恒定荷载对海工高性能混凝土抗氯离子渗透性能的影响

通常混凝土构件均处于受力状态,而对自由状态的混凝土试件开展耐久性研究很难真实地反映出混凝土构件的耐久性状况。本研究采用施加恒定压荷载和弯曲荷载的方式,研究荷载对混凝土抗氯离子渗透性能的影响。结果表明:混凝土试件纯受弯段的氯离子浓度随弯曲应力水平的提高而增大,且混凝土内的氯离子渗透深度随应力水平的增加而增大。试件距暴露面相同深度处的氯离子浓度随着压应力水平的提高先减少后增大。混凝土试件的氯离子扩散系数随压应力水平提高而先减少后增大,压应力水平较低时可提高混凝土的抗氯离子渗透性能。对于典型的海洋工程高性能混凝土配合比,混凝土试件的弯曲应力与其恒定荷载影响因子之间呈近似指数函数关系,在混凝土结构耐久性设计中应考虑弯曲荷载对氯离子扩散系数的影响。     

人工砂在水运工程抗冻混凝土中的应用

目前人工砂技术指标均执行建设部标准,而其中的人工砂石粉含量允许值较大,且未对抗冻混凝土中的人工砂做出具体规定。通过采用河砂与人工砂按不同比例混合,单掺粉煤灰和双掺粉煤灰及矿粉分别配制抗冻混凝土,分析各因素对抗冻混凝土拌合物性能、强度、耐久性的影响。并通过工程实例验证,结果表明,单一的人工砂级配较差,宜与河砂进行适当比例混合,可有效控制石粉含量;掺入适量掺合料可改善人工砂混凝土的工作性能,提高混凝土的力学和耐久性能。     

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。     

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。     

掺合料对胶凝材料水化热及混凝土氯离子扩散系数的影响

分别利用水化热测定仪和自然浸泡法研究了掺合料对胶凝材料水化热及对混凝土内氯离子扩散系数的影响,结果表明:单掺粉煤灰或矿渣时,胶凝材料的放热总量和最大放热速率随掺合料掺量的增加而降低,粉煤灰混凝土内的氯离子扩散系数随粉煤灰掺量的增加先减小后增大,当掺量为30%时氯离子扩散系数最小,矿渣混凝土的扩散系数随矿渣掺量的增加而降低;复掺粉煤灰和矿渣时,复合胶凝材料的放热总量及最大放热速率均低于单掺粉煤灰或矿渣时的胶凝材料,且放热总量随着复合胶凝材料掺量的增加而降低,复合掺合料混凝土内的氯离子扩散系数随掺量的增加而降低,且均低于同比例单掺粉煤灰或矿渣时混凝土内的氯离子扩散系数.     

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。     

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。     

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.     

砂岩机制砂C50箱梁混凝土配制及耐久性能研究

根据广西梧柳高速公路工程C50箱梁混凝土的设计要求,结合当地环境的腐蚀特点,开展了砂岩机制砂与天然河砂配制C50箱梁混凝土的配制技术研究。对比分析其在力学性能、抗裂性能、耐久性能及体积稳定性能方面的影响规律。研究结果表明,砂岩机制砂配制的C50箱梁混凝土工作性能与河砂混凝土相当,在力学性能、抗压强度、轴心抗压强度及弹性模量方面均体现出优于河砂混凝土的性能特征。在选择适当的胶凝材料用量及掺合料掺量时,可配制出耐久性与体积稳定性比河砂混凝土更优的砂岩机制砂C50箱梁混凝土。     

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。     

钢筋阻锈剂在混凝土中的应用

通过不同掺量的钢筋阻锈剂在砂浆中的阳极极化试验,混凝土拌合物的坍落度、坍落度损失、凝结时间、含气量以及混凝土抗压强度试验,抗渗与抗冻融等耐久性试验,盐水浸烘试验,证明在混凝土中掺入FAC-13型钢筋阻锈剂对混凝土的坍落度与坍落度损失、凝结时间、抗压强度以及渗水高度、质量损失、相对动弹模量等耐久性能无明显影响,而氯离子扩散系数、钢筋的锈蚀率及失重率有显著降低,证明该阻锈剂对钢筋阻锈效果明显,在实际工程中应用取得了很好的效果。     

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.     

硅灰对高石粉含量机制砂制备混凝土的影响

针对天然砂日渐匮乏,而机制砂中石粉含量偏高所制备的混凝土工作性、泵送性差等问题,研究硅灰对机制砂混凝土的工作性、力学和体积稳定性的影响,并分析硅灰的作用机理。结果表明:适量硅灰可以增加混凝土工作性和稳定性,解决机制砂高石粉含量引起的混凝土黏度大和泌水问题,改善浆体微观形貌,提高混凝土力学和耐久性能,且28 d干燥收缩率400×10-6。机制砂中石粉含量为10%左右时,硅灰掺量6%~9%,制备的C50机制砂混凝土匀质性好,浆体旋转黏度约2.5 Pa·s,泌水率为0,工程应用效果良好。     

受侵蚀混凝土内硫酸根离子扩散及分布规律试验研究

采用化学分析方法研究了在不同浓度的硫酸钠溶液中长期浸泡腐蚀混凝土中硫酸根离子浓度的分布规律，采用TG—DSC（热重分析-差示扫描量热法）方法研究了混凝土受硫酸盐腐蚀的微观机理。研究表明：混凝土表面硫酸根离子浓度随腐蚀龄期增加而增大，硫酸根离子扩散系数随腐蚀龄期增加而减小。以Fick定律为基础，结合试验结果建立了硫酸钠溶液浸泡条件下的混凝土中硫酸根离子浓度预测模型，提出了混凝土表面硫酸根离子浓度和硫酸根离子在混凝土中的扩散系数计算公式。     

海工高性能混凝土常用胶凝材料抗硫酸盐侵蚀性能研究

通过测试不同胶凝材料配制的胶砂试件在硫酸盐侵蚀试验条件下的耐蚀系数和膨胀率,对水运工程海工高性能混凝土常用的几种胶凝材料的抗硫酸盐侵蚀性能进行研究和评价。研究结果表明：硅酸盐水泥的抗硫酸盐侵蚀性能优于普通硅酸盐水泥,但两者的抗硫酸盐侵蚀能力均很低;水运工程海工高性能混凝土常用的几种胶凝材料均具有一定抗硫酸盐侵蚀能力,优于硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥,其中部分胶凝材料具有较强、甚至极强的抗硫酸盐侵蚀能力;耐蚀系数法和膨胀率法两种评价方法评价水运工程海工高性能混凝土常用的几种胶凝材料的抗硫酸盐侵蚀能力的结果并不完全一致。分析了不同种类胶凝材料的抗硫酸盐侵蚀机理。     

富春江船闸工程大体积混凝土配合比设计

富春江船闸扩建改造工程混凝土浇筑方量大,结构复杂,耐久性要求高,混凝土裂缝控制要求严格。混凝土配合比设计通过骨料级配优化试验,选取最佳骨料级配;采用大掺量矿物合料技术路线,在混凝土中掺用矿粉和粉煤灰,降低水泥用量,降低混凝土水化热温升;通过试验选择最佳砂率,以提高混凝土体积稳定性,减少收缩;提高混凝土抗裂性能。     

温度对埋入式混凝土结构耐久性监测传感器监测结果的影响*

针对当前混凝土结构耐久性监测常用的ECI-2传感器和阳极梯传感器,研究温度变化对两种传感器监测结果的影响。研究结果表明：温度对ECI-2传感器的氯离子探针电位和线性极化电阻影响较大,尤其是线性极化电阻,但对钢筋的自腐蚀电位影响不大;对阳极梯传感器的自腐蚀电位和电偶腐蚀电流影响不大,但对混凝土电阻的监测结果影响较大。在实际工程中采用这两种传感器监测混凝土结构的耐久性健康状况时,必须对受温度影响大的监测参数进行修正。     

人工砂用于北方水运工程混凝土的试验与应用

人工砂是由制砂设备筛分制成的粒径小于5 mm的岩石颗粒(但不包括软质岩、风化岩的颗粒),具有质量可控、稳定、颗粒坚硬等特点,经试验能满足北方水运工程混凝土的物理力学性能指标和抗冻融、抗氯离子渗透等耐久性指标的要求,在实际主体工程中应用效果较好。在天然砂日益缺乏及质量严重下滑的状况下,用人工砂取代或部分取代天然砂,可以缓解砂资源缺乏对工程进度、成本及质量的影响。