偏高岭土改善海工混凝土抗氯离子侵蚀性的效果及机理

以不同掺量偏高岭土单掺以及与粉煤灰、矿粉复掺制备混凝土,分别采用浸泡法和RCM法测试混凝土氯离子扩散系数,采用压汞法测试混凝土的孔结构;同时制备相应掺NaCl水泥净浆,采用自动电位滴定仪测试水泥浆中总氯离子和游离氯离子量,计算氯离子固化率,并通过XRD法分析其物相组成。结果表明,偏高岭土可显著降低混凝土氯离子扩散系数,其与粉煤灰或矿粉复掺时效果更优,且与粉煤灰复掺时对后期氯离子扩散系数的降低作用显著;偏高岭土提高了水泥浆对氯离子的固化率,提高掺量可改善固化效果;偏高岭土复掺粉煤灰或矿粉进一步增强了固化效果,且与粉煤灰复掺效果最优;偏高岭土细化了混凝土孔结构,降低了毛细孔含量,促进了含氯水泥浆中F盐的生成,从减少氯离子传输通道和提高氯离子固化作用两方面改善海工混凝土的抗氯离子侵蚀性能。     

计算混凝土中氯离子扩散系数的实用方法

在海洋环境中,含有大量的氯离子,而氯离子是引起钢筋锈蚀的一个重要因素,因此预测混凝土中氯离子的浓度是计算海洋环境中钢筋初始锈蚀时间的前提,而氯离子扩散系数又是预测氯离子浓度的要素。但传统的计算氯离子扩散系数的方法比较繁琐而且误差较大,本文将传统的计算模型进行了转化,给出一种简单且更加合理的计算方法。     

计算混凝土中氯离子扩散系数的实用方法

在海洋环境中,含有大量的氯离子,而氯离子是引起钢筋锈蚀的一个重要因素,因此预测混凝土中氯离子的浓度是计算海洋环境中钢筋初始锈蚀时间的前提,而氯离子扩散系数又是预测氯离子浓度的要素。但传统的计算氯离子扩散系数的方法比较繁琐而且误差较大,本文将传统的计算模型进行了转化,给出一种简单且更加合理的计算方法。     

混凝土材料的细观结构数值模拟与性能分析

在细观上将混凝土看作是由粗骨料、水泥砂浆和界面三相介质组成的复合材料,根据体视学原理并应用蒙特卡洛方法模拟出混凝土的二维圆形骨料分布;应用理论公式计算出界面厚度,并将界面看作是包围在骨料外面的一层圆环,在细观上模拟生成混凝土的三相组成;基于骨料随机模型,应用有限单元法提出了混凝土稳态氯离子扩散系数的计算方法并与试验结果进行了对比。结果表明,该模型用于计算混凝土稳定氯离子扩散系数是有效的。     

海洋大气中氯离子在粉煤灰混凝土中的传输规律

为了实现海洋大气环境中粉煤灰混凝土耐久性使用寿命的预测,从氯离子在人工模拟海洋大气环境中粉煤灰混凝土中的传输试验出发,结合氯离子在非饱和多孔介质中的传输机理,研究海洋大气环境下混凝土内部微环境（微环境温度和相对湿度）及粉煤灰掺量对氯离子传输速率的影响程度,并与人工模拟海洋水下环境试验结果进行对比分析.研究结果表明：1) 在海洋大气环境与海洋水下环境下,氯离子在粉煤灰混凝土中的扩散模型形式上一致,粉煤灰的掺入对氯离子传输能力有一定的影响,但不会改变氯离子在混凝土中的传输机理.2) 当粉煤灰掺量一定时,微环境相对湿度越高（微环境温度一定）,海洋大气环境氯离子扩散系数越大;但微环境温度(微环境相对湿度一定)对海洋水下环境和海洋大气环境中氯离子迁移的影响程度不同.3) 粉煤灰掺量(微环境温度、相对湿度一定)对海洋水下环境和海洋大气环境氯离子扩散系数的影响规律不同.     

一个改进的混凝土氯离子扩散计算模型

通过对影响混凝土中氯离子扩散的因素分析,根据Fick第二定律导出的简化模型,建立综合考虑水灰比、混凝土掺合料、龄期、温度、湿度、混凝土与氯离子结合能力及冻融损伤影响的扩散模型,通过与现有解析模型和有限差分法模型的计算结果的对比,验证模型的正确性和有效性。与现有解析模型相比,该模型考虑的因素更广泛,综合考虑温度、湿度的季节变化及冻融损伤的时随效应对氯离子扩散的影响;与数值模型相比,该模型计算效率高,便于工程应用。     

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。通过算例分析验证了氯离子扩散场补偿长度理论对于氯离子扩散分析的数值方法的合理性,证明了该法具有较高的计算精度和计算效率。     

海洋环境混凝土中氯离子浓度预测的多系数扩散方程

综合考虑了影响氯离子扩散系数的时间效应、混凝土的氯离子结合能力、温度、劣化效应、应力与开裂状态、环境条件等因素,对基于Fick第二定律的扩散方程进行修正,得到了预测混凝土中氯离子浓度分布的多系数扩散方程,给出了解析解.通过浸泡试验和暴露试验对预测模型进行验证,发现预测值与实测值吻合较好,证明了预测方程的有效性.     

离岸混凝土氯离子扩散系数的人工神经网络模型

为研究人工神经网络在离岸混凝土氯离子渗透中的应用,从已有文献中选用653组数据,建立网络结构为13-27-1的模型进行训练、预测。研究结果表明:人工神经网络能有效预测离岸混凝土中的氯离子扩散系数;水灰比,水泥、减水剂、外加剂(粉煤灰、矿渣、硅灰)、骨料的含量以及混凝土的抗压强度、养护机制、试验方法、暴露时间和暴露环境均会对氯离子扩散系数产生影响。     

提高海工混凝土抗氯离子渗透性的关键技术

为了提高海工混凝土的抗氯离子渗透性,从原材料选择与配合比优化设计方面探讨了提高海工混凝土抗氯离子渗透性的关键技术．并对福建厦门杏林湾九天湖大桥工程案例进行了分析。结果表明,将Ⅱ级粉煤灰、矿粉和混凝土抗氯离子增强剂按一定比例复配,对混凝土配合比进行优化设计,能够有效提高海工混凝土的抗氯离子渗透性。     

海洋浪溅区混凝土SEM及表面微生物16S rRNA鉴定

针对目前海洋混凝土工程的腐蚀现状,为了探索海洋微生物对混凝土工程浪溅区混凝土的作用机理,在海洋防波堤浪溅区取样,进行混凝土的SEM,EDAX分析并对试样表面的微生物群落进行分子鉴定.SEM,EDAX结果表明,混凝土表面有很多的有机团聚物包裹在晶体的周围.并克隆了其中14株细菌的16S rRNA基因,通过其序列的测定和比较,对这14株细菌进行了分子鉴定,结果表明它们分属于弧菌、假单胞菌、弓形杆菌和假交替单胞菌等4个不同的菌属.     

海洋环境下CFRP加固梁的时变可靠度分析

建立了海洋环境下CFRP加固梁的时变抗力表达式,对影响抗力的相关变量做了统计分析,并根据Monte Carlo-JC法和Monte Carlo法分别编制了计算程序。通过将抗力简化为各时段的随机变量,Monte Carlo-JC法先用Monte Carlo法抽样得到各时段抗力样本值,进而获得抗力统计参数,然后用JC法计算构件的时变可靠度。结果表明,未加固梁的可靠度在开始几年变化不大,第5年后开始迅速下降;在第15年用CFRP加固后,可靠度大幅提高,到第30年仍具备较好的安全性。以Monte Carlo法的计算结果作为精确解,通过对比,证明上述采用的Monte Carlo-JC法是一种高效且偏安全的可靠度计算方法。     

海洋环境混凝土桥梁耐久性参数敏感性分析

为了实现海洋环境混凝土桥梁耐久性参数敏感性分析的目标,首先给出了海洋环境混凝土桥梁耐久性退化过程中三个关键时刻的计算数学模型和截面削弱过程的模拟方法.以一座预应力混凝土连续梁为对象,利用笔者自行编写的分析程序分析了保护层厚度、大气温度、钢筋锈蚀临界氯离子浓度、混凝土表面氯离子浓度和混凝土强度等设计参数对混凝土桥梁耐久性能的影响程度.结果表明：在整个退化过程中,保护层厚度对整个过程都有显著影响,钢筋锈蚀临界氯离子浓度和混凝土表面氯离子浓度对钢筋开始锈蚀时刻影响明显,大气温度和混凝土强度则对钢筋锈蚀速率有一定影响.增大保护层厚度和减小混凝土渗透性可明显改善海洋环境中混凝土桥梁的耐久性能.     

盐冻环境下钢筋混凝土梁抗弯性能仿真分析

采用数值模拟技术同时考虑到混凝土力学性能及钢筋混凝土粘结性能受盐冻融作用的损伤,对经历不同盐冻融循环次数后钢筋混凝土梁的抗弯性能进行了非线性分析,研究了其抗力性能受盐冻融循环作用的影响规律.结果表明:盐冻环境下梁抗弯性能退化的主要原因是由于混凝土力学性能的降低,而粘结性能退化对梁抗力性能的影响并不显著;盐冻融作用达到一定程度后钢筋混凝土梁的破坏类型会发生改变,将由适筋破坏转换为超筋破坏;梁端锚固区粘结性能的冻融损伤对梁抗力性能有一定程度的影响,尤其当冻融程度较严重时,梁的承载力较锚固良好时约有4％左右的降幅.     

盐冻环境下钢筋混凝土梁抗弯性能试验研究

试验研究了盐冻环境下钢筋混凝土梁抗弯性能的退化规律,分析比较了完好梁和经历25、50、75及100次盐冻融循环作用梁的承载力和变形性能.结果表明：受冻梁截面混凝土应变仍满足平截面假定,受力特征与完好梁相似;影响盐冻融环境下梁承载力的主要因素是受压区混凝土保护层的剥落,其次是混凝土强度的降低,而钢筋与混凝土粘结性能退化的影响并不显著;混凝土强度降低、保护层损伤及粘结性能退化均是冻融环境下混凝土梁变形增大的重要因素,梁刚度的降低程度除与冻融次数相关外,还受冻融损伤位置和持荷水平影响.     

海洋与恶劣环境下砼结构耐久性技术进展

在相关资料的基础上,对国际上有关海洋与恶劣环境条件下砼结构耐久性技术的最新进展进行了综述,可为我国进行相关方面的工程设计和施工提供参考。     

高温后混凝土性能的退化规律

利用KH-3000三维视频显微镜对高温后钢筋混凝土粘结界面区混凝土的细观结构进行观测分析,考虑了加热温度和冷却方式对混凝土性能的影响.结果表明,随着加热温度的升高,钢筋与混凝土之间的粘结性能逐渐衰退;钢筋与混凝土粘结界面区混凝土中的裂纹随之增多,且喷水冷却后裂纹更加明显.同时,给出了混凝土随温度变化的损伤演变规律.     

海洋环境下腐蚀混凝土力学性能研究进展

针对海水的主要侵蚀介质(氯盐和硫酸盐),通过分析国内外关于侵蚀介质与混凝土材料化学反应和物理结晶作用的研究,总结了受腐蚀混凝土的劣化机理。重点介绍了受腐蚀混凝土力学性能(强度、弹性模量等)、本构关系的试验和理论模型研究现状,评述了掺入方式、溶液浓度、侵蚀龄期等对混凝土力学性能的影响,分析了各理论模型的理论基础和使用条件。最后提出了当前受腐蚀混凝土研究中存在的问题和下一步的展望。     

火灾作用后型钢混凝土柱滞回性能研究

型钢混凝土柱在遭受火灾作用后,由于混凝土的力学性能受到损伤,导致柱的抗震性能劣化。为揭示火灾高温损伤对型钢混凝土柱抗震性能的影响,文章运用ABAQUS软件,基于全过程分析方法,建立了火灾作用后型钢混凝土柱滞回性能分析模型,对火灾后SRC柱荷载-位移滞回关系进行计算,分析了轴压比、受火时间对荷载-位移关系骨架线的影响规律。研究结果表明:火灾作用后型钢混凝土柱滞回关系曲线形状饱满,无明显捏缩现象;随着升温时间和轴压比的增大,高温后构件的极限承载力变小;相对于轴压比,升温时间对构件的弹性刚度有着较大的影响。     

复合纳米材料对混凝土及水泥砂浆的性能影响

研究了加入不同比例复合纳米材料和掺30~40%四掺复合掺合料的胶砂和C40级混凝土的性能,对复配的C40级混凝土试块进行了氯离子和硫酸盐侵蚀试验、对复配净浆试块进行了扫描电镜(SEM)和差示扫描量热(DSC)测试,并讨论了复合纳米材料在混凝土中的不同加入方式。结果表明:相对于基准C40级混凝土,掺入复合掺合料和复合纳米材料配制的C40级混凝土的流动性和抗硫酸盐、氯离子侵蚀的能力均有所增强,其抗压强度提高约20%;复合纳米材料掺入减水剂用于混凝土的效果优于掺入复合掺合料用于混凝土,复合纳米材料掺入减水剂中可以很好地解决纳米材料易于团聚的问题,确定了复合纳米材料的掺入方式是将复合纳米材料掺入减水剂中,掺入量为减水剂质量的0.5-1.0%。