海洋环境下混凝土桥梁结构抗氯离子侵蚀耐久寿命预测

氯离子临界浓度是研究海洋环境下混凝土结构耐久性的一个重要参数。文章通过对烟威路沿线海洋环境中桥梁氯离子浓度、混凝土保护层厚度、锈蚀电位、电阻率等与结构耐久性相关的技术指标的检测,确定了该沿线环境下钢筋混凝土桥涵在大气区、浪溅区和水位变动区混凝土中诱发钢筋腐蚀的氯离子临界浓度,在此基础上,提出了利用钢筋表面氯离子浓度检测值预测结构抗氯离子侵蚀耐久寿命方法。     

金塘大桥浪溅区混凝土结构的裂缝控制

针对海洋环境下浪溅区腐蚀作用等级高、常规温控措施较难实施的特点,对全桥浪溅区的大体积混凝土裂缝控制措施进行了统筹规划,依据混凝土构件尺寸、方量和施工期,在仿真计算的基础上,采取优化配合比、通冷却海水、优化结构设计和精细化养护、全程温度监测等措施.现场实施情况表明,采取上述措施后有效地避免了浪溅区混凝土结构的温度裂缝.     

Field Exposure Test of Different Anticorrosion Technologies for Marine Concrete Structure

采用不同防腐技术制作长期暴露试件,试件放置在青岛海湾大桥常规暴露实验站进行暴露试验,以研究不同防腐技术在北方微冻海洋环境中的防护性能.研究表明:经过1 a暴露试验,涂层、聚脲试件外观无明显变化,与混凝土表面的粘结强度大于2.0 MPa,且试件内部均未受到氯离子的侵蚀,防护效果良好;硅烷浸渍试件内部有一定浓度的氯离子积聚,但相比空白试件,浸渍硅烷混凝土不同深度的氯离子浓度约为空白试件同深度的50％,且浪溅区降低效果更显著.浸渍硅烷能够减少氯离子对混凝土的侵蚀.     

海洋环境下混凝土中氯离子传输规律

为了解决海洋环境下混凝土结构过早腐蚀,达不到服役寿命的问题,通过对海洋环境下不同腐蚀区域、不同暴露时间的混凝土结构进行氯离子质量分数检测,研究了海洋环境下混凝土在不同区域、不同侵蚀时间的氯离子传输规律。结果表明:海洋环境下当侵蚀时间一定时,混凝土的氯离子质量分数由高到低依次为水下区、潮汐区、大气区,但潮汐区的混凝土外观损伤比水下区严重;当腐蚀区域相同时,混凝土中的氯离子质量分数随腐蚀时间的增加而增大,并随深度的增加而减小,最后趋于稳定;在腐蚀时间和腐蚀区域都相同的条件下,混凝土的抗氯离子侵蚀能力随水灰比的增大而减小。     

外加剂氯离子含量试验影响因素分析

混凝土是现代建筑工程使用最为广泛的材料,通过在混凝土中添加外加剂来改善其工作性能。外加剂中氯离子含量的多少会严重影响混凝土性能,所以混凝土中必须严格控制外加剂的氯离子含量。本文针对氯离子含量试验检测结果误差偏大、数据偏离的影响因素进行分析,提出一些改进的方法和建议。     

滨海大桥混凝土结构耐久性检测与评估

针对日照沿海1994年建成的付疃河旧桥和小海河旧桥的服役环境条件进行分析,测试了桥梁混凝土结构的强度、保护层厚度、碳化深度和游离氯离子浓度。研究结果表明:桥梁混凝土保护层厚度不足是导致其耐久性损伤的一个重要原因。对于潮差区和浪溅区桥梁混凝土,氯离子渗透导致钢筋锈蚀是其破坏的主要原因。对于大气区桥梁混凝土,碳化是导致混凝土破坏的主要原因。     

海洋环境下不锈钢筋耐腐蚀性能研究

海洋环境下混凝土中钢筋的锈蚀问题是结构耐久性损伤最主要的原因。通过分析氯盐对钢筋的锈蚀机理以及钢筋防腐的各种方法,提出研究使用不锈钢筋的重要性并通过盐雾试验和干湿循环试验模拟海洋浪溅区及水位变动区对S32304不锈钢筋的耐腐蚀性能进行了试验研究。结果表明:不锈钢筋具有良好的抗氯盐腐蚀能力,其所允许的氯离子限值要远高于普通碳素钢筋;用不锈钢筋代替普通碳素钢筋对延长结构的使用寿命、提高沿海地区结构的耐久性具有重要的现实意义。     

不锈钢筋在跨海桥梁耐久性设计中的应用

通过对国内外海洋环境桥梁的腐蚀现状介绍,根据海洋环境桥梁腐蚀机理和我国海洋工程耐久性设计研究成果,结合港珠澳大桥耐久性研究成果,对处于浪溅区构件的耐久性设计进行了分析,在满足120年设计使用寿命的前提下,结合全寿命周期成本,对港珠澳大桥组合梁处于浪溅区的墩身及承台的采用不锈钢钢筋的耐久性设计外加措施进行论述。     

影响跨海大桥耐久性的关键部位及设计对策

通过对跨海大桥防护现状、病害调查及损坏规律研究,根据腐蚀原理解释了海洋环境下混凝土结构损坏机理,分析了影响跨海大桥耐久性的关键部位,提出跨海大桥耐久性设计对策:应根据不同部位、不同区域采用相应的防护措施,在水位变动区、浪溅区用耐Cl-腐蚀的钢筋代替普通碳钢钢筋,在成本增加不多的情况下,彻底解决该段钢筋锈蚀问题,使跨海大桥各构件均能达到设计使用寿命。     

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。     

虎门大桥西锚碇及水中混凝土承台防腐技术

以虎门大桥两锚碇和水中承台为例,简要介绍了混凝土防腐处理技术,虎门大桥西锚碇和水中承台防腐工程采用了表面涂层配套技术的防腐方案,表面涂层配套技术方案在混凝土表面形成了一层抗腐蚀的涂料保护层,无论在大气区和浪溅区,涂层可以有效阻隔氯盐渗入混凝土中,避免钢筋周围的氯离子浓度达到腐蚀的临界状态.     

沿海普通钢筋混凝土桥梁的腐蚀、防护现状与不锈钢筋应用综述

受海水中氯离子侵蚀,沿海混凝土桥梁在水位变动区、浪溅区的构件使用不久即出现严重钢筋锈蚀、混凝土剥落,导致结构耐久性的降低、甚至失效,影响桥梁安全。通过总结国内外受氯离子侵蚀的钢筋混凝土桥梁腐蚀研究,指出了腐蚀的普遍性和严重性,及设计时未考虑这一问题带来的高额维修费用。现有的混凝土耐久性防护方法是通过改变钢筋周围的环境,延长钢筋开始锈蚀时间或减缓钢筋锈蚀速度,但碳钢的本性决定了现有防护措施无法从根本上解决这一难题。相距约200m在沿海建设的不锈钢筋混凝土桥梁与普通钢筋混凝土桥梁,不锈钢筋混凝土桥梁使用近70年未锈蚀,而普通钢筋混凝土桥梁使用20多年即因钢筋锈蚀而拆除,证明不锈钢筋混凝土在海洋环境具有优异的耐久性。20世纪80年代,不锈钢筋研究逐渐增多,90年代开始在高腐蚀环境的结构中得到了应用,收到了很好的效果,且美英等国已经将不锈钢筋列入钢筋混凝土用钢筋范围。     

海洋环境下饱水混凝土氯离子侵蚀数值试验三维随机细观分析

为研究海洋环境下饱水状态混凝土中氯离子侵蚀的规律，基于Fick第二定律，在已有的研究基础上，推导出综合考虑混凝土对氯离子结合效应、氯离子扩散试件依赖性、表面氯离子浓度、离子静电场作用、温度、混凝土内部响度湿度影响的氯离子扩散方程。将混凝土假定为由骨料和砂浆组成的两相复合材料，并利用MATLAB编制相应程序，从而实现了细观层次三维随机混凝土几何模型的生成。基于MATLAB平台研制了mat2scr 2017程序，将MATLAB中图形文件数据读入SCR脚本文件中，实现了MATLAB图形向CAD图形的转换，极大地提高了随机混凝土模型的通用性。研究成果表明：细观层次上的物质传输浓度分布和数值上与宏观层次都有显著区别，氯离子在混凝土中的传输具有显著的随机性，相同骨料含量的混凝土试件同一深度的氯离子含量是随机变量，骨料对氯离子传输具有显著地阻碍作用，骨料改变了氯离子在混凝土中的传输路径，氯离子分布在骨料周围有绕流现象。     

高强混凝土中氯离子扩散性能试验研究

采用室内试验,以厦门海底隧道衬砌结构C45高强混凝土为例,对氯离子在高强混凝土中扩散性能进行了综合研究,研究结论可作为混凝土耐久性及同类研究借鉴.结果表明,扩散时间对混凝土内部氯离子浓度有较强的积累效应;环境氯离子浓度高低对氯离子向混凝土内部扩散有促进或减缓作用;较小的拉、压应力对氯离子的扩散性态影响不明显;随着混凝土龄期的增长,自由氯离子占总氯离子含量的比例逐渐增加.     

氯盐环境下非承载力因素对受弯构件可靠性的影响

在正常使用条件下，钢筋混凝土受弯构件抗力的衰减，主要是由于钢筋腐蚀造成的，在考虑抗力随时间变化的情况下，结构在设计基准期内的可靠性下降。在氯盐环境下导致钢筋腐蚀的主要原因是氯离子侵蚀，本文通过试验确定了水灰比与氯离子扩散系数之间的统计关系，在此基础上以浪溅区的钢筋混凝土受弯构件为例，分析了混凝土保护层厚度、水灰比、设计基准期等与耐久性有关的非承载力因素对设计基准期内结构可靠性的影响。     

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。     

混凝土耐腐蚀外加剂的试验研究

为提高混凝土耐海水腐蚀的性能,采用氯离子渗透、硫酸盐腐蚀、腐蚀干湿循环等试验方法来研究耐腐蚀外加剂的性能,并且对混凝土耐腐蚀外加剂的机理进行分析。试验结果表明:混凝土耐腐蚀外加剂在试验测试中表现出优良的综合性能。     

弯曲荷载作用下水位变动区域混凝土中氯离子扩散规律试验

为了明确氯离子在水位变动区域混凝土中的扩散特性,研究了干湿交替条件和弯曲荷载共同作用下氯离子在混凝土中的扩散规律。试验过程中考虑3个试验因素:混凝土强度等级、弯曲荷载水平、应力性质。试验结果表明:随着混凝土强度等级的提高,氯离子扩散性能降低;随着荷载水平的提高,受拉区混凝土抗氯离子侵蚀的能力降低,受压区混凝土抗氯离子侵蚀的能力有所提高;受拉区混凝土抗氯离子侵蚀能力明显低于受压区;无论承受受压荷载还是受拉荷载,随着时间的延长,氯离子在混凝土中的扩散系数均逐渐降低。     

混凝土强度对氯离子渗透侵蚀性能的影响

我国沿海地区混凝土结构长时间受到海水的侵蚀,严重影响建筑物的耐久性,其中,影响混凝土耐久性性能的主要原因是其收到海水中氯离子的侵蚀。因此,为提高沿海地区混凝土结构抗氯离子侵蚀能力,本文在真实模拟混凝土结构受氯离子侵蚀的环境,探讨在不同混凝土强度及干湿循环两种因素对混凝土抵抗氯离子侵蚀的影响。研究结果表明:混凝土试块在相同强度下,氯离子含量随着测量深度的增加而减小;且在相同测试深度下,强度越高氯离子含量越少,氯离子的扩散溶度越小。     

沿海大气环境混凝土表面氯离子浓度与氯离子扩散系数相关性研究

通过混凝土表面氯离子浓度与氯离子扩散系数的试验研究,分析了不同强度的混凝土在沿海大气环境下表面氯离子浓度与氯离子扩散系数随时间变化的规律,揭示了混凝土表面氯离子浓度与氯离子扩散系数相关性规律。研究结果表明:混凝土表面氯离子浓度随腐蚀时间的增加单调递增,而混凝土氯离子扩散系数随腐蚀时间的增加单调递减,两者随时间而逆向变化,并且两者是强线性相关。并由试验数据建立沿海大气环境混凝土表面氯离子浓度时变模型,进一步根据相关性,得出基于混凝土表面氯离子浓度的氯离子扩散系数拟合时变模型。研究成果可应用于实践工程中,预先建立混凝土表面氯离子浓度与氯离子扩散系数间的相关关系曲线,通过混凝土表面氯离子浓度无损检测结果,间接得到结构混凝土的氯离子扩散系数。