隧道衬砌混凝土碳化试验及影响因素研究

对某高速公路隧道衬砌混凝土进行了快速碳化试验,探讨了应力状态、应力水平及水灰比对混凝土碳化的影响规律,建立了变碳化系数多因素碳化模型,并对碳化影响因素进行了灰关联分析.结果表明:拉、压应力分别加快和减缓了混凝土的碳化速率,且应力水平越高,碳化速率的改变越大;碳化速率随水灰比的增加而加快;碳化系数并不是常数,而是随碳化龄期呈现明显的时变特性;碳化龄期对碳化深度影响最大,应力水平影响次之,而水灰比影响最小.     

粉煤灰混凝土碳化性能试验研究

对粉煤灰取代水泥量分别为0,30%、40%、50%、60%的混凝土,进行碳化试验。试验结果表明:掺入粉煤灰后,混凝土抗碳化能力下降;混凝土碳化深度随粉煤灰取代水泥量的增加而增加;混凝土碳化速度亦随粉煤灰取代水泥量的增加而增加;但如果粉煤灰取代水泥不超过40%,粉煤灰混凝土的碳化性能能够满足混凝土结构的要求。     

水泥混凝土碳化的预测模型

混凝土碳化深度值是评价钢筋混凝土结构耐久性的一个重要指标。文中论述了混凝土碳化预测模型建立的方法,归纳了近年来各种混凝土碳化深度预测模型,分析了各种模型存在的问题。     

聚羧酸高效减水剂对混凝土抗碳化性能的影响

为研究聚羧酸高效减水剂对混凝土抗碳化性能的影响,试验采用不同水胶比、减水剂掺量的混凝土试件,在相对湿度分别为75%、54%的条件下碳化28d,测定碳化试件不同深度处碳化产物CaCO_3的含量,并绘制碳化产物CaCO_3含量和深度的曲线。试验结果表明:当水胶比小于或等于0.45,聚羧酸高效减水剂的掺入对低水胶比混凝土的碳化作用不明显;水胶比为0.50时,较低掺量减水剂对混凝土的碳化作用不显著,但掺量较高时(0.8%),对混凝土的碳化性能不利。     

基于随机性的混凝土碳化寿命预测

基于影响混凝土碳化深度的各类因素,提出了混凝土桥梁的碳化时变随机模型。现以混凝土碳化深度达到钢筋表面这一状态作为结构的耐久性失效的极限状态,建立混凝土桥梁碳化程度时变可靠度分析及剩余寿命预测模型,并现以福建一座服役中混凝土桥梁为例,进行碳化可靠度分析和剩余寿命评估。该方法得到的结论对实际桥梁的耐久性评价和桥梁日常维护决策提供了依据。     

基于灰色理论的混凝土碳化分析与预测

用灰色关联度对影响混凝土碳化的原因进行了研究,用建立的灰色预测模型GM(1,1)对混凝土的碳化深度进行了预测。通过与已知实测值的比较,证明该法是可行的。     

基于拟合优度检验-贝叶斯理论的生态混凝土碳化深度概率模型研究

针对生态混凝土碳化深度具有随机性的特点,提出基于拟合优度检验和贝叶斯理论相结合的方法进行生态混凝土碳化深度概率模型分析。采用拟合优度检验识别生态混凝土碳化服从的最优概率分布类型,采用贝叶斯理论对最优概率分布类型中的参数进行估计,在此基础上进行碳化可靠度分析。通过3组检测数据来说明基于拟合优度检验和贝叶斯理论相结合的方法在生态混凝土碳化深度概率模型研究和碳化可靠度分析中的应用过程。结果表明:与传统方法相比,基于拟合优度检验和贝叶斯理论相结合的方法进行生态混凝土碳化深度概率模型和碳化可靠度分析更加符合工程实际,便于工程应用。     

橡胶混凝土耐热性能及抗碳化性能研究

为了研究橡胶混凝土的耐热性能和抗碳化性能,通过试验研究了橡胶粉掺量和受热温度对混凝土质量损失和抗压强度的影响,以及橡胶粉掺量和碳化时间对碳化后混凝土碳化深度、和强度指标的影响。试验结果表明,随受热温度的升高和橡胶粉掺量的增大,质量损失逐渐增大,而抗压强度逐渐减小,其中当受热温度大于600℃时橡胶混凝土的耐热性能大幅降低;各橡胶粉掺量下抗压强度和受热温度之间有很好的线性相关性,其中加入橡胶粉后︱A︱增大,混凝土温度敏感性增强。橡胶粉对碳化深度、碳化后抗压强度和抗折强度的影响规律不明显,当掺量小于10%时,混凝土碳化主要发生在14 d之后,而当掺量大于20%时碳化从7 d开始加速;橡胶粉掺量越多,碳化后混凝土折压比越大,混凝土弯曲韧性越好。     

陕北地区低湿条件下混凝土碳化深度及影响因素研究

为深入分析导致混凝土碳化的各类因素,降低碳化的破坏作用,通过对陕北地区低湿条件下几座隧道的二次衬砌,桥梁的桥墩、承台、桥台的碳化深度进行测试,分析低湿环境下混凝土强度、龄期、光照、结构物位置与碳化深度的关系,得到适合该地区的碳化深度预测公式xc=0.312 51t和y=0.103t0.713。在降低混凝土碳化的不利影响方面,通过隔绝空气以及调整混凝土配合比,可以保证在密实度得到改善的混凝土中建立一个适度的高碱环境,以减少或避免碳化对混凝土耐久性的破坏。     

松花江大桥耐久性检测与碳化寿命预测

松花江大桥主桥采用大跨度预应力混凝土连续箱梁结构。对该桥的外观质量、混凝土强度、混凝土碳化深度及混凝土保护层厚度进行耐久性检测,并将检测结果进行分析,分析结果表明:该桥主要构件的混凝土强度实测值均满足原设计要求;桥墩混凝土的碳化深度测试值离散性较大,混凝土密实性存在一定差异;混凝土保护层厚度控制良好,主要构件的保护层厚度基本满足现行规范要求,且具有良好的统计规律。利用概率方法及可靠度理论对松花江大桥进行碳化耐久性分析和使用寿命预测,结合桥梁结构形式得到该桥的碳化寿命为107年。     

多因素影响下混凝土碳化实用随机概率模型研究

在已有碳化模型的基础上,利用大量工程实测结果和现有研究成果,考虑混凝土碳化过程的随机性,建立了包括结构受力状态、环境温度、湿度、混凝土质量和CO2浓度影响的预测混凝土碳化深度的随机概率模型。最后,通过工程实测数据对模型进行了验证分析。     

粉煤灰对混凝土碳化及氯离子侵蚀规律的影响

采用氯盐浸泡与碳化交替方式,研究了氯盐侵蚀与碳化条件下粉煤灰掺量对混凝土碳化及氯离子侵蚀规律的影响。结果表明:随粉煤灰掺量的增加,混凝土表层(0～8mm)碳酸钙含量呈降低趋势,而在较深范围内(10～40mm)碳酸钙含量呈增大趋势;粉煤灰掺量的增加扩大了混凝土碳化深度;碳化条件下,随粉煤灰掺量的增加,混凝土表层氯离子含量增大,氯离子含量峰值向内迁移;在碳化影响范围内,随粉煤灰掺量的增加,混凝土结合氯离子含量呈降低趋势,而在未受碳化影响范围内,粉煤灰的掺入提高了混凝土结合氯离子含量。     

CO2排放、气候变化及其对混凝土结构开始腐蚀时间和时变可靠度评估的影响

基于改进的碳化深度预测模型,结合IPCC预测数据,研究了气候变化(CO2浓度)的规律及其对混凝土结构的碳化损伤影响.由于概率预测模型能够考虑环境、结构尺寸、保护层厚度和劣化机制的不确定性和变异性,提出了时变可靠度模型来计算混凝土结构在多种CO2排放策略作用下将来100年内的开始腐蚀概率.研究表明:在最高CO2排放策略下的开始腐蚀概率比其在最好CO2排放策略下高4.6倍;大多数混凝土结构在服役期存在碳化腐蚀损伤现象,将来需要大量的维修和维护工作;如果最高CO2排放策略在将来发生,混凝土保护层设计厚度需要提高3-15 mm以降低混凝土结构的开始腐蚀概率和减少腐蚀损伤.     

密封防水剂改善水泥混凝土性能的试验分析

为提高水泥混凝土的耐久性,采用密封防水剂对混凝土进行养护和加固,从混凝土吸水率、抗压强度、抗碳化深度、耐磨耗性能和抗盐冻试验等方面进行对比试验.试验结果表明:刷涂密封防水剂后混凝土吸水率由2.32％降低至0.94％,混凝土试件的抗压强度有一定程度的增加;试件7d碳化深度降低51.8％;混凝土表层耐磨度降低46.8％;试...     

RC桥梁碳化腐蚀下的开裂风险、耐久性和全寿命成本分析

基于改进的碳化深度预测模型,利用最新的CO<,2>浓度数据,发展了时变可靠度模型计算混凝土结构在碳化腐蚀下的开裂概率.建立概率模型可以考虑CO<,2>浓度、扩散过程、劣化机理、钢筋的位置、保护层深度、腐蚀电流的随机性和不确定性.计算了不同耐久性设计状态下和不同的锈胀开裂宽度准则下在碳化腐蚀作用下的开裂风险.建立了全寿命...     

公路隧道低水胶比衬砌混凝土碳化耐久性预测与分析

在对某隧道衬砌混凝土进行微细观结构参数和自然碳化深度测定的基础上,提出了考虑隧道内部高浓度二氧化碳影响的衬砌混凝土自然碳化速度数值预测方法。采用所提出的基于微细观结构参数的自然碳化模型对所研究的公路隧道衬砌混凝土自然碳化进程进行了预测分析,并将衬砌混凝土服役1年自然碳化深度数值计算结果 0.4 mm和预制现场取样的管片混凝土自然碳化试验结果 1 mm进行对比分析。结果表明,两者还是相对比较符合的,因此可以判定所提出低水胶比混凝土自然碳化速度预测模型可以用于对同类型公路隧道衬砌混凝土自然碳化性能进行预测分析。预测分析结果表明,在考虑服役隧道高浓度二氧化碳影响的条件下,该低水胶比公路隧道衬砌混凝土的自然碳化速度相对较慢,其10年自然碳化深度仅为1.5 mm,15年自然碳化深度进展不明显,而其在服役100年时的自然碳化深度小于15 mm。因此,该自然碳化速度数值预测方法可以为预测评估高浓度二氧化碳条件下隧道低水胶比衬砌混凝土的抗碳化性能提供了技术支持。     

硅烷浸渍混凝土性能研究和在加蓬PO项目中的应用

依托非洲加蓬PO项目,采用毛细吸水、碳化和RCM抗氯离子渗透等试验方法,研究硅烷浸渍混凝土性能,并根据试验结果开展了硅烷浸渍施工。结果表明:采用硅烷浸渍处理后混凝土的毛细吸水系数、碳化深度和RCM抗氯离子渗透系数均大幅度降低,并且随着硅烷涂刷层数的增加,逐渐降低;硅烷浸渍层数为2层时,其毛细吸水系数、碳化深度和RCM抗氯离子渗透系数下降较为明显,硅烷浸渍层数增至3层时,其下降幅度较小,从施工便捷和成本角度考虑,建议硅烷浸渍层数为2层;项目硅烷浸渍施工效果较好,显著提高了混凝土耐久性。     

海洋环境中氯离子侵蚀与混凝土碳化诱发钢筋锈蚀失效概率的对比分析

提出了混凝土抗氯离子侵蚀和混凝土碳化概率模型。从混凝土结构部位、混凝土桥梁距海岸线距离、混凝土质量等角度对处于海洋环境中的混凝土桥梁因氯离子侵蚀和混凝土碳化而诱发钢筋腐蚀的概率进行对比分析,结果表明在海洋环境中混凝土桥梁各部位由于氯离子侵蚀而导致的失效概率远大于混凝土碳化导致耐久性失效概率。距海岸线距离、混凝土质量也是重要的影响因素。随着距海岸线距离的增加以及混凝土质量降低,氯离子诱发耐久性失效概率与碳化失效概率比值明显减小,混凝土碳化诱发钢筋锈蚀的权重增加。     

原位纳米SiO2防护剂对水泥砂浆防护效果的试验研究

为阻止空气中CO2渗入混凝土以提高其耐久性能,在试件表面采取涂刷由正硅酸乙酯(TEOS)、乙醇和水配制成的纳米SiO2防护剂的方法,待充分反应后,测试试件吸水率和碳化深度并对试件横断面进行显微硬度检测。试验结果表明:1)不同配合比的防护剂均可降低砂浆吸水率和碳化深度,当防护剂配比为乙醇∶水∶TEOS=4∶1∶3时防护效果最明显,其中吸水率可降低73%,碳化深度至少降低50%;2)根据显微硬度以及碳化试验结果,试件表层硬度随着防护剂的渗入逐渐提高,其有效作用深度为1 mm-2 mm。结论是原位纳米SiO2防护剂可用于混凝土表层防护,可提高结构的耐久性。     

纳米偏高岭土对混凝土耐久性能的影响

通过将不同替代量下的纳米偏高岭土掺入混凝土,研究其对混凝土经受腐蚀后的力学强度、断裂特征及混凝土的碳化性能、疲劳性能等耐久性能的影响,得到以下结论：纳米偏高岭土能够显著提高混凝土抵抗酸雨腐蚀的能力,降低力学强度损失速率及损失率,并降低断裂韧度损失率及断裂能损失率,80次腐蚀循环后,其改性混凝土抗压强度损失率均较基准组减少15%左右,抗弯拉强度损失率能够降低约10%以上,断裂韧度损失率及断裂能损失率均较基准组减少30%以上。同时纳米偏高岭土能够提高混凝土抗碳化能力,在28 d龄期内,纳米偏高岭土能够明显降低混凝土的碳化深度,并将混凝土的碳化等级提升1级,6种掺量的纳米偏高岭土均可在28 d龄期时降低混凝土20%以上的碳化深度。纳米偏高岭土的掺入同样能够对混凝土的疲劳寿命有显著的提升作用,0.5、0.65、0.8应力水平下,7%及8%掺量的纳米偏高岭土可提升混凝土1倍以上的疲劳寿命。