题的数值模拟研究大多停留在宏观层面,没有考虑混凝土细观结构的影响。针对这一问题,建立了混凝土三维球形随机骨料细观模型,并基于该模型提出了混凝土中氯离子扩散细观数值模拟方法。混凝土三维球形随机骨料模型以随机过程理论为依据,考虑了骨料粒径大小和位置分布的随机性,更接近实际情况;基于该模型的氯离子扩散细观数值模拟方法能够从细观层面反应混凝土中氯离子扩散规律,可以作为混凝土中氯离子扩散研究的重要手段。在此基础上研究了混凝土细观结构对氯离子扩散的影响,结果表明:界面过渡区厚度和扩散系数越大时,经扩散进入混凝土中的总体氯离子含量越多,但混凝土浅层区域内的氯离子含量越少;随着粗骨料体积分数的增加,混凝土中相同深度处的氯离子浓度降低。     

码头混凝土中的氯离子侵入研究

对码头的不同构件钻取了一批混凝土芯样,测量了其中CaCO3的含量和氯离子分布,分析了局部环境对碳化和氯离子分布的影响。试验结果表明,在极度潮湿环境下混凝土碳化进展缓慢,且碳化区域以未完全碳化区为主导,混凝土碳化的深度最终趋于一个极限值。局部环境可导致混凝土中氯离子分布发生较大变化,在混凝土表层氯离子侵入方式复杂,可形成一个氯离子含量平稳区段,只有在一定深度内才符合扩散机理。     

考虑荷载作用效应的混凝土中氯离子扩散细观数值模拟

混凝土结构在海洋环境中不只遭受氯离子的侵蚀,并且还承受荷载作用。文章将混凝土看作由固化水泥砂浆、界面过渡区与碎石粗骨料构成的三相复合材料,认为氯离子传输扩散行为只发生在固化水泥砂浆和界面过渡区中;基于荷载作用使混凝土孔隙率发生变化、孔隙率变化导致氯离子扩散系数变化的假设,提出了考虑荷载作用效应的混凝土中氯离子扩散系数模型,并用物理试验实测值对细观数值模型进行了验证。通过对受荷简支梁氯离子扩散细观数值模拟,分析了荷载水平对氯离子扩散规律的影响,为研究荷载作用下混凝土内氯离子扩散特性提供了一种有效手段。     

ABAQUS在混凝土中氯离子时变扩散中的应用

为验证ABAQUS有限元软件在混凝土中氯离子时变扩散分析的可行性,对已有试验采用ABAQUS有限元程序进行分析,并通过编写USDFLD子程序考虑扩散系数、表面氯离子浓度随时间变化的影响。同时也对有限元分析中的单元尺寸、模型尺寸进行了讨论。分析结果表明,ABAQUS有限元分析能很好地拟合试验数据;ABAQUS内置的Mass Diffusion(MD)模块可以较好地模拟不考虑时变效应时的氯离子扩散情况,而利用USDFLD子程序可以进一步地考虑扩散系数及表面氯离子浓度的时变影响。研究的有限元模型中,单元尺寸小于扩散方向长度的5%时,可以达到较高的精度水平;不同厚度的模型之间的氯离子扩散存在着差异。     

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。     

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。     

港口水工建筑物中氯离子分布规律的研究

锈蚀破损为港工混凝土钢筋建筑物破损的主要形式,它严重影响着港工混凝土钢筋建筑物的耐久性。根据文中复合数学模型,表层混凝土的氯离子含量可以用毛细吸收的有关经验公式进行计算,表层以里混凝土的氯离子含量可以用菲克扩散方程求解。用氯离子在混凝土内分布的复合数学模型对天津港有关高桩码头的梁、板氯离子含量进行计算,计算结果与实测值较吻合。     

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。     

混凝土氯离子扩散引起钢筋锈蚀过程的研究

本文以Ｆｉｃｋ扩散定律为基础，建立了氯离子在混凝土中扩散方式的数学模型，应用现场实测及试验资料，对钢筋钝化膜破坏所需的时间Ｔ１，进行了估算，得出氯离子扩散的分布函数，并对天津港码头进行了实例计算，其理论计算结果与实际情况十分吻合。     

氯盐与冻融共同作用下引气高性能混凝土氯离子渗透性

通过引气高性能混凝土在3%NaCl溶液中自然浸泡及盐水快速冻融试验,测试了不同冻融次数后混凝土中氯离子含量分布和相对动弹性模量的变化;利用损伤力学原理,研究了冻融损伤与氯离子扩散系数、冻融循环次数的关系。研究表明：冻融循环导致混凝土性能劣化,增大了混凝土氯离子扩散系数,当冻融300次时混凝土的冻融损伤度为5%,氯离子扩散系数增大了1倍;混凝土冻融损伤度与氯离子扩散系数、冻融循环次数之间均符合指数关系。     

Chloride diffusion models for Type I and fly ash cement concrete exposed to field and laboratory conditions

The exposure temperature significantly affects the diffusion of chloride ions in concrete, and, as such, it must be taken into consideration in the development of service-life prediction models for structures exposed to chloride-bearing environments. Most of the earlier studies have used cement paste to assess the effect of exposure temperature on chloride diffusion. In the reported study, chloride diffusion in Type I and fly ash (20% fly ash) cement concrete was evaluated under field and laboratory conditions. The laboratory concrete specimens were exposed to chloride solution maintained at four temperatures (22, 35, 50 and 60 °C) for 365 days. Beam specimens were exposed in the tidal zone of a marine exposure site, along the Arabian Gulf coast, for up to 10 years to study the chloride diffusion in the field specimens. The coefficient of chloride diffusion (D_a) in the concrete specimens exposed to 22 or 35 ᵒC in the laboratory was less than that in the concrete specimens exposed to 50 and 60 ᵒC. The D_a for Type I cement concrete specimens increased by 3.6 times as the temperature was increased from 22 to 60 ᵒC while this increase was 2.3 times for the fly ash cement concrete specimens for a similar increase in the temperature. The D_a decreased with the period of exposure in the field specimens. The values of activation energy that can be used for predicting the chloride diffusion for exposure temperature within the range of 22–60 °C were developed based on the laboratory data. In addition, mathematical models were developed relating the coefficient of chloride diffusion in the field and laboratory concrete specimens. The developed models can be utilized to ascertain chloride diffusion in field specimens, utilizing the laboratory values, and hence calculate the useful service-life of structures.     

不同龄期混凝土抗氯离子渗透性试验

针对水运工程中混凝土抗氯离子渗透性试验龄期的不同选择，从普通及泵送混凝土两方面着手，分别进行28d与90d龄期的抗氯离子渗透性的测试，比较不同龄期的混凝土抗氯离子渗透性的结果有何不同，结合实际施工情况，从而提出评定混凝土抗氯离子渗透性的试验龄期。     

氯离子在混凝土中渗透行为的研究

文章在干湿循环和全浸泡两种条件下，研究了氯离子在混凝土中的渗透性能，并考虑扩散系数随时间变化的因素．为准确地预测实际工况混凝土结构的使用寿命提供参考。     

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。     

Ⅱ级粉煤灰对海工高性能混凝土抗氯离子渗透性能的影响

粉煤灰具有改善混凝土性能的作用,并在工程中获得大量应用。针对工程中常用Ⅱ级粉煤灰配制海工高性能混凝土的情况,采用2种不同电厂的Ⅱ级粉煤灰,研究了它们所配制的高性能混凝土的抗压强度和抗氯离子侵蚀性能。研究结果表明,Ⅱ级粉煤灰可以显著提高混凝土的抗氯离子侵蚀性能,Ⅱ级粉煤灰海工高性能混凝土的抗氯离子侵蚀性能和抗压强度与其玻璃体含量、化学组成以及钙硅摩尔比密切相关。