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。     

混凝土含水率对钢筋腐蚀速率影响的试验研究

文章通过水灰比和孔隙水饱和度两个控制因素,研究混凝土含水率对钢筋腐蚀速率的影响,设计实验对12个对比试件进行比较分析,通过测试钢筋腐蚀电流密度来表征腐蚀速率的大小,并根据本试验的结果回归建立了钢筋腐蚀速率的模型,从而进一步研究混凝土的耐久性。     

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.     

矿物掺合料及外加剂对混凝土抗氯离子渗透性的试验研究

文章针对江苏沿海(南通)地区盐渍土环境下混凝土结构耐久性研究,结合室内实验和现场工程数据的验证对比,通过氯离子在不同矿物掺合料及外加剂的混凝土结构中的扩散试验分析,由Fick扩散定律,推导出氯离子环境下混凝土结构初始腐蚀时间的计算公式,并对氯离子环境下影响混凝土保护层最小厚度进行了研究,为江苏沿海地区新建工程项目混凝土结构耐久性设计提供了保护层最小厚度的建议。     

连云港盐渍土中钢筋混凝土结构寿命预测

通过分析连云港盐渍土中盐分含量分布,指出连云港盐渍土属于氯盐渍土,盐分含量随土层深度的增加线性减小,对钢筋的腐蚀性为中等腐蚀性;综合考虑氯离子在混凝土孔隙溶液中的扩散、电迁移以及毛细吸附过程,建立氯离子运移模型;模型的计算结果与实测结果有较好的拟合度;采用有限元方法分析了连云港盐渍土环境下混凝土内部氯离子含量分布状况,并计算不同混凝土保护层厚度的结构物寿命,建议混凝土保护层厚度应该大于50 mm。     

疲劳荷载下无砟轨道混凝土中氯离子传输研究

疲劳荷载作用下，无砟轨道混凝土的抗氯离子渗透性能是影响其服役特性的主要因素之一. 为分析混凝土在疲劳荷载作用下氯离子的传输变化规律，首先针对浸泡于氯离子溶液的混凝土试件进行弯曲疲劳试验，然后利用COMSOL有限元软件建立结构力学场与氯离子传输场的两场耦合模型，模拟氯离子在混凝土中的扩散行为. 研究结果表明:当侵蚀时间为2 d时，应力比为0.3、0.5和0.7对应的氯离子扩散深度分别为7、11、16 mm，混凝土中氯离子扩散深度随荷载应力比的增大而增大；两场耦合有限元模型计算得到的氯离子含量与试验测试结果基本吻合，验证了模型的合理性；混凝土中氯离子扩散深度随侵蚀时间的增大而增大，采用一元二次多项式可较好地描述扩散深度与侵蚀时间的关系.      

基于元胞自动机的开裂混凝土氯离子扩散模拟与分析

为获得氯离子在开裂混凝土中的浓度分布以及分析裂缝形状、分布形式、偏转角度对混凝土中氯离子扩散效应的影响,根据氯离子在开裂混凝土中的扩散机理,利用元胞自动机和均匀化等效分析方法,建立了模拟开裂混凝土中氯离子扩散过程的元胞自动机模型,并利用数值试验对模型中元胞尺寸进行了优化.研究结果表明:在不影响计算精度的情况下,为提高模...     

多雨地区双块式无砟轨道湿态混凝土力学性能

长期处于水环境中的双块式无砟轨道内部存在不均匀的湿度场，而湿度会对轨道结构的力学性能产生一定的影响. 为研究水环境中双块式无砟轨道内部不同湿度状态下混凝土宏观力学性能，结合水环境中双块式无砟轨道的湿度分布情况，建立了混凝土基质纳观组分（C-S-H）分子动力学模型，对混凝土基质展开多尺度计算，并进行两级均匀化分析. 结果表明:水环境中的双块式无砟轨道结构表层湿度的梯级分化明显，轨道内部的湿度差最高可达38.41%；混凝土的弹性模量和泊松比随饱和度的增加而增大；混凝土饱和度由0增加到100.00%时，支承层、道床板及轨枕混凝土弹性模量的增幅分别可达35.0%、19.5%、16.2%.      

矿物掺合料对海洋混凝土抗氯离子渗透的研究

纯硅酸盐水泥混凝土很难达到海洋高性能混凝土氯离子渗透电量小于1 000C要求,矿物掺合料能够改善抗氯离子渗透能力,研究得出改善混凝土抗氯离子渗透能力依次为10%SF>60%SG>30%ⅡFA;并且通过氯离子因素耐久性经时破坏模型计算,对掺加不同矿物掺合料海洋混凝土耐久性寿命进行了预测与比较.     

降雨入渗时沥青路面流固耦合作用的力学响应

应用ABAQUS软件建立降雨入渗条件下的沥青路面渗流有限元模型,得到相应的渗流规律和渗流场的分布状态;在建立合理的降雨渗流场边界的基础上,运用多孔介质流固耦合理论分析了沥青路面在渗水和行车荷载作用下的力学响应。研究表明:降雨入渗过程将会导致沥青路面内部饱和度和孔隙水压力出现显著的变化;在动态荷载的作用下,降雨入渗后的沥青路面内部各项应力指标呈现波动特性,孔隙水压力与流速出现了较大的正、负逆转。     

移动荷载作用下饱和沥青路面响应探析

我国高速公路广泛采用沥青混凝土路面结构,其使用性能除了与本身材料和结构相关外,还受外界环境如温度、水等影响.基于多孔介质理论,采用大型有限元分析软件ABAQUS模拟饱和沥青路面在移动荷载作用下的动力响应,分析了不同速度、荷载作用下路面结构的应力、应变及孔隙水压力变化规律.分析结果表明,随着车速的增加,路面结构内部承受的应力逐渐减小,孔隙水压力则较快速的增长,对路面不利影响逐渐增大;随着荷载的增大,路面结构内部承受的应力以及孔隙水压力均呈线性增长.该研究可为认识沥青路面水损害和防范水损害提供理论指导.     

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...     

影响混凝土结构工程耐久性的主要因素分析

混凝土结构的耐久性是指混凝土结构在预定作用和预期的维护与使用条件下,结构及其部件能在预定的期限内维持其所需最低性能要求的能力。影响混凝土耐久性的因素很多,包括水灰比、保护层厚度、密实度等内部因素和温度、湿度、氯离子侵蚀等外部因素。全面分析了各影响因素的作用过程,以在工程实践中予以注意,延长工程的使用寿命。     

聚合物乳液改性混凝土应用研究

通过试验探讨了羧基丁苯聚合物改性混凝土的强度、韧性及内部孔隙结构。结果表明:聚合物改性混凝土的力学性能较好;孔隙分布分析表明:羧基丁苯聚合物在混凝土中交织成网状胶膜,是混凝土的内部孔隙分布有所改善,能够降低混凝土的渗透性,从而使混凝土的抗氯离子等损害的能力有了适当的提高。     

混凝土保护用有机硅防护液的性能研究

针对钢筋混凝土结构的耐久性问题,研制开发了一种混凝土专用的有机硅混凝土防护液,并对其应用性进行了试验研究。结果表明,采用该防护液对混凝土进行防护处理,固化后混凝土内部形成厚密实、憎水的混凝土结构,能够使混凝土的碳化速度降低约80%,氯离子渗透降低约85%,可以有效提高钢筋混凝土的耐久性。     

考虑热湿度及压应力作用的混凝土氯离子扩散数值分析

如何预测氯离子在热湿度及压应力作用下的侵蚀过程是混凝土结构工程师面临的严峻挑战.利用系数形式偏微分方程建立了考虑环境变量、应力水平耦合的氯离子模型控制方程,控制方程中所涉及的参数均有参考的依据.为能再现混凝土结构在热湿度及压应力条件下的真实情况,通过有限元软件构建了二维混凝土骨料模型,并将模型控制方程与骨料模型结合起来...     

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。     

氯离子对混凝土钢筋腐蚀行为的影响

探究了氯离子对模拟混凝土孔隙液中钢筋腐蚀行为的影响。结果表明:无氯离子存在时,钢筋腐蚀速率都很小。氯离子的引入加大了钢筋的腐蚀速率,溶液pH越高,金属抗氯离子破坏能力越强;低pH时,金属表面腐蚀形貌以局部腐蚀为主。     

高寒地区后张PC梁孔道冻胀损伤研究

预应力孔道内压浆料浆液及自由水冻胀致使混凝土沿纵向开裂，是高寒地区后张预应力混凝土（PC）梁特有的病害，严重影响结构的安全性、适用性、耐久性.为了明确病害特征，对冻胀受损梁体进行钻孔和解剖检测，进一步精细定量地研究冻胀效应，采用有限元软件ABAQUS建立孔道冻胀非线性模型，开展压浆料浆液冻胀行为分析和自由水冻胀参数分析，研究孔道内压浆液冻胀率和自由水体积的控制指标.研究结果表明：高寒地区后张PC结构孔道压浆后，受冻并先后发生压浆料浆液冻胀和自由水冻胀，致使孔道周围混凝土反复受拉而沿纵向开裂；压浆料浆液的体积膨胀率宜控制在0.80%以内，最高不得超过1.73%；泌水体积比宜控制在0.04%以内，最高不得超过0.52%，由此可有效降低孔道内压浆液及自由水冻胀的风险.     

海洋环境下钢筋混凝土桥梁结构的耐久性评估

以海洋环境为背景,从钢筋和混凝土自身的劣化出发,根据Fick扩散定律,推导出沿海环境下钢筋初始锈蚀时间的计算公式.考虑钢筋坑蚀的特点,选择了适合的钢筋劣化模型和混凝土劣化模型,建立了偏心受压结构按承载力极限状态计算的抗力劣化模型,并运用可靠度分析方法对某跨海大桥的墩柱进行了耐久性评估.