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。     

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。     

基于检测数据的钢筋混凝土氯离子侵蚀寿命预测

在对已建多年的钢筋混凝土码头结构检测的基础上,通过分析海工混凝土强度的经时变化,使用混凝土的检测强度值来估计其水灰比;通过检测数据获得能够体现混凝土构件差异性的扩散系数变化的综合系数;使用经检测数据拟合得到的表观表面氯离子浓度进行混凝土氯离子侵蚀寿命计算。最后使用某一码头检测数据,预测该码头氯离子侵蚀剩余寿命。     

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.     

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。     

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。     

海工高性能混凝土抗氯离子侵蚀耐久寿命预测

通过对结构生命全过程的分析，给出了海工高性能混凝土抗氯离子侵蚀的耐久寿命的定义；以Fick第二定律为基础，分析了影响混凝土结构耐久寿命的一些因素，简单介绍了国内外测量氯离子渗透性的电化学方法并分析了电通量与氯离子扩散系数之间的关系。     

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。     

温度对混凝土氯离子扩散性能的影响

混凝土中氯离子侵蚀过程与外部环境条件、混凝土自身性能等因素密切相关。通过开展2~40℃5个不同环境温度和28、56及90 d 3个养护龄期的室内盐水浸泡试验,研究环境温度和养护龄期对普通混凝土和高性能混凝土氯离子侵蚀规律的影响。结果表明:环境温度影响混凝土中氯离子的扩散速度,随着环境温度的升高,混凝土中氯离子扩散系数增大,并且环境温度对氯离子扩散速度的影响程度及混凝土活化能Ea与混凝土性能、养护龄期相关;在对南北不同地区混凝土耐久性设计和施工时,应充分考虑混凝土材料的差异性及养护时间对活化能Ea取值的影响。     

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.     

冻融循环后混凝土抗氯离子渗透性能试验研究

采用混凝土电通量试验方法,测定混凝土冻融循环后的初始电流,研究冻融循环后混凝土的抗氯离子渗透性能及两者的关系。提出了混凝土冻融循环后的劣化系数和愈合能力指标。     

复杂氯盐溶液和冻融循环作用下混凝土的氯离子扩散行为

对青海盐湖浸泡1 425 d的普通混凝土(OPC)、高强混凝土(HSC)、高性能混凝土(HPC)、钢纤维增强高性能混凝土(SFRHPC)、高强高弹模聚乙烯纤维增强高性能混凝土(PFRHPC)采用化学分析方法定量分析其氯离子含量。结果表明:普通混凝土结构疏松,氯离子易于进入其中,氯离子含量较多;高强和高性能混凝土结构致密,氯离子不易进入其中,氯离子含量较少。高强和高性能混凝土对氯离子侵蚀有较好的抵抗作用。     

氯环境下后张预应力高性能灌浆料耐久性研究

本文分析了氯环境下影响后张预应力高性能灌浆料耐久性的泌水性能、早期膨胀率、中后期体积稳定性、总氯离子含量和抗氯离子渗透性能等几项重要性能；分析了外加剂改善各项性能的作用机理：分析了水灰比对早期膨胀率、中后期体积稳定性和抗氯离子渗透性能的影响；根据Nernst—Einstein方程．推出氯离子扩散系数与电通量呈正比关系，并结合寿命预测模型对灌浆料的耐久性进行分析。     

华南滨海环境下硅烷浸渍混凝土长期防腐性能研究*

结构易发生由氯盐侵蚀引发的钢筋腐蚀、保护层开裂等耐久性问题，硅烷浸渍技术通过在混凝土表面形成疏水结构能够有效降低氯离子在混凝土中扩散深度，从而延长结构物服役寿命。但是，现有研究大部分是基于室内加速试验或短期野外暴露试验，对于华南滨海实况环境下硅烷浸渍混凝土长期防腐性能缺乏报道。采用吸水率测试、腐蚀电化学等方法系统研究华南滨海某硅烷浸渍混凝土结构工程服役12 a的防腐性能。结果显示：硅烷浸渍混凝土在服役期内外观致密、完整，表面疏水能力随服役龄期延长而略有下降；硅烷浸渍疏水层能够降低混凝土中氯离子侵蚀速度而使钢筋长期保持强钝化状态，可延长混凝土结构耐久性服役寿命。     

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。     

基于现场取样试验的混凝土结构寿命预测*

在役码头钢筋混凝土结构耐久性寿命预测面临可供分析参数少、契合度不高、预测结果存疑等问题，通过现场取样试验，获取混凝土芯样氯离子浓度分布值，基于修正的氯离子扩散模型，利用Matlab软件进行回归分析，得到试件的氯离子扩散系数、衰减系数和表面氯离子浓度等参数，并对在役码头胸墙钢筋混凝土结构耐久性寿命进行预测。结果表明：参数定值法预测结果过大，而基于失效概率预测方法的预测结果与规范方法计算结果基本一致，更符合工程实际。     

RCM法研究开裂混凝土中的氯离子传输性能

为验证裂缝宽度、裂缝深度、水灰比对混凝土内氯离子迁移系数的影响,人工制作圆柱体试件并基于AgNO_3显色法进行RCM实验。结果表明,裂缝的存在加速了氯离子在混凝土中的迁移过程。氯离子迁移深度会随着混凝土裂缝宽度、裂缝深度的增大而增大,随着水灰比的增大而减小。并基于实验结果建立了氯离子迁移系数D与裂缝宽度W_(cr)(裂缝深度D_(cr))之间的指数函数关系式。     

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。     

氯离子扩散理论

本文以Fick第二定律为基础，详细地推导氯离子的稳态扩散过程及变系数Dt的非稳态扩散过程，该公式是利用有效扩散系数进行结构耐久寿命预测和新建结构砼配合比设计的基础。并简要介绍了目前判定砼氯离子扩散系数的新方法。