冻融循环对沥青混合料内水气扩散的影响

水气是沥青混合料水损害的重要来源之一,沥青混合料内部的水气运动不容忽视。大部分沥青路面常年经受冻融循环作用,为探究冻融循环前后沥青混合料内水气运动的变化规律,设计以相对湿度梯度为驱动力的水气扩散试验装置,以密级配沥青混合料AC-20C和开级配沥青混合料OGFC-13为研究对象,测量冻融循环前后沥青混合料水气穿透量随时间的变化情况,并采用菲克第一定律计算水气扩散系数。试验结果表明：5 cm厚OGFC-13试件在常压、20℃、100%~60%湿度差下的水气穿透量与时间呈线性正相关,可获得其扩散系数,而相同条件下的AC-20试件内水气较难穿透,水气穿透量与时间呈不规则变化,无法计算得到扩散系数,OGFC试件水气扩散速率明显大于AC试件,说明空隙结构对混合料水气扩散影响较大,但经历1个冻融循环后2类试件相同时间段内水气穿透量均有显著提高;负压环境下（13.325 kPa）进行试验可以增大AC-20试件的水气扩散速率,使水气穿透量与时间呈线性正相关,从而测量得到冻融循环前后AC试件的扩散系数;经冻融循环作用后,相同时间内2种沥青混合料水气扩散系数均显著增长,OGFC试件连通空隙率明显增大,说明冻融循环作用使沥青混合料内部结构发生变化,水气在沥青混合料内部的运动路径增多,更易进入沥青内部及沥青与集料界面,进一步加速沥青混合料水损害进程。     

地下结构防腐蚀性设计研究——以佛山地铁4号线为例

为了找出一种适应于佛山地区地下结构的腐蚀性处理通用方案,以佛山地铁4号线一期工程相关岩土工程勘察为依托,采用文献调研、规范对比分析的方法,对不同规范中抗腐蚀性相关要求进行深入分析,再对GB/T 50476—2019《混凝土结构耐久性设计标准》存在的问题进行探讨,并结合既有佛山地铁3号线、广州地铁7号线西延至顺德段的实际情况,总结出一套适应于佛山地区地铁结构的地下水腐蚀性防治设计标准。在佛山地铁4号线先期开工点中的应用结果显示,按上述设计标准执行时,相关性能指标满足规范要求。     

考虑氯离子侵蚀作用的桥梁结构时变可靠度分析

文章以某35 m预应力钢筋混凝土T梁为例,研究了不同氯离子侵蚀程度下桥梁结构的时变可靠度与失效概率的发展规律,分析了氯离子对钢筋混凝土结构的侵蚀机理,推导了侵蚀作用下的钢筋锈蚀模型,通过BP神经网络建立了钢筋混凝土模型在服役年限内的氯离子侵蚀预测模型,并设计了时变可靠度求解流程。结果表明:不同侵蚀程度下结构时变可靠度指标均呈现出明显下降趋势,失效概率明显增长;轻度腐蚀作用下,结构服役100年后可靠度指标仍>3.5,失效概率<0.001,而重度腐蚀作用下,结构服役40年后可靠度指标<1.0,失效概率接近1.0,需要及时介入维修加固措施以保障桥梁安全运营。     

大管桩混凝土力学性能、抗氯离子渗透性和抗冻性研究

对大管桩混凝土的物理力学性能、抗氯离子渗透性能和抗冻性能进行系统研究。对大管桩混凝土的各项性能指标进行系统的测试和分析,并通过扫描电子显微镜（SEM）和压汞试验的微观测试手段,对大管桩混凝土的硬化水泥石结构的晶体形貌和孔隙结构进行微观分析。此外,通过对国内服役近20年的多座大管桩码头开展广泛的耐久性调查和取样分析,获得在役大管桩耐久性状况的宝贵资料,包括海水中氯离子对大管桩的侵蚀情况和冻融侵蚀环境下大管桩的实际耐久性状况。研究表明：大管桩混凝土具有优异的物理力学性能和耐久性指标,具有高强度、高密度、高弹性模量、低渗透性和高抗冻性的综合性能。     

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。     

Rouse方程的应用及其改进

结合经典Rouse方程推导中的几个主要假设从泥沙垂向扩散系数和水流垂向流速作为出发点,分析了经典Rouse方程在河口海岸地区的适用性,并给出了垂向扩散系数一般形式时的悬沙分布方程.明确推导了由Rouse方程确定泥沙沉降速率的计算公式.考虑到传统的泥沙理论是建立在假设垂向流速忽略的基础上,而在河口海岸地区的实际问题中,不可忽视的垂向流速导致泥沙守恒方程形式中多出了因为垂向流速产生的输运量,通过引入垂向流速分布函数对经典Rouse方程进行了适当的修正,明确给出了受潮汐影响水域中的Rouse方程形式.     

海工混凝土的长期耐久性研究

通过长期海洋暴露试验，综合分析氯离子在海工混凝土内的渗透和引起钢筋锈蚀的规律，结合码头腐蚀破坏的现场调查结果，对现阶段你国海工混凝土的耐久年限进行了预测。     

中老铁路友谊隧道石盐地层工程建设关键技术

中老铁路友谊隧道穿越石盐地层，含盐量高达80%,国内外罕见。为解决石盐地层隧道出现的隧底围溶蚀空洞、钢材严重腐蚀、衬砌开裂和底鼓等病害，保证施工与运营安全，通过实地调查、现场补勘、室内试验、数值模拟等方法，对石盐地层隧道防水体系构建、注浆堵水设计、氯离子侵蚀防治、结构选型和建筑材料研究等关键技术进行深入研究，结合现场监测和目前友谊隧道运营状态发现，整治处理取得了良好效果。研究结果表明：(1)探明石盐地层具有强溶解性、强侵蚀性、膨胀性的工程特性；(2)为限制地下水流动，避免石盐溶解，需采取全包防水措施，同时根据初支渗漏水情况分别采取隧底注浆、局部径向注浆和初支背后充填注浆；(3)针对超高浓度氯离子环境提出多道设防理念，设置素混凝土隔水层结构及两道卷材防水层；(4)通过结构比选，二衬推荐采用60 cm厚圆形衬砌结构，同时全段落衬砌结构取消洞室和各种加宽加高，降低结构防水难度；(5)为解决高强度等级混凝土易开裂问题，推荐隔水层结构采用C35聚合物混凝土，二衬采用C40低热混凝土。     

海洋环境下饱水混凝土氯离子侵蚀数值试验三维随机细观分析

为研究海洋环境下饱水状态混凝土中氯离子侵蚀的规律，基于Fick第二定律，在已有的研究基础上，推导出综合考虑混凝土对氯离子结合效应、氯离子扩散试件依赖性、表面氯离子浓度、离子静电场作用、温度、混凝土内部响度湿度影响的氯离子扩散方程。将混凝土假定为由骨料和砂浆组成的两相复合材料，并利用MATLAB编制相应程序，从而实现了细观层次三维随机混凝土几何模型的生成。基于MATLAB平台研制了mat2scr 2017程序，将MATLAB中图形文件数据读入SCR脚本文件中，实现了MATLAB图形向CAD图形的转换，极大地提高了随机混凝土模型的通用性。研究成果表明：细观层次上的物质传输浓度分布和数值上与宏观层次都有显著区别，氯离子在混凝土中的传输具有显著的随机性，相同骨料含量的混凝土试件同一深度的氯离子含量是随机变量，骨料对氯离子传输具有显著地阻碍作用，骨料改变了氯离子在混凝土中的传输路径，氯离子分布在骨料周围有绕流现象。     

掺加高吸水树脂(SAP)的混凝土孔结构及其耐久性

针对西北干旱地区混凝土外养护效果不佳，且养护试件极易开裂、耐久性较差的现状。采用自制高吸水树脂(SAP)作为内养护材料，通过核磁共振分析测试了不同掺量的SAP对混凝土孔结构的影响，并基于抗裂圆环试验评价不同掺量的SAP对混凝土试件抗裂性能的影响，此外通过抗冻性能试验和抗氯离子渗透试验探讨了不同掺量的SAP对混凝土试件耐久性能的影响。结果表明：掺加适量的SAP会使得混凝土内部的凝胶孔隙和毛细孔增多；掺加SAP并在内养护条件下可有效改善混凝土试件的耐久性能；SAP掺量越多，混凝土开裂现象改善效果越显著，抗氯离子渗透性能越强；抗冻性指标不同，SAP最佳掺量不同。