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。     

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。     

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。     

筒壁效应对二维水翼水动力性能的影响

在空泡水筒内进行水翼模型试验时,水翼模型的水动力性能会受到筒壁的影响。为此,以NACA0009水翼为研究对象,基于Realizable k-ε湍流模型,采用计算流体力学软件STAR-CCM+对二维水翼的水动力性能进行计算。通过将计算结果与模型试验结果相对比,验证该计算方法的准确性。同时,系统地分析不同阻塞系数(λ)下水翼的升力系数(C_L)和阻力系数(C_D)的变化特点,并给出小攻角下有筒壁效应时,水翼C_L的计算公式。研究表明：C_L随着λ的增大呈指数形式减小并趋于定值,C_D随着λ的增大先减小后增大并趋于定值;当λ≥16.0时,C_L和C_D不受壁面效应的影响。     

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。     

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。     

基于氯离子分布的氯离子渗透参数计算的新方法

根据混凝土中氯离子的分布对氯离子侵入性能进行评价时,混凝土粉末样品的采集,氯离子含量的测试和表达方式,均可对评价结果产生影响。在干湿循环条件下,以理论上的表面氯离子浓度为主要评价参数对氯离子的渗透性能进行评价的方法不尽合理。通过对暴露26年后的青岛北海船厂码头中大量的混凝土芯样中氯离子分布的分析和计算,结合其它文献中氯离子分布的数据,提出了以扩散区与对流区界面为扩散表面,以界面处的氯离子浓度为扩散表面浓度,评价氯离子侵入性能和进行寿命预测的方法。     

花岗岩机制砂石粉对C80高强高性能混凝土性能的影响及机理研究*

为推动海工机制砂高强高性能混凝土技术的发展,系统研究花岗岩石粉对C80高强高性能混凝土工作性、力学性能、抗氯离子渗透性等性能的影响,分析石粉对混凝土性能的影响机理。研究结果表明：当机制砂石粉含量为4.5%～6.5%时,制备的C80高强高性能混凝土的工作性良好,石粉含量对新拌混凝土的屈服应力、塑性黏度等流变性能的影响不显著;随着石粉含量的增加,高强高性能混凝土力学性能先增加后降低,抗氯离子渗透性、干燥收缩呈现不断增大的趋势,但当石粉含量不超过6.5%时,对混凝土抗氯离子渗透性、干燥收缩影响幅度不明显;机制砂中适量的石粉降低了混凝土浆体孔隙率、优化了孔结构分布,有利于提高混凝土力学性能和耐久性,但石粉含量超过6.5%时,石粉对混凝土砂浆的孔结构、胶凝材料水化进程具有不利影响;C80高强高性能混凝土用机制砂石粉的含量宜控制在4.5%～6.5%。     

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.     

浆骨比参数对隧道衬砌混凝土抗氯性能影响的试验研究

实际隧道工程中,混凝土的抗氯性能对隧道衬砌结构的耐久性十分重要,目前针对隧道衬砌混凝土抗氯性的研究一般基于外掺材料、混凝土先期裂缝等不同因素,对浆骨比这一重要参数缺乏系统地综合性分析。本文基于氯离子自然扩散试验,通过AgNO_3显色法和氯离子选择性电极法,直观定性定量地分析了不同浆骨比参数下,隧道衬砌混凝土的抗氯性变化规律,并通过Fick第二定律,拟合出了混凝土浆骨比同氯离子扩散系数之间的函数关系。结果表明:混凝土无先期裂缝情况下,氯离子在混凝土试件中的侵蚀曲线呈均匀水平曲线,随着混凝土浆骨比的增大,混凝土氯离子侵蚀曲线深度不断提升,试件剖面相同测点处,浆骨比越大,氯离子百分比含量越大,且以浆骨比0.44为分界线,当浆骨比小于0.44时,随着浆骨比增大,各测点处氯离子百分比含量增速较缓,当浆骨比处于0.44及以上时,各测点处氯离子百分比含量有较大提升,此时混凝土抗氯能力衰减较多。     

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。     

大管桩现场取样分析与耐久性研究

采用现场取样与室内化学分析相结合的方法,研究海洋环境下大管桩的耐久性能。通过对深圳、连云港和宁波3个地区服役1~17 a的大管桩展开耐久性调查,同时在潮差区和浪溅区的桩身混凝土钻芯取样,采用化学分析的方法测试不同深度混凝土中的氯离子含量,计算混凝土氯离子扩散系数,进而经统计分析得出桩身混凝土的腐蚀参数。通过对比研究桩身混凝土与桩帽节点混凝土的抗氯离子渗透性能的差异,研究裂缝对氯离子渗透的影响及大管桩接头处FRP包覆层对接头耐久性的影响。取样研究过程中未发现任何箍筋和主筋锈蚀的现象,服役10~15 a的大管桩箍筋表面氯离子浓度在0.1%~0.2%,箍筋表面光洁如新。     

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。     

美国国防部UFC规范船舶撞击能计算解析

简述美国国防部UFC规范关于船舶撞击能的计算公式,并比较其设计参数选取和计算结果与英标BSI规范和我国规范的异同,着重分析偏心系数C_e和虚拟质量系数C_m。结果表明,UFC规范在C_m中考虑了船底相对水深对船舶撞击能的影响,且此时C_m的计算结果与船模试验结果较为接近;船舶撞击能的计算结果,UFC规范>英标>我国规范;C_e、C_m在不同船型中基本为常量,不随吨级而变化。     

氯盐腐蚀环境下混凝土结构时变可靠度计算

基于Fick扩散定律,建立了氯离子在混凝土中扩散的多因素修正模型,给出了模型中参数的取值。依据可靠性理论,考虑氯离子侵蚀深度的不同分布特征,利用建立的扩散模型,说明了氯盐侵蚀环境下考虑时变效应的混凝土结构可靠度计算方法。最后给出了实际工程算例,算例结果说明,假定氯离子侵蚀深度服从正态分布带来的计算偏差并不大,却可大大简化计算过程。     

基于RANS法和边界层理论预报三维船体阻力

基于船体阻力成因和分类,应用二因次RANS法并结合EFD技术为研究手段,研究了船体各阻力成分和兴波波形,考虑边界层第一层网格高度对数值计算结果的影响,通过数值模拟计算和兴波波形比较,分析表明第一层网格无量纲高度y+值充分影响数值结果精度,总阻力在高傅汝德数下其数值误差有增大趋势,同一航速下摩擦阻力值随y+增加略微增大,剩余阻力值却明显减少,且自由面兴波随傅汝德数增大首部波高愈发明显,船中及尾部区域兴波向外扩散,船首尾肩部开尔文波系明显且波峰后移,其趋势与EFD波形一致,具有实用性。     

暴露24年后码头钢筋混凝土梁的碳化和氯离子分布

为了研究海洋环境下,混凝土抗氧离子涉透作用,对日照港煤码头钢筋混凝土梁不同部位钻取了一批直径100mm的混凝土芯样。在实验室测量了芯样的碳化深度和氯离子分布,分析了材料因素和环境因素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。所取芯样测试范围内的氯离子含量绝大多数均超过了氯离子限值,且其含量较高。局部气候环境对氯离子的分布有很大影响,尤其体现在对流区的深度变化上。     

海洋环境下钢筋混凝土构件抗力随时间变化模型研究

考虑混凝土强度变化、钢筋锈蚀过程、混凝土碳化和钢筋锈蚀引起的混凝土与钢筋之间粘结能力的改变等因素,建立了高桩码头钢筋混凝土构件抗力随时间变化的随机过程模型。通过算例研究了混凝土碳化、氯离子侵蚀、混凝土强度、构件所处水位等对高桩码头钢筋混凝土构件抗力的影响。并提出海洋环境条件和使用荷载作用下钢筋混凝土构件的累积损伤、裂缝宽度计算方法、裂缝宽度对氯离子侵蚀速度的影响、以及钢筋混凝土码头健康状态诊断方法等。     

大管桩现场取样分析与耐久性研究

本研究采用现场取样与室内化学分析相结合的方法研究海洋环境下大管桩的耐久性能。通过对深圳、连云港和宁波三个地区服役1～17a的大管桩展开耐久性调查。同时在潮差区和浪溅区的桩身混凝土钻芯取样，采用化学分析的方法测试不同深度混凝土中的氯离子含量，计算混凝土氯离子扩散系数，进而经统计分析得出桩身混凝土的腐蚀参数。本文对比研究桩身混凝土与桩帽节点混凝土的抗氯离子渗透性能差异，研究裂缝对氯离子渗透的影响．研究大管桩接头处FRP包覆层对接头耐久性的影响。取样研究过程中未发现任何箍筋和主筋锈蚀的现象．服役10～15a的大管桩箍筋表面氯离子浓度在0．1～0．2％，箍筋表面光洁如新。     

掺海工耐蚀剂混凝土的电通量影响因素分析

为了考察掺海工耐蚀剂混凝土的耐久性,研究了水胶比、耐蚀剂掺量和加速养护等因素对混凝土的电通量的影响。结果表明：掺加海工耐蚀剂的混凝土,水胶比在0.38~0.41时,电通量随水胶比的减小而减小;单方混凝土的耐蚀剂掺量在50~70kg之间变化时,均能满足海工高性能混凝土抗氯离子渗透性要求,且电通量随着耐蚀剂掺量的增大而减小;与标准养护条件下混凝土的电通量相比,60℃加速养护条件下混凝土的电通量偏低。