氯离子在预应力混凝土结构中扩散过程的有限元分析

为指导氯离子侵蚀环境下预应力混凝土结构耐久性设计和寿命预测,基于Fick第二定律的混凝土中氯离子扩散方程与热传导方程的相似性,考虑物理或化学吸附、毛细吸收、预应力等多种机制和因素对氯离子在混凝土内传输的影响,对氯离子扩散系数进行了修正,采用ANSYS中热分析模块对氯离子在预应力混凝土结构中的扩散过程进行数值分析.通过与氯盐侵蚀环境混凝土中氯离子浓度试验值进行对比,证明该方法能有效预测氯盐侵蚀环境混凝土中氯离子浓度分布.采用该方法对现役近海预应力混凝土铁路桥梁氯盐侵蚀情况进行模拟,分析得出服役60年左右该预应力混凝土铁路桥梁达到结构耐久性极限状态.     

金塘大桥承台海工混凝土耐久性检测与寿命预测

通过对金塘大桥已建部分承台混凝土进行了保护层厚度、表面氯离子浓度和氯离子扩散系数等耐久性检测,并根据检测结果以Fick第二定律为基础的理论模型对混凝土结构抵抗氯离子侵蚀耐久寿命进行预测.此研究成果可为氯盐侵蚀环境下混凝土结构耐久性设计与评估提供参考.     

荷载作用下混凝土中氯离子侵蚀性研究现状与发展

处于海洋环境下以及撒除冰盐环境中的钢筋混凝土结构,氯离子侵蚀是其钢筋锈蚀的最主要原因.根据对氯离子侵蚀的认识过程和荷载作用型式分三个层次对混凝土中氯离子侵蚀性研究现状进行了总结:混凝土中氯离子传输机理、静荷载作用下混凝土中氯离子侵蚀性研究和反复荷载作用下混凝土中氯离子侵蚀性研究.提出荷载作用下混凝土中氯离子传输机理研究和侵蚀模型具有重要的理论意义和应用价值,是氯盐环境中承受荷载作用的混凝土桥梁结构耐久性研究的重要发展方向.     

车载雷达检测混凝土桥面板损伤

正混凝土桥面板的健全度评估一般通过桥面板底面和顶面的检测结果进行综合判断,但桥面板顶面通常设有铺装层,因此还需考虑铺装层的状态,过去检测桥面板顶面状态须凿除铺装层后才能得到详细的检测结果。混凝土桥面板的损伤形式有:交通荷载导致的疲劳损伤,防冻剂导致的钢筋腐蚀,以及浮渣、剥落、疏松起砂等。为提高检测效率,近年来尝试使用雷达来检测     

高强混凝土中氯离子扩散性能试验研究

采用室内试验,以厦门海底隧道衬砌结构C45高强混凝土为例,对氯离子在高强混凝土中扩散性能进行了综合研究,研究结论可作为混凝土耐久性及同类研究借鉴.结果表明,扩散时间对混凝土内部氯离子浓度有较强的积累效应;环境氯离子浓度高低对氯离子向混凝土内部扩散有促进或减缓作用;较小的拉、压应力对氯离子的扩散性态影响不明显;随着混凝土龄期的增长,自由氯离子占总氯离子含量的比例逐渐增加.     

沿海大气环境混凝土表面氯离子浓度与氯离子扩散系数相关性研究

通过混凝土表面氯离子浓度与氯离子扩散系数的试验研究,分析了不同强度的混凝土在沿海大气环境下表面氯离子浓度与氯离子扩散系数随时间变化的规律,揭示了混凝土表面氯离子浓度与氯离子扩散系数相关性规律。研究结果表明:混凝土表面氯离子浓度随腐蚀时间的增加单调递增,而混凝土氯离子扩散系数随腐蚀时间的增加单调递减,两者随时间而逆向变化,并且两者是强线性相关。并由试验数据建立沿海大气环境混凝土表面氯离子浓度时变模型,进一步根据相关性,得出基于混凝土表面氯离子浓度的氯离子扩散系数拟合时变模型。研究成果可应用于实践工程中,预先建立混凝土表面氯离子浓度与氯离子扩散系数间的相关关系曲线,通过混凝土表面氯离子浓度无损检测结果,间接得到结构混凝土的氯离子扩散系数。     

沿海大气环境混凝土表面氯离子浓度时变规律试验研究

通过模拟沿海大气环境混凝土表面氯离子浓度试验,研究得出了环境氯离子浓度、混凝土强度、时间历程对混凝土表面氯离子浓度的影响规律,并分别建立了沿海大气环境下环境氯离子浓度、混凝土强度、时间历程与混凝土表面氯离子浓度的关系式,同时建立了基于既有混凝土结构检测的混凝土表面氯离子浓度时变式,揭示了沿海大气环境下其对混凝土表面氯离子浓度的影响规律。进而综合反映环境因素、施工情况、胶凝材料和时变因素等影响因素建立了沿海大气环境混凝土表面氯离子浓度时变模型。     

影响混凝土表面氯离子浓度的主要因素综述

目前针对混凝土表面氯离子浓度的影响因素的研究分析表明,其主要影响因素有时间、材料及环境三个方面.暴露时间的延长,表面氯离子浓度将会增大;养护时间的延长,使得混凝土结构逐渐变密实,表面氯离子浓度随之降低.水胶比的增大,稳定后表面氯离子浓度将逐渐增大,且会更快地达到稳定状态;加入矿物掺合料之后,氯离子累计速率会明显增大,即表面氯离子浓度会更快地达到稳定状态,且稳定后的表面氯离子浓度也相应增大.暴露环境介质中的氯离子浓度越高,表面氯离子浓度也会越高;混凝土结构离海岸的距离,以及吹向混凝土结构海风的风速也会对混凝土结构表面自由氯离子浓度产生一定的影响.影响混凝土结构表面氯离子浓度的因素众多,想要确切地计算和预测出混凝土结构表面的氯离子浓度有较大的难度,目前国内外对于这方面的工作只能对其采取经验公式进行计算和预测,因此,对于氯离子浓度的计算还有待深入研究.     

氯盐对水泥混凝土路面腐蚀破坏模型研究

针对氯盐融雪造成的水泥混凝土路面腐蚀破坏的现象,分别从氯盐对混凝土的盐冻损伤及对钢筋的腐蚀破坏2个方面予以研究,揭示了氯盐融雪对水泥混凝土路面破坏机理,依此为据,对传统的氯盐对混凝土路面破坏评价模型从混凝土掺和料的劣化性、氯离子扩散的时间依赖性及氯离子对混凝土的应力影响因素等3方面予以了优化,得出了优化评价模型,即优化的Fick第2定律.在确定相应的临界指标基础上,提出了基于可靠度分析的极限状态评价模型.研究表明,极限状态评价模型能更好地反映氯盐对混凝土的腐蚀破坏随时间和空间变化的动态规律,在临界指标确定后,利用氯盐某时在混凝土某深度下的浓度,可较准确评价氯盐对水泥混凝土路面的腐蚀破坏.     

苏拉马都跨海大桥主桥桥面板设计及板、梁连接分析

苏拉马都跨海大桥主桥采用预应力钢-混凝土组合梁结构,介绍了组合梁的桥面板设计,对主梁通过实体模型分析,研究主梁与混凝土桥面板之间作用力传递的途径和方式,定量分析钢主梁、横梁及小纵梁上剪力钉沿桥纵向及水平方向分担力的状况与大小.     

结合梁桥在施工过程中的行为

钢-混凝土结合梁桥的受力行为受到混凝土桥面板时效特性的影响,也直接影响桥梁的耐久性.对混凝土桥面板横向裂缝产生的原因进行研究,可更好地了解混凝土板的拉应力产生原因.从浇注混凝土时开始对混凝土板行为进行的现场观测和试验,结果表明混凝土水化热和浇注顺序对桥面板拉应力有重要影响.在实际施工中,混凝土板的临界拉应力有所降低.将限制水化热影响的试验结果与理论计算进行比较,并以此为基础建立了推算在早期混凝土中产生裂缝可能性的依据.     

美国公路钢桥桥面板损伤研究

为了解美国公路钢桥钢筋混凝土桥面板维修养护管理现状,特别是融雪剂导致的桥面板损伤,对加利福尼亚州交通局、美国联邦公路管理局、罗格斯大学、新泽西州交通局、纽约市交通局等部门在公路钢桥桥面板损伤研究方面做出的成就进行了总结。美国在防止混凝土桥面板损伤方面采取了一系列措施,如:钢筋采用环氧涂层钢筋、不锈钢钢筋、镀锌钢筋等耐腐蚀材料;混凝土桥面板采用密实性高的混凝土(高性能混凝土等),表面采用聚酯聚合物混凝土和乳液改性混凝土铺装层;表层的铺装层施工前,填充混凝土表面的裂缝;开发了无损检测混凝土桥面板的机器人RABITTM;桥面板底面采用埋入式钢模板,防止混凝土剥落等,以期对防止钢筋混凝土桥面板损伤和维修养护管理有参考作用。     

波形钢―混凝土组合桥面板受力性能研究北大核心

为研究新型桥面板结构波形钢-混凝土组合桥面板的受力性能,以安徽省淮南孔李淮河大桥的桥面板为研究对象,应用有限元软件ABAQUS建模,采用子模型法,计入混凝土、波形板及钢筋的材料非线性,考虑混凝土与波形板之间的接触非线性,比较了波形钢-混凝土组合桥面板和钢筋混凝土桥面板的承载能力和刚度。研究结果表明:波形钢折板可显著提高桥面板的抗弯承载能力及刚度;波形板及混凝土底面应变沿桥梁横向分布波动较大;波形板与混凝土之间相对滑移量较小,2种材料协同工作性能较好,然而波形板与混凝土的法向接触行为并不均匀。     

混凝土桥面板耐久性计算与影响参数分析

针对目前混凝土桥梁设计中对耐久性因素作用下混凝土桥面板结构性能退化考虑较少的问题,结合耐久性极限状态理论,提出考虑车辆荷载作用的混凝土桥面板耐久性计算方法,并对混凝土桥面板合理厚度及影响桥面板耐久性的相关因素(混凝土桥面板厚度、保护层厚度、混凝土强度以及普通钢筋直径)进行分析.分析结果表明:考虑耐久性需求的公路混凝土桥面板厚度宜大于20 cm;一般大气环境下混凝土桥面板保护层厚度宜为3～5 cm,恶劣环境下可采取加大保护层厚度、使用高性能混凝土、增设防裂钢筋网等技术措施;为减小混凝土桥面板的裂缝宽度、提高桥面板耐久性,桥面板的配筋宜采用直径较小的普通钢筋.     

海洋环境下混凝土桥梁结构抗氯离子侵蚀耐久寿命预测

氯离子临界浓度是研究海洋环境下混凝土结构耐久性的一个重要参数。文章通过对烟威路沿线海洋环境中桥梁氯离子浓度、混凝土保护层厚度、锈蚀电位、电阻率等与结构耐久性相关的技术指标的检测,确定了该沿线环境下钢筋混凝土桥涵在大气区、浪溅区和水位变动区混凝土中诱发钢筋腐蚀的氯离子临界浓度,在此基础上,提出了利用钢筋表面氯离子浓度检测值预测结构抗氯离子侵蚀耐久寿命方法。     

海洋环境中混凝土结构耐久性的设计与维护

氯离子侵蚀是造成海洋环境中混凝土结构耐久性问题的主要原因.从分析氯离子侵入混凝土并诱发钢筋锈蚀的过程和机理出发,指出提高海洋环境中混凝土结构的耐久性需要从增强混凝土结构的抗渗透能力、阻隔混凝土表面与侵蚀介质的接触以及提高钢筋抗锈蚀能力三方面入手,在此基础上归纳总结了提高混凝结构耐久性方法的理论基础和关键技术.此外,还介绍了受氯盐侵蚀的既有混凝土结构的治理方法.     

波形钢―混凝土组合桥面板受力性能研究

为研究新型桥面板结构波形钢-混凝土组合桥面板的受力性能,以安徽省淮南孔李淮河大桥的桥面板为研究对象,应用有限元软件ABAQUS建模,采用子模型法,计入混凝土、波形板及钢筋的材料非线性,考虑混凝土与波形板之间的接触非线性,比较了波形钢-混凝土组合桥面板和钢筋混凝土桥面板的承载能力和刚度。研究结果表明:波形钢折板可显著提高桥面板的抗弯承载能力及刚度;波形板及混凝土底面应变沿桥梁横向分布波动较大;波形板与混凝土之间相对滑移量较小,2种材料协同工作性能较好,然而波形板与混凝土的法向接触行为并不均匀。     

高抗氯离子渗透性能混凝土试验研究

氯离子侵蚀是氯盐污染环境下钢筋混凝土结构耐久性降低的一个主要原因，由氯离子侵蚀引起钢筋锈蚀而导致结构耐久性失效甚至破坏的现象已经引起了人们的密切关注，如何提高混凝土结构抵抗氯离子侵蚀的能力是目前研究的一个热点。本文对不同水灰比以及掺加粉煤灰、硅灰的混凝土的渗透性进行了试验研究，为配制高抗氯离子侵蚀性能混凝土提供了试验依据。     

沿海混凝土桥氯离子扩散修正模型及其应用

为了给沿海地区在役混凝土桥梁的耐久性研究提供更加可靠的理论依据,针对影响沿海地区混凝土桥梁耐久性的主要因素——氯离子侵蚀引起钢筋的锈蚀,从氯离子扩散的角度出发,综合各国氯离子扩散的相关数学模型,提出考虑荷载影响因子和氯离子结合能力这2种因素的混凝土氯离子扩散修正模型,并借助于各国相关的试验数据对氯离子扩散修正模型进行了验证和分析。研究结果表明：与传统的仅考虑单一影响因素的氯离子扩散模型相比,所提出的氯离子扩散修正模型更加合理,可以更准确地预测沿海地区在役混凝土桥梁的剩余使用寿命。     

虎门大桥西锚碇及水中混凝土承台防腐技术

以虎门大桥两锚碇和水中承台为例,简要介绍了混凝土防腐处理技术,虎门大桥西锚碇和水中承台防腐工程采用了表面涂层配套技术的防腐方案,表面涂层配套技术方案在混凝土表面形成了一层抗腐蚀的涂料保护层,无论在大气区和浪溅区,涂层可以有效阻隔氯盐渗入混凝土中,避免钢筋周围的氯离子浓度达到腐蚀的临界状态.