盐湖地区建筑混凝土自由氯离子扩散系数三维自然扩散法探讨

本文通过察尔汗盐湖地区易溶盐试验数据,结合盐渍土特性及其对混凝土构造物的腐蚀机理,论述了混凝土三维自然扩散法的理论基础,并提出盐溶液浸泡法(美国)和高浓度盐溶液浸泡法(北欧)2种自然扩散试验法理论缺陷,综合分析混凝土立方体三维自然扩散试验试件、样品制作及试验方法,并给出混凝土的氯离子三维扩散模型、总氯离子浓度的酸溶试验法、自由氯离子浓度的水溶法以及氯离子表观扩散系数D的试验数据处理,希望对提高混凝土氯离子侵蚀扩散试验的精确性提供有益参考。     

渗漏水对隧道管片接头氯离子侵蚀劣化的影响研究

海底盾构隧道管片接头易发生渗漏水而加速衬砌结构侵蚀劣化。文章考虑管片内海水渗透、氯离子侵蚀及渗漏水等,建立了海底隧道管片接头渗漏-侵蚀数值计算模型,分析了不同外水压及不同接缝渗水量等工况下管片接头氯离子侵蚀运移规律及影响。结果表明:接缝渗漏水导致临近区域渗流场分布形态改变,孔隙水压增大,且外水压的影响作用大于渗水量;接缝渗漏水加重管片接头内侧混凝土侵蚀,外水压越大,其劣化增幅越明显,而渗水量大小的影响可忽略不计;外水压的增大提高了钢筋表面离子含量,使得离子分布不均匀性减小,缩短了钢筋达到临界离子浓度时间,仅外水压较小时渗水量增大可提高同一时间内钢筋表面离子含量;渗漏水状态下,离子运移轨迹向接缝面靠拢,渗水量越大,接缝处离子运移曲线轨迹越密集。     

地铁隧道管片裂缝修补后的抗侵蚀性能研究

地铁隧道管片在生产、施工和运营过程中均可能产生裂缝,而管片裂缝修补后的耐久性优劣直接影响隧道安全。文章通过模拟地铁管片裂缝,采用氯离子渗透试验和硫酸盐侵蚀试验,研究了新型修补材料NR修补不同管片裂缝后的抗侵蚀性能,并与常用环氧树脂修补材料EC进行了对比分析。结果表明:采用NR修补不同管片裂缝后其抗Cl-渗透性均明显提高,其中对C60混凝土管片修补效果好于C50混凝土管片;对掺聚丙烯纤维管片的修补效果好于未掺聚丙烯纤维的管片;对PFC50和C60混凝土管片的修补效果要优于EC材料。采用NR修补后管片的抗硫酸盐侵蚀能力略有下降,C60混凝土管片修补后的抗硫酸盐侵蚀的抗压和抗折强度降幅均较C50混凝土管片的小,且抗压强度修复效果优于抗折强度;掺聚丙烯纤维管片裂缝修补后的抗硫酸盐侵蚀的抗压和抗折强度降幅均较未掺聚丙烯纤维管片的小,且抗压强度修复效果优于抗折强度;对C50和PFC50混凝土管片抗硫酸盐侵蚀的抗压强度的修补效果要优于EC材料,且对3种混凝土管片抗硫酸盐侵蚀的抗折强度的修补效果均要优于EC材料。     

侵蚀环境和荷载耦合作用下盾构管片氯离子扩散规律试验研究

文章针对盾构隧道赋存环境及结构受力特点,构建了氯盐侵蚀环境和结构荷载耦合作用下的盾构管片结构单侧一维侵蚀试验方法;研发完成了相应的人工环境模拟试验装置,并进行了侵蚀试验;探讨了侵蚀环境氯离子浓度、侵蚀时间和荷载水平对氯离子入侵及其含量分布规律的影响。结果表明:随着环境中氯离子浓度的提高以及侵蚀时间的延长,混凝土保护层中的氯离子含量逐渐增加;同时,外荷载的存在改变了结构混凝土内部的孔隙特征,直接影响了氯离子的入侵,表现为拉应力有利于氯离子入侵,而压应力则相反。     

金山港大桥耐久性维护技术研究

金山港大桥耐久性病害现状主要是由于海洋环境中氯离子侵蚀造成,同时与结构混凝土质量离散性较大、局部混凝土保护层过薄密切相关;根据建立的混凝土桥梁结构抗氯离子侵蚀可靠度模型,对金山港大桥抗氯离子侵蚀性能进行了预测.结果表明,处于浪溅区和水位变动区的混凝土柱,已经接近甚至达到抗氯离子侵蚀耐久性极限状态;根据现状检测和预测结果,对金山港大桥的梁板、盖梁和柱大气区采取浸渍硅烷进行表面防护,对浪溅区柱采取喷涂渗透型阻锈剂和浸渍硅烷相结合的方式进行防护,对水位变动区柱采取挖除氯离子含量高的混凝土、用抗氯离子侵蚀性能较高的具有微膨胀性能的含钡硫铝酸盐混凝土进行修补并适当增大柱截面的方法进行维护.     

不同腐蚀情况下PC结构可靠度分析

为探究不同腐蚀情况对预应力混凝土梁桥结构抗弯承载力的可靠度影响,通过考虑碳化和氯离子侵蚀情况,结合相应的抗力模型,以一座（37+70+37）m三跨预应力混凝土连续刚构箱梁桥为例,采用蒙特卡洛模拟方法计算了该梁桥在100年设计期内的失效概率,并进行参数分析。结果表明,氯离子侵蚀作用对混凝土结构的影响较大;不同保护层厚度下氯离子侵蚀作用对结构的影响较大,且混凝土强度的变化下碳化腐蚀对结构的影响较大。     

路基平衡湿度的分布规律及影响因素研究

文章为分析不同因素对路基内部的平衡湿度分布和演化规律的影响,基于Darcy定律、Fick理论和Fourier扩散公式,采用VADOSE/W软件,模拟了15 a内长期气候条件下路基内部湿度平衡的动态变化过程,通过现场监测和规范计算评估了数值模拟结果的可靠性和准确性,并针对路堤高度、边坡坡度及地下水位三大影响因素,分析路基内部土体含水量随时间的演变规律,为路基的设计与施工提供理论依据和技术支持。     

隧道衬砌混凝土抗硫酸盐侵蚀耐久寿命预测模型研究

文章通过对硫酸盐侵蚀机理的分析,得出了自然劣化衰减方程;并根据规范中规定的混凝土强度耐蚀系数低于75%时混凝土寿命到期的基本原则,建立了混凝土抗硫酸盐侵蚀的耐久寿命预测模型;同时选取主要参考点建立了硫酸根质量浓度、水胶比、矿物掺合料掺入种类和掺量,以及不同养生方式的影响系数函数。综合考虑这些因素对衬砌混凝土耐久性的影响,得出了混凝土抗硫酸盐侵蚀的寿命预测方程,并对各种胶凝材配方混凝土的耐久寿命进行了预测。预测结果表明,多元复掺胶凝材对混凝土的抗硫酸盐侵蚀具有良好的效果,考虑多因素的混凝土寿命预测模型简单实用。     

深层调蓄排水盾构隧道管片接头预埋件抗拉试验三维数值模拟研究

文章基于上海市深层调蓄排水盾构隧道管片接头预埋件抗拉试验进行数值模拟,研究适用于该隧道管片接头力学性能分析的数值方法。通过应用混凝土塑性损伤模型及非线性弹簧,建立了考虑接头预埋件的复杂形状和混凝土与锚筋粘接滑移作用的三维精细化数值模型。另外,单独建立三种不同精细化程度的预埋件模型并进行简单加载,通过比较计算结果并综合考虑计算花费时间与计算精度,确定了整体模型中所采用的预埋件简化形式。混凝土与锚筋之间采用非线性弹簧约束模拟钢筋与混凝土之间的粘结滑移作用,并且建立了锚筋与混凝土之间采用绑定约束和面-面接触的对比模型,三类模型均按照试验工况进行加载,并将数值计算结果与试验结果对比。结果表明,相比较于"面-面接触模型"及"绑定约束模型",考虑钢筋混凝土粘结滑移作用的"非线性弹簧模型"与试验结果更加吻合,模型也能很好地反映结构的破坏模式,本文采用的三维精细化建模方法适用于该类纯拉拔试验。     

考虑氯离子侵蚀作用的桥梁结构时变可靠度分析

文章以某35 m预应力钢筋混凝土T梁为例,研究了不同氯离子侵蚀程度下桥梁结构的时变可靠度与失效概率的发展规律,分析了氯离子对钢筋混凝土结构的侵蚀机理,推导了侵蚀作用下的钢筋锈蚀模型,通过BP神经网络建立了钢筋混凝土模型在服役年限内的氯离子侵蚀预测模型,并设计了时变可靠度求解流程。结果表明:不同侵蚀程度下结构时变可靠度指标均呈现出明显下降趋势,失效概率明显增长;轻度腐蚀作用下,结构服役100年后可靠度指标仍>3.5,失效概率<0.001,而重度腐蚀作用下,结构服役40年后可靠度指标<1.0,失效概率接近1.0,需要及时介入维修加固措施以保障桥梁安全运营。     

管片耐腐蚀涂层材料试验研究

海绵城市污雨水合流隧道面临地下水和内部蓄积雨污水的双重考验。对隧道衬砌管片耐腐蚀涂层进行研究,研究设计了混凝土循环机,通过模拟循环试验对耐腐蚀涂层进行多维度试验分析,验证了多种可用于混凝土管片上的耐腐蚀涂层在不同腐蚀溶液中的性状变化。     

多功能复合超细粉在东营黄河公路大桥中的应用研究

东营黄河公路大桥根据工程实际情况,为防止氯离子、硫酸根离子对混凝土的侵蚀以及混凝土碱集料反应,在混凝土中掺加超细粉,取得了良好效果,提高了混凝土的耐久性.     

心圩江桥结构耐久性分析

文章以南宁市心圩江桥为研究对象,对该桥外观、混凝土强度、混凝土保护层厚度、混凝土碳化深度及钢筋锈蚀电位进行了检测,并基于检测数据及桥梁所在地的大气环境参数,利用混凝土碳化模型预测分析了桥梁主要受力构件的剩余碳化寿命。     

盾构隧道预应力管片的两维有限元数值模拟与分析

针对预应力混凝土管片这一新型的盾构隧道衬砌结构进行了模型试验研究,介绍了利用有限元方法进行模拟计算的过程,采用不同的接头力学模型对其整环试验进行了两维模拟,在与试验结果分析比较的基础上,得出合适的模型参数,为预应力管片用于设计和施工奠定了基础。     

大断面跨海盾构隧道结构设计与参数分析

为获得精细、合理化的大断面盾构隧道结构设计方法,文章依托某大断面跨海隧道工程,对其结构选型和结构参数进行了分析。从管片拼装方式与分块、管片连接方式、管片材料等方面,分析了管片结构的选型方法;从计算模型的选取、计算工况与荷载的确定、参数的选取、计算结果等方面,分析讨论了管片横断面和隧道纵向结构的数值模拟计算方法及其适用性。结果表明:采用梁-弹簧模型、均质圆环模型计算管片横断面时所得的内力分布并不相同,在实际设计中应以前者计算结果为主,后者进行复核;在地基变化剧烈处,盾构隧道易出现较大的纵向弯矩和管片环间剪力,可通过采用设置变形缝、硬岩破碎等方式予以处理。     

海相地层地铁盾构隧道钢筋钢纤维混凝土管片可靠度研究

地铁盾构隧道管片材料的选取决定了管片性能与结构的整体安全度与可靠度,钢纤维混凝土材料在抗裂、抗震、抗疲劳、抗冲击等方面具有比普通混凝土更好的力学特性。为此,文章针对深圳地区海相地层地铁盾构隧道管片衬砌,基于可靠度理论,在混凝土材料中加入钢纤维,优化配合比设计,并通过系列试验开展了钢筋钢纤维混凝土管片可靠度研究。结果表明:(1)在盾构隧道不出现大变形的前提下,以少配筋加钢纤维混凝土管片为最佳选择方案;(2)在配筋率相同时,少筋加钢纤维混凝土管片比原配筋混凝土管片具有更高的可靠度,且受钢纤维的掺量、品种、形状和长径比等因素综合影响;(3)钢筋钢纤维混凝土管片能极大提高盾构隧道管片衬砌结构的可靠度指标,满足海相地层地铁隧道结构耐久性的安全标准。     

钢筋混凝土桥梁病害检测

针对桥梁混凝土的碳化、氯离子侵蚀、碱—骨料反应、钢筋锈蚀等典型病害,分析了病害对桥梁安全性的影响,提出加强检测养护,能够有效减少桥梁病害的发生。     

水性环氧/氟碳双层体系对海洋环境桥梁混凝土的防腐性能研究

针对海洋环境桥梁混凝土表面腐蚀防护问题,文章通过制备以丙烯酸改性水性环氧树脂为底层,氟碳为面层的双层防腐体系,以吸水率测试、附着力、氯离子渗透、暴晒试验研究其吸水性、附着强度、抗氯离子渗透能力、耐老化性。结果表明:涂装后的混凝土试件吸水率≤1%;涂膜与基材之间的附着强度5 MPa;在电通量法氯离子渗透试验中,6h总导电量为1 636.1C,混凝土导电性由高等级降为低等级;经过6周的曝晒试验,涂膜未见明显老化。研究结果说明制备的双层防腐涂料可有效减少氯离子对混凝土的长期侵蚀并延长海洋环境桥梁混凝土结构的使用寿命。     

含超细矿物掺合料快硬混凝土抗侵蚀性能分析

为了研究超细矿物掺合料对快硬混凝土抗侵蚀性能影响,文章通过浸泡抗侵蚀试验,以抗折强度和抗侵蚀系数为指标,研究超细矿物掺合料掺量、不同侵蚀溶液种类、不同侵蚀龄期对快硬混凝土抗侵蚀能力的影响,测试了在浓度分别为5%NaCl、5%MgSO4、5%Na2SO4溶液环境下,不同超细矿物掺合料掺量快硬混凝土的力学性能,并探讨了快硬混凝土受侵蚀机理。结果表明：在不同种类侵蚀溶液养护制度下,超细矿物掺合料掺量为5%～10%时,可以明显提高快硬混凝土各龄期的抗折强度;快硬混凝土受侵蚀是一个复杂的物理化学过程,不同种类侵蚀溶液对快硬混凝土抗侵蚀系数的影响不尽相同;不同龄期快硬混凝土侵蚀破坏的主导机制不一样。     

盾构隧道管片接头抗剪力学性能研究

通过对南京长江盾构隧道环向管片接头进行的三组原型抗剪(无螺栓剪切、有螺栓逆剪和有螺栓顺剪)加载试验,分析研究了管片接头在剪力作用下的受力、变形和破坏特征,给出了管片接头混凝土接触面的静摩擦系数,得到了接头剪力主要由混凝土接触面承担、破坏形式为连接斜螺栓剪切延性破坏的结论。通过对管片结构的有限元数值模拟计算得出:接头处的剪力与轴力比小于接缝面的摩擦系数,管片不会发生相互错动,结构是稳定的。