高性能混凝土的氯离子扩散及服役寿命研究

通过快速氯离子扩散试验测试了不同矿物掺和料高性能混凝土和普通混凝土的电通量,分析计算了氯离子扩散系数和钢筋锈蚀的临界氯离子浓度;利用边界元法计算了普通混凝土和高性能混凝土的服役寿命.结果表明:基于边界元法的氯离子扩散场计算长度理论及数值分析模型能很好预测混凝土的服役寿命.三掺粉煤灰、硅灰和矿渣高性能混凝土其耐久性优于单掺粉煤灰高性能混凝土,具有最佳抗氯离子扩散能力.     

氯离子环境下钢筋混凝土结构耐久性寿命评估

混凝土结构耐久性寿命终结的标志应视工程对象和使用要求不同而有不同 ,提出了氯离子环境下混凝土结构耐久性寿命评估的方法。将混凝土表面氯离子浓度、保护层厚度作为随机变量 ,将扩散系数作为随机过程 ,建立了混凝土保护层中氯离子浓度分布的随机模型 ,推导出了氯离子浓度的均值 ,用于计算钢筋开始锈蚀时间。本文对某海港西大堤钢筋混凝土护栏的耐久性寿命进行了评估 ,采用实测数据的耐久性寿命评估结果与现场调查结果较为一致     

杂散电流对氯离子向混凝土中传输性能的影响

采用硝酸银滴定方法跟踪测定研究了杂散电流对氯离子向混凝土内传输性能的影响,建立了考虑杂散电流强度、氯离子浓度及其耦合作用下的Cl-传输预测模型。结果表明:杂散电流能明显增大氯离子向混凝土中的传输速率,减少氯离子穿透混凝土到达钢筋表面的时间。杂散电流强度愈大,氯离子浓度愈高,腐蚀龄期愈长,混凝土内各深度层的氯离子含量愈高,对结构的耐久性影响愈大。此外,已建的Cl-传输预测模型是通过Cl-扩散系数来表征,与试验数据吻合较好,为进一步探索地铁环境下钢筋混凝土结构耐久性评估与寿命预测提供理论依据。     

掺活化煤渣粉混凝土表面氯离子浓度的时变规律

为研究活化煤渣粉掺量和腐蚀时间对再生混凝土表面氯离子浓度的影响,测试了不同活化煤渣粉掺量的再生混凝土在3.5%Na Cl溶液中浸泡不同时间的各混凝土的表面氯离子浓度。试验结果表明:混凝土的表面氯离子浓度随腐蚀时间的延长而增长,且随着腐蚀时间的增加而趋于稳定;混凝土表面氯离子浓度随着活化煤渣粉掺量的增加先增大后降低,当煤渣粉掺量为30%时,其值达到最小。建立了活化煤渣掺量与混凝土表面氯离子浓度的指数模型,并对模型进行验证;该模型计算数据与实测数据很相近,可用来预测混凝土表面氯离子浓度,并作为预测掺活化煤渣粉混凝土结构寿命的理论依据。     

非饱和状态下带裂缝混凝土中氯离子扩散研究

氯离子扩散作用是引起钢筋锈蚀的重要因素之一,裂缝的存在加快了混凝土中的氯离子扩散过程,降低了混凝土结构的耐久性。对带裂缝混凝土试件进行了干湿循环试验,并运用ANSYS软件对氯离子扩散过程进行了模拟,其结果与试验数据吻合良好。相对于饱和状态,非饱和状态对混凝土中氯离子的扩散过程影响更为显著,研究结果可以为准确预测混凝土结构的服役寿命提供相应依据。     

钢筋混凝土结构物抗盐冻性能的影响因素与寿命预测

对钢筋混凝土结构物抗盐冻性能的影响因素进行了研究,并对其使用寿命进行了预测。结果表明,硫酸盐能使混凝土中氯离子侵蚀浓度降低,在侵蚀早期比较明显,在晚期表现不显著。在钢筋混凝土结构进入到了冻融循环的时候开始,保持二者的龄期基本趋向一致,就会发现这两种混凝土材料中的耐腐蚀混凝土材料中所收到的侵蚀远比普通混凝土材料的严重,尤其体现在质量的变化上。温度对混凝土氯离子扩散速度具有显著影响,氯离子扩散速率随温度降低而变慢。临界氯离子浓度提高、混凝土保护层厚度增加、氯离子结合系数增大都能延长结构耐久性寿命;结构材质的耐久性寿命对于多个参数的影响程度很是敏感,例如氯离子的扩散系数、钢筋混凝土的保护层层厚度、其最原始的氯离子浓度、临界值氯离子浓度等,发现其表面的氯离子浓度的敏感程度比较低。     

基于现场耐久性检测的承台海工混凝土寿命预测

金塘大桥受恶劣的海洋气候环境和海水腐蚀影响严重,其结构设计基准期为100年.根据现场对大桥已建部分承台混凝土检测的保护层厚度、表面氯离子浓度和氯离子扩散系数等耐久性参数,以Fick第二定律为基础的理论模型对混凝土结构抵抗氯离子侵蚀耐久寿命进行预测.此研究成果可为氯盐侵蚀环境下混凝土结构耐久性设计与评估提供参考.     

氯离子侵蚀环境下基于可靠性的混凝土结构耐久寿命预测

对氯离子侵蚀作用下基于可靠性的混凝土结构耐久寿命预测进行了研究。首先,确定氯离子环境作用下对应的性能水准和结构耐久性极限状态,然后,选择氯离子侵蚀深度模型和钢筋锈胀模型,以极限状态模式建立失效概率方程,在满足规定的失效概率条件下,确定结构的耐久性寿命,并给出不同性能水准的计算实例。结果表明,基于可靠性的混凝土结构耐久寿命预测方法与工程实例调查结果相一致,该方法可以有效地用于氯离子侵蚀环境下结构耐久寿命预测。     

盐渍土对钢筋混凝土结构物耐久性设计的影响

通过对钢筋混凝土材料腐蚀机理的分析，指出了西部盐渍区富含的氯盐、硫酸盐是造成钢筋混凝土结构物耐久性差的主要原因。详细阐述了氯离子、硫酸根离子对钢筋混凝土材料的危害。依据混凝土耐久性试验数据，证实干湿交替的环境对氯离子侵入混凝土有重大的影响。并对西部盐渍区氯离子侵入混凝土结构物的机理进行了探讨，指出利用Fick第二扩散定律预测混凝土结构物耐久年限对西部盐渍区的局限性。提出了预测该地区钢筋混凝土结构物服役寿命的几点建议。     

氯离子侵蚀混凝土结构钢筋锈蚀寿命可靠性

研究在地方气候环境和氯离子侵蚀共同作用下沿海混凝土结构钢筋锈蚀寿命可靠性。以现有混凝土结构氯离子侵蚀模型为基础,考虑地方气候环境温度、相对湿度影响,利用拟Monte-Carlo抽样法,计算分析混凝土结构钢筋锈蚀寿命及其对随机变量的敏感性;以我国沿城市海口、宁波和天津等地的混凝土结构为例,计算钢筋锈蚀寿命的概率分布及其对随机变量的灵敏度。研究结果表明:(1)氯离子侵蚀模型参数C_(th)、C_s和D_(ref)对钢筋锈蚀寿命大小的影响顺序依次为:C_(th)C_sD_(ref)。(2)气候温度、相对湿度对钢筋锈蚀寿命影响明显。温度升高、相对湿度增大均使钢筋锈蚀寿命减小明显。(3)建议在混凝土结构设计及耐久性设计时,考虑地方气候环境影响作用。本试验研究方法对混凝土结构耐久性设计、加固、剩余寿命预测具有一定参考价值。     

氯盐侵蚀下预应力混凝土结构耐久性分析

介绍了氯盐侵蚀下影响预应力混凝土中氯离子扩散的各种因素,并参照试验结果,得出保护层厚度、氯离子扩散速度以及表面氯离子浓度是影响预应力混凝土结构耐久性的三个重要参数。运用可靠度理论,建立了氯盐侵蚀下预应力混凝土结构的耐久性分析模型,并提出了基于一定可靠度水准的耐久寿命预估方法。分析结果表明,保护层厚度对氯盐侵蚀下的预应力混凝土结构耐久性影响最大,另外两种因素次之。     

氯离子侵入混凝土的可靠性研究

在沿海或使用除冰盐地区,氯离子是引起混凝土结构中钢筋锈蚀,进而导致结构破坏的主要原因,科学准确地描述氯离子侵入混凝土的过程,对于已有混凝土结构的寿命预测和新建结构的耐久性设计均具有重要的意义。目前,描述氯离子侵入混凝土的模型主要是Fick第二定律模型,该模型不能考虑各参数的随机性,可靠性模型则能够考虑模型中各参数的随机性,可以更科学全面的描述氯离子侵入混凝土的过程。     

矿物掺合料高性能混凝土氯离子扩散特性研究

为研究沿海地区高性能混凝土桩基础的耐久性,采用干湿循环浸泡法对18个高性能混凝土试件进行了氯盐侵蚀试验,分析了高性能混凝土的氯离子浓度分布,得到了高性能混凝土的表面氯离子浓度、氯离子扩散系数的时变方程。在此基础上进行了高性能混凝土氯盐侵蚀的数值模拟,分析了钢筋直径（20、28 mm和36 mm）和保护层厚度（20、30、40 mm和50 mm）对沿海地区高性能混凝土桩基础氯离子浓度分布和氯离子扩散系数的影响,提出了相应的耐久性设计建议。研究结果表明:高性能混凝土毛细管吸附区与氯离子扩散区的位置在0~5 mm之间,高性能混凝土的最大稳定深度为50 mm;随着时间的增长,高性能混凝土氯离子扩散系数逐渐降低,氯离子浓度增长速率拐点为25 mm;相较氯盐侵蚀溶液浓度,氯离子扩散系数与氯盐侵蚀时间的关系更大。结合钢筋的临界氯离子浓度正态分布,建议沿海地区输电工程高性能混凝土桩基础的保护层厚度为70 mm。     

氯离子在混凝土管桩中的扩散规律

混凝土管桩在海工环境中广泛使用,管桩内表面为封闭面,外壁常常暴露于氯盐环境中。根据菲克第二定律和管桩的边界条件,采用分离变量法,得到氯离子扩散方程的解析解。该解析解包含稳态解和瞬态解2部分,而稳态解由贝塞尔函数构成,与基于半无限体边界条件的传统解不同。采用该解答计算PHC管桩氯离子扩散,探讨内外半径之比、扩散系数以及钢筋保护层厚度对氯离子扩散的影响。当内外半径之比a/b为1.5时,瞬态解的次?糠炙ゼ跛俾时戎饕-糠衷即螵?倍。     

氯离子环境下钢筋混凝土结构的使用寿命预测

近年来,氯离子对混凝土结构的侵蚀已成为混凝土结构耐久性研究的重要内容,尤其是氯离子环境下钢筋混凝土结构的寿命预测问题更是科研工作者们普遍关注的问题.笔者介绍了氯离子环境下混凝土结构基于Fick第二定律寿命预测模型,并对模型中的相关参数进行修正,通过相关参数的改进,使该模型更能符合工程实际情况,从而能够更好的预测混凝土的服役寿命.另外,还介绍了钢筋混凝土结构使用寿命可靠度的概念及其理论计算方法,并从可靠性方面来讨论混凝土在氯离子环境下的服役寿命.     

混凝土结构耐久性控制区及设计参数的定量分析

现行规范的混凝土结构耐久性设计方法难以定量分析结构几何参数、环境作用等级、材料性能衰退等因素对结构服役寿命的影响。为此,针对氯化物腐蚀环境,提出了混凝土结构的耐久性控制区,并建立了混凝土结构耐久性设计参数的定量分析方法。首先基于混凝土中氯离子扩散补偿理论和结构几何外形建立混凝土结构的耐久性控制区模型;然后结合Fick第二定律,建立不同扩散维数下混凝土结构的耐久性定量分析模型,据此合理选取耐久性设计参数,并通过定量分析确定其取值。最后结合工程实例和设计规范对比验证了文中方法的有效性和适用性。研究表明,所提方法能够综合考虑混凝土结构几何外形及尺寸、环境作用等级、初始暴露龄期和材料性能衰退等因素对混凝土结构服役寿命的影响,可以有效克服现行规范耐久性设计方法中设计参数重复设置,不能有效反映材料性能衰退和结构几何外形的影响等不足。     

氯盐环境钢筋混凝土构件服役寿命计算

根据混凝土构件承载力的耐久性退化作用,建立了腐蚀环境作用下混凝土结构的3阶段服役寿命理论模型:诱导期、退化期和破坏期;即钢筋表面的自由氯离子浓度达到锈蚀临界值的时间、混凝土结构的主要材料(混凝土和钢筋)达到其材料耐久性破坏的限值、混凝土结构的承载力降低到安全使用极限状态作为各阶段的时间节点.基于氯离子扩散计算模型、钢筋...     

氯离子侵蚀环境下混凝土结构耐久性寿命评估方法研究

根据氯离子侵蚀环境下混凝土结构中钢筋锈蚀的发生和发展,分析了结构性能的衰退过程,得到了氯离子侵蚀环境下结构耐久性寿命评估模型.考虑到寿命评估模型中主要参数的不确定性影响,基于Monte Carlo原理,采用CrvstalBall软件对混凝土构件进行了随机模拟.随机模拟结果显示,保护层厚度及氯离子浓度是影响氯离子侵蚀环境下混凝土结构耐久性寿命的重要参数.     

混凝土中氯离子扩散性能的深入探讨

氯离子引起的钢筋锈蚀是氯盐侵蚀环境下混凝土结构性能劣化的主要原因。目前,有关氯离子在混凝土中扩散性能的研究绝大多数是以自由氯离子为对象,而对总氯离子在混凝土中扩散性能的研究很少。通过采用自然扩散法对自由氯离子和总氯离子在混凝土中的扩散性能开展研究,探讨水胶比对氯离子扩散性能的影响,考虑氯离子扩散系数的时间依赖性,建立氯离子有效扩散系数与表观扩散系数之间的关系,为更加科学地预测氯盐侵蚀环境下混凝土结构耐久性寿命奠定了基础。