隧道混凝土衬砌结构的耐久性与保护层厚度研究

针对公路隧道混凝土衬砌结构耐久性损坏问题,在介绍隧道环境条件与衬砌耐久性损伤成因、分类的基础上,提出衬砌保护层厚度确定方法,为延长隧道使用寿命提供有效手段。     

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。     

基于承载能力劣化的简支T梁桥寿命预测研究

为了更准确地预测混凝土简支T梁桥的剩余使用寿命,基于混凝土碳化、钢筋锈蚀模型,考虑了混凝土强度的经时变化、钢筋的时变锈蚀量、钢筋和混凝土的协同工作能力降低系数,研究了混凝土简支T梁桥的承载能力劣化规律,并根据某实际桥例建立有限元模型以承载力极限为准则分析该T梁桥剩余使用寿命与承载能力劣化的关系。研究表明:混凝土被碳化是钢筋发生锈蚀的前提,钢筋开始锈蚀的时间为混凝土保护层减掉碳化残量后的完全碳化时间;混凝土保护层开裂前钢筋锈蚀速度缓慢,混凝土强度衰减是承载力下降的主导因素,保护层开裂后钢筋锈蚀速度较快,加速了结构承载力的下降;当锈蚀量超过0.3mm后,钢筋锈蚀对承载力的影响逐渐减小;当结构承载力随着材料劣化而下降到承载力极限时,标志着结构使用寿命的终结。     

钢筋混凝土保护层的重要性及控制措施

钢筋保护层厚度偏差超标是混凝土质量通病的主要表现,直接影响混凝土结构工程的耐久性和安全性,降低了结构可靠性和有效使用年限。交通运输部在2009年将保护层厚度偏差超标列为钢筋混凝土实体质量重点治理内容,要求通过质量通病治理活动形成一批较为成熟的混凝土质量有效控制的工艺、工法,降低保护层厚度偏差,提高保护层厚度的合格率,提高混凝土结构物的耐久性、安全性和可靠性,保证其在设计使用年限内安全、可靠。钢筋的混凝土保护层厚度在工程质量中占有很重要的地位,直接影响着混凝土结构工程的耐久性和安全性,在钢筋混凝土构件施工中应采取有效控制措施,保证保护层厚度的准确性。根据多年的工程实践,提出了在施工中控制好钢筋混凝土保护层厚度的几点措施。     

衬砌保护层缺陷对隧道耐久性的影响及处置技术

贵广客专某隧道钢筋混凝土衬砌个别地段出现保护层不足的质量缺陷,分析了混凝土保护层厚度不足的原因及其对隧道衬砌承载力和隧道结构耐久性的影响,提出了采用高分子树脂化学胶涂层的整治措施,保证了隧道结构耐久性,取得了良好效果。     

隧道二次衬砌钢筋保护层厚度质量控制要点

某隧道二次衬砌钢筋保护层厚度合格率75%,衬砌钢筋定位不准、测量不到位、混凝土坍落度大、施工人员质量意识差是影响二次衬砌钢筋保护层质量的主要因素。通过调查分析,制定了相应的处置方案,解决了二次衬砌钢筋保护层厚度质量缺陷,提高了外观质量。     

混凝土结构耐久性影响及解决措施

提高混凝土自身的耐久性能,有效地阻止腐蚀性介质的渗入,是解决混凝土结构耐久性的前提和基础。混凝土的耐久性主要取决于混凝土的材料组成,其中水灰比、水泥质量、强度等级均对耐久性有较大影响影响。因此,采取合理的结构设计和配筋,选用合格的原材料,设计最佳的保护层厚度及有效地控制混凝土结构开裂的措施,都将有效地提高混凝土结构的耐久性。     

氯盐侵蚀隧道结构寿命预测及耐久性技术研究

在考虑氯盐侵蚀条件下,分析了隧道结构耐久性寿命组成及寿命预测方法,提出了隧道结构耐久性技术措施。采用全周期寿命分析方法对各种耐久性技术措施的经济敏感性进行了分析,结果表明：适当增加钢筋保护层厚度可在不增加工程造价的基础上使隧道结构耐久性提高,掺入硅灰和钢筋阻锈剂的耐久性防护措施具有明显的经济效益。应用研究表明：对隧道结构临界氯离子含量取Ccr=05％和锈胀开裂寿命取Tp=6a在工程应用中可行。     

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。     

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。     

钢纤维混凝土在公路工程中的应用

钢纤维混凝土是近十几年发展起来的一种复合材料,具有良好的材料性能。与普通混凝土相比,钢纤维混凝土抗拉、抗弯强度及耐磨、耐冲击、耐疲劳和抗裂等性能都可以得到不同程度的提高。因此,钢纤维混凝土作为一种新的复合材料,既可以改善路面的使用性能,又可以延长路面的使用寿命,可以广泛应用于道路、机场跑道、桥面铺设和隧道衬里等工程中。     

复工隧道初衬病害缺陷对其安全性的影响分析

在对停工时间长达5年的某高速公路隧道初衬进行病害检测的基础上,建立了合适的隧道初衬病害缺陷数值分析模型,对隧道V级围岩段初衬结构中4种缺陷病害(钢拱架锈蚀、喷射混凝土厚度不足、初衬背后存在空洞及喷射混凝土开裂)的安全影响进行了模拟。分析结果表明:1隧道初衬结构在病害缺陷部位出现应力集中现象,4种缺陷病害发展都会引起初衬结构最大主应力的增大;2初衬结构拱顶部位的钢拱架锈蚀、喷射混凝土厚度不足及喷射混凝土开裂病害缺陷的发展会引起拱顶沉降变形增加,初衬拱顶背后存在空洞会引起拱顶沉降量减小;3不同程度的隧道初衬结构病害缺陷对初衬结构安全系数的影响是非线性的,喷射混凝土厚度不足和喷射混凝土开裂病害缺陷程度严重时,会造成初衬结构的安全系数低于规范值。     

浅谈桥梁混凝土的使用寿命

就桥梁混凝土的使用寿命问题,从桥梁施工的防排水工程、保护层厚度、预加应力、灌浆工艺等方面进行阐述,以说明这些施工程序(工艺)对桥梁混凝土耐久性的影响。     

地质雷达隧道衬砌缺陷探测精度研究

由于各种因素影响,国内大多数隧道衬砌都存在着不同程度的病害,诸如衬砌不密实、含有空洞、钢筋保护层厚度不足、钢筋外露等。其中,衬砌病害是隧道最常见的病害类型,对隧道结构稳定有重要的影响。考虑到实际工程中影响隧道衬砌结构稳定性的因素,利用地质雷达对隧道衬砌进行检测,对检测数据进行分析和高质量解译,并采集数据中的其他影响因素。通过提高隧道衬砌厚度和隧道衬砌缺陷的检测精度,准确定位隧道衬砌缺陷位置。     

道床板钢筋锈蚀的细观力学影响

为探究钢筋锈蚀对双块式无砟轨道道床板混凝土的影响,建立了道床板混凝土细观尺度力学模型,研究了钢筋锈蚀时不同钢筋直径、间距、保护层厚度的道床板受力性能及损伤破坏模式,分析了列车荷载和温度荷载对锈胀钢筋混凝土道床板力学性能的影响. 研究结果表明:钢筋锈蚀引起的道床板开裂模式主要与钢筋保护层厚度有关,与钢筋直径和间距关系小;道床板内部裂缝贯通时的锈胀位移随着钢筋间距的增大而增大,当保护层厚度为60 mm,钢筋间距为120 mm时,61.2 μm的钢筋锈胀位移就会引起道床板内部裂缝贯通;列车荷载对锈蚀后的道床板损伤影响小,且会使道床板受力趋于均匀;整体降温30 ℃和负温度梯度荷载均会使锈胀道床板拉伸损伤进一步明显增大,在道床板水平及垂向产生贯通裂缝;整体升温30 ℃和正温度梯度荷载作用对锈胀道床板损伤影响小.      

钢筋混凝土保护层厚度控制技术研究

混凝土保护层厚度对钢筋混凝土的耐久性、钢筋与混凝土的粘结锚固性能都有重要影响。保护层过薄,不但会导致钢筋提早生锈而加快锈蚀发展速度,而且会使钢筋周围的混凝土由于钢筋的粘结滑移所引起的裂缝很容易发展到构件表面,形成沿纵向钢筋的裂缝。同时,保护层过薄,还会使混凝土结构由于混凝土自收缩而造成沿钢筋方向的纵向裂缝或形成裂缝薄弱面,即混凝土虽未产生裂缝,但已经形成了混凝土抗拉薄弱区,以后会由于受外力而出现裂缝,从而进一步加快钢筋的锈蚀和由于粘结滑移造成的裂缝的形成。但保护层过厚,在硬化过程中,其收缩应力和温度应力得不到钢筋的控制,很容易产生裂缝,削弱混凝土保护层的作用,另外构件自重增加,有效截面减小,承载力也随之下降,同时构件裂缝宽度也将增加。因此,确定合理的保护层厚度是很必要的。     

海港高桩码头混凝土耐久性的分析

根据海港高桩码头结构检测结果,认为氯离子、混凝土质量均匀性和保护层厚度、构件受力产生的裂缝是影响混凝土耐久性的因素.提出提高混凝土的质量、优先采用预制构件、从设计上控制裂缝开展宽度和推行纤维混凝土等有效措施.     

损伤混凝土构件中钢筋界限锈蚀量的研究

研究了混凝土的徐变和混凝土的非线性性质,研究损伤混凝土构件中钢筋界限锈蚀量,用有限元软件ANSYS对钢筋锈胀效应进行了非线性有限元分析.计算表明:保护层厚度与钢筋直径的比、混凝土的强度是影响混凝土保护层开裂时钢筋锈蚀深度(界限锈蚀深度)的重要因素.比值越大,界限锈蚀深度越大;混凝土的强度越大,界限锈蚀深度越大.     

钢筋与粗骨料超高性能混凝土粘结性能试验研究

为了研究含粗骨料超高性能混凝土（UHPC）与带肋钢筋的粘结性能,对6组钢筋-粗骨料UHPC中心拉拔试件进行了加载测试,研究了钢筋直径、保护层厚度、粘结锚固长度对粘结应力的影响,基于厚壁圆筒理论和拉梅解答分析了保护层厚度的影响. 采用回归分析的方法得到了极限粘结应力的计算公式,并采用其他文献的试验结果验证了该公式的有效性. 研究结果表明:粗骨料UHPC与钢筋的粘结锚固破坏模式与活性粉末混凝土（RPC）相似,有“刮犁破坏”和“劈裂破坏”两种模式;粗骨料UHPC所需钢筋的最小保护层厚度略大于RPC,粘结锚固长度与RPC相近;保护层厚度、粘结锚固长度存在相互影响,粘结锚固长度足够时可适当减小保护层厚度;提出了带肋钢筋在粗骨料UHPC中保护层厚度和锚固长度的建议值.      

基于粒子群算法优化Kriging模型的 桥梁钢筋锈蚀可靠度分析

桥梁结构在不利影响因素作用下性能会受到影响,对桥梁的可靠性进行分析具有重要意义。对桥梁钢筋锈蚀开裂可靠度计算方法进行研究,首先,结合实际测试数据提出了基于粒子群算法优化Kriging模型的方法,以解决钢筋锈蚀和保护层开裂与各主要影响因素(钢筋直径、混凝土抗压强度、保护层厚度和沿筋方向裂缝宽度)间的不确定关系。其次,建立了钢筋锈蚀正常使用极限状态的功能函数,并利用Monte-Carlo方法计算桥梁钢筋锈蚀适用性的失效概率和可靠度。结果表明:通过粒子群算法优化后构建的Kriging模型能够更准确地预测钢筋锈蚀程度;桥梁钢筋锈蚀可靠度指标随着钢筋直径、混凝土抗压强度和保护层厚度的增加而增加,随裂缝宽度的增加而减少。