多轴持续应力下混凝土结构的耐久性研究

轴向和侧向压应力的存在影响氯离子在混凝土中的扩散,会导致混凝土结构的性能退化,进而影响桥梁结构的使用寿命。研究了一维氯离子侵蚀下单轴和双轴持续压应力的氯离子扩散性能,试验结果表明:持续压应力的存在并不总是抑制氯离子在混凝土中的扩散,对于单轴持续压应力而言,应力水平小于等于0.4时,抑制氯离子的扩散较为明显,而对于双轴持续压应力而言,x轴应力水平小于等于0.3,y轴应力水平小于等于0.1时,抑制氯离子的扩散较为明显。侧向持续压应力的增加更能抑制氯离子的扩散,在临界应力内,单轴持续压应力对深层混凝土影响较小。     

钢渣细骨料混凝土单轴受压应力-应变关系试验研究

为研究钢渣细骨料在混凝土中的适用性及钢渣细骨料混凝土的轴压本构模型,进行了钢渣细骨料的物理化学性能试验,并对钢渣细骨料的稳定性进行测试分析;在此基础上,制备了6组不同钢渣细骨料掺量的钢渣混凝土立方体及棱柱体试件,研究了钢渣细骨料混凝土的单轴受压性能.研究结果表明：本文选用钢渣的游离氧化钙含量、压蒸粉化率均满足相关规范要求,适用于混凝土细骨料;钢渣细骨料混凝土破坏的脆性特征更加明显,比普通混凝土的抗压强度有明显提高;钢渣混凝土棱柱体抗压强度与立方体抗压强度比值为0.80～0.86;可依据Carreira and Chu模型及Wee模型对钢渣混凝土本构关系进行分段描述,分段式本构模型与实测钢渣细骨料混凝土的应力-应变曲线基本吻合.     

混凝土Ⅰ型裂缝扩展的氯离子渗透特征

为了研究荷载作用下混凝土结构裂缝扩展过程中的氯离子侵蚀问题,更加准确地描述不同扩展阶段裂缝周边的氯离子侵蚀特征,依据混凝土断裂准则,采用ANSYS参数化设计语言APDL进行二次开发,自编程序模拟了混凝土小梁Ⅰ型断裂裂缝开展过程;在断裂分析的基础上通过参数等效,采用结构-热分析方法,基于体应变-损伤变量-氯离子扩散系数一一映射关系,实现了混凝土裂缝扩展过程中各个阶段氯离子侵蚀的数值分析.结果表明：不同裂缝扩展阶段,三点弯曲混凝土小梁裂缝周边氯离子侵蚀结果与试验结果吻合,荷载作用下混凝土裂缝尖端氯离子侵蚀呈现加剧现象,在混凝土结构耐久性寿命分析中起决定性作用;双K断裂准则和基于损伤参数的氯离子扩散模型能够模拟混凝土开裂过程氯离子侵蚀问题.     

电场作用下混凝土中氯离子输运模型及仿真

为了研究处于氯盐、杂散电流耦合侵蚀环境的混凝土结构耐久性,对电场作用下氯离子在混凝土内部的输运规律进行研究.首先,根据Hamilton型变分原理,建立电场作用下混凝土内部氯离子的输运模型;其次,基于细观角度,建立混凝土内部孔隙水饱和度的定量计算公式,并同时考虑时变因素和孔隙水饱和度对氯离子输运的影响,对非饱和状态下氯离子的扩散系数予以修正;最后,通过comsol模拟氯离子在混凝土内部的输运过程,并对电场作用下氯离子的输运速率与仅有浓度梯度作用下氯离子自由扩散速率进行了比较分析.研究结果表明:应用电场作用下混凝土中的氯离子输运模型研究地下混凝土结构的耐久性及结构寿命预测问题是可行的;在10 V电场作用下,混凝土中的氯离子的输运效率相当于自由扩散状态下氯离子输运效率的769倍.     

固体废弃物在混凝土中的应用研究

以破碎的废混凝土作为替代粗骨料,冶炼渣作为替代细骨料,通过试验研究了粗骨料和细骨料在不同替代率的情况下混凝土的性能以及掺合料对混凝土性能的影响.研究表明:随着替代粗骨料替代率的增加混凝土的抗压强度、抗氯离子渗透性能也随之有少量的降低,适当掺量的冶炼渣替代细骨料可以提高混凝土的抗压强度和抗氯离子渗透性,但掺量过大反而使混凝土的抗压强度和抗氯离子渗透性降低.掺合料的加入会提高混凝土的抗压强度、降低氯离子扩散系数,对混凝土的耐久性有明显的改善.     

预应力混凝土中氯离子扩散模型分析

基于Fick第二定律,考虑预应力、温度、混凝土氯离子结合能力、氯离子扩散系数的时间依赖性和结构缺陷等多方面因素的影响,建立了预应力混凝土结构中氯离子扩散模型。通过试验数据,对建立的氯离子扩散模型进行了验证。研究结果表明:在盐雾环境下,混凝土氯离子浓度的实测值与本研究氯离子扩散模型预测的氯离子浓度相符合。为氯盐环境下的预应力混凝土结构耐久性研究提供了理论依据。     

氯离子侵蚀环境下常见施工偏差对混凝土结构耐久性能的影响

为揭示常见施工偏差对混凝土结构耐久性能的影响规律,对国内外预测氯离子侵蚀条件下混凝土结构使用寿命的6种模型进行比较,分析氯离子侵蚀环境下影响耐久性的主要参数。选择典型环境下的混凝土桥梁构件,模拟保护层厚度、水胶比等参数的常见施工偏差,在各模型下分析比较保护层厚度对结构耐久性能的影响。结果表明,保护层厚度、水胶比等参数变化(偏差)对预期耐久寿命有显著影响,影响程度与偏差大小、设计参数取值及计算模型的选用有较大关系。保护层厚度不足(-5 mm)的施工偏差会导致预测氯离子侵蚀耐久寿命缩短约20%~40%;水胶比增大(+0.02)会导致预测寿命缩短约15%~25%。可见,施工质量控制偏差对结构抗氯离子侵蚀耐久性能的影响重大,加强关键参数质量控制极为重要。     

矿物掺和料对再生混凝土性能影响研究

采用建筑物拆后经破碎处理的再生骨料,部分取代粗骨料制备了再生混凝土,探讨了粉煤灰、矿粉对再生混凝土抗压强度和抗氯离子渗透性能的影响。结果表明,粉煤灰可以改善再生混凝土的强度和渗透性;在矿粉掺量小于20%时,可以提高再生混凝土的抗压强度并改善其抗氯离子渗透性,但超过20%后,随矿粉掺量增多,再生混凝土抗压强度降低且抗氯离子渗透性变差;在相同掺量条件下,粉煤灰和矿粉复掺入再生混凝土时,其抗氯离子渗透性能比单掺时更好,且抗压强度也有所提高。     

现浇混凝土大桥结构稳定性分析

以某现浇混凝土大桥为例,通过专业软件对该工程大桥结构稳定性进行了复核验算,结果表明:对持久状况正常使用抗裂验算时,荷载短期效应下截面下缘均承受压应力,上缘的最大拉应力值大小为0. 91MPa,而在正常使用荷载长期效应下均受压,并未出现拉应力,满足要求;主梁截面混凝土法向压应力最大包络和最大主压应力同样满足要求;对持久状况构件应力验算时,使用阶段正截面混凝土法向压应力和斜截面混凝土主压应力均满足规范要求;持久状况和短暂状况下构件承载能力均满足要求;主桥在使用阶段时最大挠度满足要求,且支座选型也满足要求。     

水泥混凝土的施工温度与裂缝

水泥混凝土在现代工程建设中占有重要地位,尽管在施工中采取各种措施,且小心谨慎,但水泥混凝土的裂缝仍时有出现,究其原因,对水泥混凝土温度应力的变化注意不够是其中之一。产生裂缝的原因水泥混凝土中产生裂缝有多种原因,主要有温度和湿度的变化、混凝土的脆性和不均匀性,以及结构不合理、原材料不合格(如碱骨料反应)、模板