全时域初值推进边界元法分析氯盐侵蚀下混凝土结构服役寿命

通常采用的分时段逐步推进边界元法在分析氯盐对混凝土的侵蚀问题时存在缺陷。为此,研究建立了全时域初值推进边界元法,据此计算了氯盐侵蚀环境中钢筋混凝土结构的服役寿命,分析了氯离子扩散维数对混凝土中氯离子浓度和服役寿命的影响。研究了分时段逐步推进边界元法计算氯离子扩散时产生问题的原因。算例结果表明：混凝土中氯离子扩散的维数将直接影响到混凝土结构的服役寿命,必须在设计中加以考虑。而且,全时域初值推进边界元法可以消除混凝土中氯离子扩散域内的积分项,避免域内离散,因此与分时段逐步推进边界元法相比,能够简化计算格式,提高迭代收敛过程的稳定性和计算结果的精度,减少计算耗时。     

氯盐侵蚀下结构混凝土服役寿命的可靠度分析

为了全面考虑随机因素对氯盐侵蚀下结构混凝土耐久性的影响,研究建立了氯盐环境下混凝土服役寿命分析的可靠度随机边界元法。首先基于全时域初值推进法研究建立了混凝土中氯离子随机时变扩散分析的摄动随机边界元法,进而基于正常使用极限状态建立了混凝土结构服役寿命分析的可靠度分析格式,据此研究了保护层厚度、氯离子扩散系数等随机参数对结构混凝土服役寿命的影响,克服了传统的随机边界元法的缺陷。结果表明,混凝土材料及氯盐腐蚀环境的随机性、混凝土结构几何外形所导致的二维扩散现象等对氯盐环境下混凝土结构的服役寿命具有显著影响,在耐久性设计中必须合理考虑才能保障使用寿命。     

粉煤灰对混凝土表面氯离子浓度的影响

用自然扩散法测定了混凝土中的自由氯离子浓度,计算了普通混凝土(Ordinary Portland concrete,OPC)和粉煤灰混凝土(Fly ash concrete,FAC)表面氯离子的浓度值,研究了暴露于海水前的养护龄期、暴露时间、粉煤灰(Fly ash,FA)掺量对混凝土表面氯离子浓度的影响。结果表明:在海水环境中,混凝土的表面氯离子浓度均随着暴露于海水前的养护龄期的延长而减小,随着暴露时间的延长而增加。FAC的表面氯离子浓度基本上随着FA掺量的增加不断减小。因此,对于实际海洋环境下的混凝土结构,在保证结构强度的前提下应尽量增加FA的掺量,同时延长潮湿养护的时间,有利于提高结构的服役寿命。     

粉煤灰高性能混凝土氯离子渗透性研究

通过试验研究不同强度等级C30、C45、C60粉煤灰高性能混凝土的氯离子扩散系数,分别研究不同粉煤灰品质(包括II、I级粉煤灰及10%、20%、30%、40%掺量)情况下粉煤灰高性能混凝土的氯离子扩散系数,并研究了I级粉煤灰掺量为15%不同强度等级引气混凝土的氯离子扩散系数。分析了粉煤灰品质及掺量对混凝土强度及氯离子扩散系数的影响,并与未掺粉煤灰的普通混凝土进行对比。最后根据试验数据回归了粉煤灰高性能混凝土抗压强度与氯离子扩散系数间的对应关系。     

粉煤灰对混凝土中氯离子扩散与固化性能的影响

采用自然扩散法测定了普通混凝土与粉煤灰混凝土各个扩散深度的总氯离子含量和自由氯离子含量,同时计算了混凝土对氯离子的固化能力。试验结果表明:混凝土中粉煤灰掺量为50%时,粉煤灰的微集料效应和火山灰效应生成的水化硅酸钙均改善了混凝土的孔结构,从而降低了氯离子的扩散性能;而粉煤灰的火山灰效应生成的铝酸盐水化物能够提高其固化氯离子的能力。     

双掺粉煤灰和矿粉的高性能混凝土力学性能研究

与普通混凝土相比,双掺粉煤灰和矿粉混凝土后期强度增长率较高,干缩性和徐变值较低,提高抗渗性能,降低氯离子扩散速度,减少体系内Ca(OH)2,抑制碱集料反应,提高抗硫酸盐腐蚀能力,使混凝土耐久性得到较高改善。试验研究了单掺粉煤灰和矿粉以及双掺粉煤灰和矿粉不同掺量对混凝土的力学性能的影响,研究得出双掺粉煤灰和矿粉高性能混凝土的最佳掺量。     

再生混凝土中氯离子渗透性能试验研究

通过氯离子自然扩散试验,测定再生混凝土试件中的氯离子浓度,分析了再生骨料、粉煤灰掺量、全浸泡与干湿循环方式对再生混凝土中氯离子渗透性能的影响.结果表明:再生混凝土抗氯离子渗透能力比普通混凝土差;掺入粉煤灰能提高再生混凝土抗氯离子渗透能力,粉煤灰最佳掺量为20%(质量分数);干湿循环方式可加快再生混凝土中氯离子的渗透速度.     

氯盐腐蚀下混凝土服役寿命的可靠度分析

混凝土性能的随机性对混凝土结构的服役寿命有重要影响.在考虑混凝土的氯离子扩散系数和临界氯离子浓度的随机性基础上,利用摄动技术研究建立了混凝土中氯离子扩散分析的摄动随机有限元法,结合混凝土内钢筋锈蚀极限状态方程,建立氯盐腐蚀环境下混凝土结构服役寿命分析的可靠度分析方法.通过算例分析,验证了本研究方法具有较高的计算精度和效率,同时分析了保护层厚度、扩散系数变异性等因素对氯离子扩散过程和混凝土服役寿命的影响.     

海洋环境下混凝土自由氯离子扩散系数试验

采用自然扩散法研究了普通混凝土、粉煤灰混凝土和矿渣混凝土在模拟海水环境中的氯离子扩散特性,探讨了养护龄期、暴露时间及矿物掺合料掺量对混凝土自由氯离子扩散系数的影响.结果表明:混凝土的自由氯离子扩散系数随着暴露时间的延长呈幂指数降低,而且其时间依赖性与养护时间及矿物掺合料掺量有关;当养护龄期达到730 d、粉煤灰和矿渣掺量(质量分数)分别达到30％和45％时,混凝土的自由氯离子扩散系数随暴露时间的降低速度最快;延长养护龄期及掺加粉煤灰和矿渣,对于降低混凝土的长期自由氯离子扩散系数具有重要的作用.     

粉煤灰对再生混凝土氯离子渗透性的影响

采用氯离子自然扩散试验和氯离子渗透快速试验(ASTM C1202),研究了粉煤灰对再生混凝土氯离子渗透性的影响.试验结果表明:掺粉煤灰能有效提高再生混凝土抗氯离子渗透能力;随粉煤灰掺量的增加,再生混凝土抗氯离子渗透能力是先增强后减弱,粉煤灰的最佳掺量为20%;定量评价再生混凝土氯离子渗透性时,宜采用氯离子自然扩散试验法...     

掺合料对在试验室环境下混凝土中氯离子扩散的影响

采用化学分析方法测定了高强混凝土(HSC)和5种不同配合比的高性能混凝土(HPC)在试验室环境下、含3.5%NaCl的溶液中分别浸泡15、29、57、148 d和183 d后,其内部氯离子的分布情况.分析了模拟氯盐环境中混凝土内部的自由氯离子浓度分布规律,即氯离子的扩散行为.结果表明:掺合料的种类和掺量对混凝土中氯离子扩散行为有不同程度的影响.掺加粉煤灰(FA)能有效地减缓氯离子在HPC中的扩散速度,掺量越大效果越显著;掺加硅灰(SF)对氯离子在HPC中的扩散速度影响不太明显;复合掺加SF FA能减缓HPC中氯离子的扩散速度.     

混凝土中氯离子时变扩散的边界元分析

氯离子在混凝土中的扩散是一个时变过程.考虑氯离子扩散系数的时间依赖性,将时变扩散系数引入混凝土的氯离子扩散模型中,通过变量代换,给出了时变扩散条件下氯离子扩散方程的基本解,并基于误差函数建立了氯离子扩散场补偿长度理论,分析了散场补偿长度系数的取值,在此基础上建立了时变扩散系数下混凝土中氯离子扩散分析的边界元法.通过算例...     

海工混凝土的氯离子扩散性与寿命评估

通过现场海洋曝露试验和实验室海水浸泡试验,采取分层取样和化学分析方法,应用氯离子三维扩散理论,研究了普通混凝土和高性能混凝土在海洋大气区、潮汐区、水下区和实验室海水浸泡下的C1-扩散系数变化规律.结果表明,混凝土的C1-一扩散系数随着曝露时间的增加而降低,高性能混凝土的抗C1-扩散性优于普通混凝土.在Khatri计算模型的基础上,提出了考虑劣化效应系数的海工混凝土使用寿命计算模型.该模型计算结果与Clear经验模型基本吻合,解决了Khatri计算模型结果与实际寿命不相符的问题.     

受氯侵蚀高性能混凝土结构耐久性模拟实验

利用人工气候室,对氯侵蚀环境下“双掺”高性能混凝土的耐久性进行了模拟实验研究,对比结果表明双掺高性能混凝土的抗氯离子扩散性能、抗钢筋锈蚀性能都比普通混凝土有较大提高。实验模拟结果和实际情况接近,为双掺高性能混凝土在氯侵蚀条件下的应用提供了理论与实践依据。     

高强高性能混凝土在沈阳除冰盐环境下的氯离子扩散行为

采用化学分析，测定了高强混凝土（HSC）和高性能混凝土（HPC）在3种氯盐暴露环境中的自由氧离子分布规律。结果表明：HSC-HPC的抗氨离子扩散行为并不取决干其抗压强度的大小．而与活性掺合料的种类和掺量密切相关，掺加粉煤灰（FA）能够降低其氯离子扩散速度，掺加硅灰（SF）将使其氟离子扩散速度提高。分析指出，HSC尤其是掺加FA的HPC，非常适合干东北地区恶劣的露天除冰盐环境。     

边界元法研究混凝土中氯离子的扩散及分布规律

有限元法是分析氯离子在混凝土中扩散常用的方法,但它需要在时间域上做细密的离散网格,增加了计算时间及模型的复杂性.首次采用边界元法建立二维混凝土结构中氯离子一维扩散分析模型,提出了计算长度的概念及其表达式,使得计算模型中避免了对时间域的离散.同时由于边界元法可以将二维问题降低为一维离散问题,所以该计算模型可以大大简化计算过程,提高计算精度.算例分析验证了该方法的计算效率和可行性.     

锂渣复合粉煤灰高性能混凝土的氯离子扩散性试验研究

通过正交试验设计,初步确定锂渣复合粉煤灰高性能混凝土的配合比,然后从中选出几组配合比通过RCM法测定了锂渣复合粉煤灰高性能混凝土氯离子扩散系数,分析了添加锂渣和粉煤灰的高性能混凝土和不添加这两种掺合料混凝土的抗氯离子性能不同的原因,结果表明:添加锂渣和粉煤灰的混凝土的抗氯离子渗透性能明显高于不添加这两种掺合料的混凝土的抗氯离子渗透性能。     

高性能混凝土的高温性能研究

对高性能混凝土（ＨＰＣ）在经历不同的高温和冷却制度后的剩余力学性能及其相应的孔结构进行了测定,并与普通混凝土（ＮＣ）的测试结果进行了对比,研究发现,经历高温后ＨＰＣ和ＮＣ的剩余强度明显降低,骤冷导致瞬间有巨大的温度梯度和较大的热应力,但这并不是引起混凝土爆裂的主要原因,在经历高温后,与ＮＣ相比,ＨＰＣ的孔隙率有更为显著的增大,累积孔径分布也有更明显的变化,随着最高暴露温度的增大,不同冷却制度所带来