海洋生物附着对混凝土结构耐久性能影响

为研究海洋生物对混凝土结构的影响机理,分别对海洋动物、植物以及微生物3种类型的海洋生物进行分析,重点讨论3种生物对混凝土结构的腐蚀机理和增强机理,并对其利用和防治进行了详细论述。通过某码头混凝土桩的现场长期暴露试验,研究混凝土内部的氯离子浓度、混凝土电阻率及钢筋电位的分布规律。结果表明,浪溅区的表面氯离子含量低于潮汐区,而混凝土氯离子扩散系数较为接近。贝类生物的聚集作用对混凝土抗氯离子性能具有正负效应:一方面,贝类覆盖区混凝土的表面氯离子含量较低,表明贝类的存在有利于降低混凝土表面氯离子的聚集,在混凝土表面起到物理保护作用,一定程度上有利于阻止氯离子的入侵;另一方面,贝类覆盖区混凝土内氯离子扩散系数大于光滑表面区,贝类的存在可能导致混凝土本体发生变化,削弱了混凝土自身的抗氯离子侵蚀能力,加快了氯离子在混凝土内部的传输。有贝类聚集时,混凝土表面电阻最低,且混凝土内部钢筋的腐蚀电位较负,表明该区域混凝土内部钢筋的腐蚀风险最高,该海域贝类存在可能对混凝土的耐久性能造成不利影响。     

火成岩纤维掺量对水工混凝土抗氯离子侵蚀性能的影响

根据暴露在强感潮环境下6根RC梁的水工混凝土实验,测定了不同深度处的自由氯离子浓度,并依据Fick第二定律计算了火成岩纤维水工混凝土的氯离子扩散系数,分析了火成岩纤维掺量对水工混凝土抗氯离子性能的影响。结果表明,暴露时间为1 140 d的水工混凝土均存在明显的氯离子对流区,其对流区厚度为4~8 mm。在水工混凝土中掺入火成岩纤维,可降低氯离子扩散性能,提高水工混凝土的抗氯离子侵蚀能力。在一定范围内,火成岩纤维的掺量越大,提高效果越明显。     

大掺量矿渣微粉提高混凝土抗氯离子渗透性的研究

本文首先对矿渣微粉提高混凝土抗氯离子渗透性的物理化学机理进行了分析，采用ASTMC1202导电量法与显色法相结合，对大掺量磨细矿粉混凝土内氯离子的渗透特性进行了试验研究，发现磨细矿粉是混凝土水化密实和固化氯离子的物质基础。研究表明，大掺量磨细矿粉混凝土内氯离子渗透性比普通混凝土大约低5倍，能有效遏止氯离子对钢筋的电化学腐蚀，可以成倍地延缓钢筋锈蚀的时间，从而有效抗海水腐蚀。     

水工混凝土氯离子侵蚀模拟的相似性研究

以典型海洋环境下温州市瓯江口一座既有水闸为背景，分析了处于潮差区的闸墩混凝土氯离子侵蚀参数,将其与室内模拟加速试验结果相比较，研究在人工气候环境下水工混凝土氯离子侵蚀参数的相似性。根据测定的混凝土不同深度处自由氯离子浓度，分析了既有闸墩混凝土的对流区厚度、氯离子浓度峰值，计算了混凝土的氯离子扩散系数；对比分析了人工气候环境与模拟环境中主要参数的相似性。分析结果表明，人工气候环境侵蚀试验中,氯离子对流区厚度和混凝土扩散系数等重要参数与自然环境下的侵蚀有相似规律。      

碳化—干湿循环作用下风积沙混凝土氯离子传输试验研究

我国西北地区有大量盐湖分布,加之冬季除冰盐的使用,使这种环境下混凝土工程的气液交换区经常受到干湿循环和碳化的双重作用,这部分混凝土比一般环境下的混凝土更容易发生钢筋锈蚀。进行了风积沙混凝土在干湿循环和碳化作用下氯离子侵蚀试验研究,通过分析自由氯离子含量和分布规律、氯离子扩散系数以及时间依赖性与碳化时间的关系,深入研究了风积沙混凝土在碳化和干湿循环作用下氯离子的传输规律。结果表明：碳化作用阻碍了氯离子向内部的迁移速度,且碳化时间越长氯离子扩散系数越小,对混凝土抗氯离子侵蚀起到了积极作用;干湿循环作用前期加速了氯离子侵入,中后期由于形成的盐结晶填充了孔隙,增大了混凝土的密实度,阻碍了氯离子继续向内侵蚀,但结晶应力产生的裂缝却使表层氯离子含量增加。     

曹娥江大闸高性能混凝土抗氯离子渗透性能

针对曹娥江大闸枢纽工程的特点,研究普通混凝土和4种配合比高性能混凝土的抗氯离子渗透性能,并进行混凝土抗氯离子侵蚀机理分析及工程寿命预测。自然浸泡法测得高性能混凝土的氯离子有效扩散系数在0.91×10-12~1.96×10-12m2/s之间,试验结果表明:高性能混凝土的氯离子扩散系数显著小于普通混凝土,具有更好的抗氯离子侵蚀性能,能显著延长工程寿命。     

考虑混凝土敏感指标下氧化镁最优掺量分析

同时考虑混凝土的抗压强度、自生体积变形和抗氯离子渗透性下，提出MgO膨胀剂最优掺量的确定方法。其中氯离子扩散系数采用RCM法测试，试验结果表明；外掺一定量的MgO可以提高约束条件下的混凝土抗压强度、补偿混凝土的温度收缩并显著改善混凝土早期抗氯离子渗透性能；其强度、变形和抗氯离子渗透最优掺量分别在1％～3％、4％～6％和1％～3％之间；通过组合公式确定的MgO综合最优掺量，与已有的工程实例对比验证了该方法的可行性。     

掺合料对混凝土抗氯盐侵蚀性能研究

选取粉煤灰、矿渣、硅粉三种辅助胶凝材料为研究对象,设计11种混凝土配合比,采用电通量法及快速氯离子迁移系数法建立矿物掺合料掺量与混凝土抗氯离子侵蚀性能的关系。试验研究结果表明:粉煤灰及矿渣粉单掺时均可明显降低混凝土的渗透性,掺合料双掺时,混凝土的抗氯离子性能好于单掺情况;掺合料三掺时,混凝土的抗氯离子性能又好于双掺情况。表明采用复掺技术可进一步提高混凝土的抗氯离子性能。     

掺和料对水工混凝土抗氯离子渗透性的影响分析

通过干湿循环试验，研究分析了聚丙烯纤维、轻烧氧化镁、聚丙烯纤维—轻烧氧化镁等掺和料对水工混凝土抗氯离子渗透性影响。结果表明，干湿循环下轻烧氧化镁组抗氯离子渗透性最强，聚丙烯纤维混凝土最弱，研究成果为干湿交替区域水工混凝土掺和料的合理选用提供一定参考。     

随机球形骨料再生混凝土氯离子扩散研究

基于Monte-Carlo原理及Fuller级配理论,依据PYTHON算法及COMSOL软件建立由天然骨料、老界面区、老砂浆、新界面区及新砂浆组成的再生混凝土三维球形细观模型,模拟计算了不同骨料体积分数、老砂浆扩散系数及老砂浆厚度的再生混凝土内氯离子扩散过程,对比研究了再生混凝土抗氯离子侵蚀影响规律。研究表明：以随机理论建立的再生混凝土三维球形随机骨料模型接近真实再生混凝土细观结构,满足一般工程需要;基于该模型的氯离子细观数值模拟结果同试验结果吻合;再生骨料体积分数从10%增至30%、50%时,再生混凝土表观扩散系数分别增加了6.56%和19.43%;老砂浆扩散系数增加4倍,表观氯离子扩散系数增加19.28%;老砂浆厚度增加2倍,表观氯离子扩散系数增加8.1%,增加老砂浆的厚度和扩散系数会弱化再生混凝土抗氯离子侵蚀的能力。     

矿物掺合料对西北盐渍土地区混凝土耐腐蚀性的影响

为解决我国西北盐渍土地区混凝土结构存在的盐蚀问题,掺入矿物掺合料提高混凝土的耐腐蚀性。根据特定工程会对混凝土强度预先提出要求的实际情况,控制混凝土满足C35强度等级,设计单掺、双掺和三掺粉煤灰、矿渣粉及硅灰等6种配合比,采用硫酸盐干湿循环侵蚀、SEM(Scanning Electron Microscope)和XRD(X-Ray Diffraction)等方法研究不同掺合料对混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的影响,采用快速氯离子迁移系数和电通量法研究混凝土的抗氯离子渗透性能。结果表明:混凝土强度相同条件下,随着掺合料掺量增加,混凝土抗硫酸盐侵蚀和抗氯离子渗透能力都有提高,且粉煤灰的提高效果高于矿渣粉的提高效果。不同掺合料复掺可以改善混凝土的孔隙结构与水化产物结构,明显提高混凝土的抗硫酸盐侵蚀能力,进一步提高混凝土的耐腐蚀性。     

海工码头结构混凝土耐久性检测与评估

为研究环境因素对结构混凝土耐久性的影响,现场检测了宁波某海工码头工作平台不同结构区域的结 构混凝土耐久性能. 检测结果表明碳化深度和钢筋保护层厚度的特征值与设计值的比值为大气区>水位变动区 >水下区;混凝土表面氯离子浓度和碱含量为水下区>水位变动区>大气区;表观氯离子扩散系数为水位变动区> 水下区>大气区. 大气区混凝土易受CO2 侵蚀而导致混凝土钢筋保护层劣化. 有害介质氯离子与CO2 共同侵蚀 导致水位变动区混凝土钢筋锈蚀和钢筋保护层劣化. 作业时间有限和环境恶劣降低了水下区混凝土对钢筋的 保护能力,导致钢筋锈蚀速度和钢筋保护层劣化加快.     

基于Mohr-Coulomb的强盐沼泽区桩基承载特性探讨

为了探究强盐沼泽区桥梁桩基的极限承载特性,采用桩基混凝土试件现场试验以及室内实验测得了桩基混凝土水养强度以及腐蚀强度,采用能谱仪(EDS)分析以及元素分析测得了桩基混凝土内部氯离子含量,采用室内电镜试验测得了桩基混凝土内部氯离子对流深度。将腐蚀性盐离子环境中的桩基混凝土试件划分为剥蚀区、腐蚀区和未蚀区,运用公式计算的方法得到现场暴露1 a桩基混凝土的腐蚀厚度与腐蚀后强度的关系。通过桩基混凝土强度与黏聚力c、内摩擦角φ之间的转换,建立了基于Mohr-Coulomb的强盐沼泽区桥梁桩基弹塑性本构模型,对强盐沼泽区桩基极限承载特性进行分析。结果表明:随着蚀径比的增大,单桩横轴向极限承载力逐渐降低,但降幅逐渐变缓;桩长增加对单桩横轴向极限承载力提升较小;随着蚀径比的增大,单桩竖向极限承载力逐渐降低,但降幅逐渐变缓;桩长不变,相同腐蚀厚度变化范围内,大直径单桩竖向极限承载力降幅大于小直径单桩竖向极限承载力降幅。     

干湿循环作用下不同掺和料对水工混凝土抗氯离子侵蚀研究

实际工程表明,混凝土结构干湿循环部位往往破坏更为严重。文章以干湿交替区域的混凝土为研究对象,研究了干湿循环作用下基准混凝土、轻烧氧化镁混凝土、聚丙烯纤维混凝土、轻烧氧化镁—聚丙烯纤维混凝土抗氯离子侵蚀性能的差异性。结果表明,在干湿循环作用下,四种混凝土中轻烧氧化镁混凝土的抗氯离子侵蚀能力最强,其后依次为双掺混凝土、基准混凝土和聚丙烯纤维混凝土。     

高性能海工混凝土正交试验研究

采用正交试验方法,研究了不同水胶比、胶凝总量、矿物掺合料品种、外加剂的品种、粗骨料品质对高性能海工混凝土工作性、强度和抗氯离子渗透性能的影响。试验结果表明,胶凝总量、水胶比、矿物掺合料及粗骨料品质对海工混凝土的抗氯离子渗透性能有显著的影响。随着水胶比的降低、胶凝总量的增加,添加硅粉等矿物掺合料以及选择品质较好的粗骨料,海工混凝土的抗压强度及抗氯离子渗透性得到提高。     

大掺量矿渣微粉抗海水腐蚀混凝土的研究

本文介绍了提高混凝土抗海水腐蚀能力的技术措施,通过对这些技术措施的分析比较和试验研究,采用低水胶比、掺加大掺量矿渣微粉以及高效减水剂,研制出了大掺量矿渣微粉抗海水腐蚀混凝土。在海水环境下,其氯离子渗透深度只有普通混凝土的25%,其抗氯离子侵蚀能力至少为普通混凝土的3～4倍。文中简介了大掺量矿渣微粉抗海水腐蚀混凝土在一些工程中的应用情况。通过试验研究和工程应用,提出了大掺量矿渣微粉抗海水腐蚀混凝土设计和施工的原则。     

海工环境混凝土中氯离子扩散敏感性分析

混凝土结构耐久性问题是当今世界普遍关注的问题。由于氯离子侵蚀,导致钢筋锈蚀,使结构发生早期破坏,丧失了结构的耐久性能,已成为实际工程中的重要问题。基于Fick第二定律,分别考虑表面氯离子浓度、温度、水灰比、初始氯离子含量,计算氯离子扩散。敏感性分析表明表面氯离子浓度、温度、水灰比对混凝土中氯离子扩散影响较大,初始氯离子含量影响较小。