满足100年耐久性设计的自密实海工高性能混凝土寿命评价技术研究

分析了海工混凝土结构的腐蚀机理,并对海工混凝土结构的腐蚀危险性进行了评估,表明氯离子对混凝土结构内钢筋的腐蚀是混凝土结构与构件耐久性的主要控制因素。确定了菲克第二扩散定律的解析解中表面氯离子浓度、临界氯离子浓度和保护层厚度等参数的取值,获得了不同矿物掺合料自密实海工高性能混凝土满足100年耐久性设计年限要求的有效氯离子扩散系数控制指标,并表明掺合料的种类和掺量在合理的范围时,自密实海工高性能混凝土的耐久性可满足设计使用年限100年的耐久性要求。     

海洋环境下预应力混凝土结构耐久性的参数敏感性分析

对于海洋环境下的预应力混凝土结构,各类结构和环境因素如保护层厚度、氯离子扩散系数、氯离子临界浓度以及表面氯离子浓度等对结构在设计使用寿命内耐久可靠性有着至关重要的影响.基于氯离子的扩散侵蚀机理,结合预应力混凝土结构的耐久性失效特点,建立其耐久性失效的极限状态方程,对各耐久性影响参数的敏感性进行理论分析,并基于各参数的统计分布特征进行Monte Carlo仿真模拟,以对结构耐久性设计及工程质量控制提供参考和依据.     

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     

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.     

短切玄武岩纤维混凝土构件抗氯盐侵蚀试验

通过设计的人工气候环境下的混凝土侵蚀试验,分析了弯曲荷载作用下掺玄武岩纤维梁和无纤维梁混凝土中氯离子浓度分布.结论表明:掺加玄武岩纤维后,纯弯段混凝土中的氯离子浓度降低.     

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.     

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。     

聚丙烯腈纤维对混凝土耐久性的影响

主要研究了聚丙烯腈纤维对混凝土抗裂性、力学性能和耐久性的影响规律.试验结果表明：掺入聚丙烯腈纤维对混凝土力学性能无明显影响,但可显著改善混凝土早期抵抗塑性收缩开裂的性能,当纤维体积掺量达到1.0kg/m3后,平均开裂面积仅为基准混凝土1/3,单位面积总开裂面积不足基准混凝土的20％,最大裂缝宽度＜0.5mm.聚丙烯腈纤维的加入能够提高混凝土的抗冻性和抗渗性,掺量为0.8kg/m3时对混凝土耐久性改善最为明显.     

玄武岩纤维混凝土梁中氯离子浓度分布规律研究

通过设计人工气候环境下的混凝土梁腐蚀试验,测定腐蚀梁中不同部位处的混凝土氯离子浓度值,分析梁中掺加玄武岩纤维对氯离子浓度分布的影响,比较在弯曲荷载作用下掺加玄武岩纤维梁和无纤维梁中混凝土氯离子浓度分布。结论表明：在混凝土中掺加玄武岩纤维后,氯离子的浓度分布是有规律的。和无纤维梁一样,也存在对流区和扩散区,但在混凝土中掺加玄武岩纤维后能阻碍氯离子的侵入,并且梁的上部纯弯段作用最明显。     

高抗渗纤维混凝土用作隧道外保护层的研究

基于武汉长江隧道工程项目,研究应用高抗渗纤维混凝土作隧道管片外保护层.隧道管片采用梯度设计原理,实现外层防水、内层防火,中间为结构层.采用真空饱盐氯离子扩散系数法(NEL法)以及XRD、SEM等现代测试手段,研究矿粉、硅灰等矿物掺合料以及聚丙烯纤维的掺加对混凝土抗渗性能及保护层混凝土的微观结构、形貌特征、矿物组分等的影响.     

合成纤维对水工混凝土抗裂性能和抗碳化性能的影响

为了提高水工混凝土的耐久性、增强其抗裂性能,本文通过掺入聚丙烯腈纤维,测定了混凝土的物理力学性能,并根据混凝土综合抗裂模型,分析比较了纤维混凝土和基准混凝土的抗裂指标的差异。通过压汞和快速碳化试验,研究了纤维对混凝土孔结构的改变和对混凝土抗碳化性能的影响。研究结果表明,适量掺入聚丙烯腈纤维,可以大幅度提高水工混凝土的抗裂性能和抗碳化耐久性。     

钢筋混凝土结构基于耐久性的可靠度设计方法

对处于氯盐环境中的混凝土结构,为使其在设计使用寿命期内具有合格的可靠度要求,基于结构抗力劣化过程的动态计算模型及动态可靠度分析,在我国 现行结构可靠度设计表达式基础上,引入结构耐久性系数γD来考虑抗力衰减对可靠指标的影响,并给出了耐久性系数的确定方法。针对50年设计使用年限 情况,考虑港口结构3种荷载组合以及5种可变荷载与恒载效应比影响,给出不同的环境条件、水灰比、保护层厚度下结构耐久性系数γD的取值。从而建立 了基于耐久性的可靠度设计实用方法。     

考虑施工需求的混凝土结构耐久性定量设计参数协调取值方法

由传统耐久性设计方法所确定的混凝土结构一维和二维扩散区的耐久性定量设计参数取值往往互不相同,导致混凝土的制备和施工浇筑存在困难。鉴于此,提出了考虑施工需求的混凝土结构耐久性定量设计参数的协调取值方法。首先考虑氯离子扩散系数的时变特性,推导了混凝土结构中一维和二维扩散区氯离子浓度分布的时变解析模型;然后分析了混凝土结构角部箍筋弯折对混凝土附加保护层厚度的影响,并依据不同扩散区耐久性定量设计参数的协调一致性要求,建立了箍筋协调弯弧内半径的计算表达式,进而提出了混凝土结构耐久性定量设计参数的协调取值方法,从而满足对于同一截面上具有不同扩散区的构件能够一次性完成混凝土浇筑的施工需求。分析表明,该方法基于箍筋协调弯弧内半径和耐久性定量设计确定混凝土结构的耐久性设计参数取值,使混凝土结构能够在规定的腐蚀环境作用下满足预定的设计使用年限要求,从而克服传统耐久性设计方法所存在的缺陷。     

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...     

结构耐久性设计的混凝土保护层厚度

目前世界各国钢筋混凝土设计规范中的耐久性设计均通过一系列条文实现 ,无法确定目标使用年限 ,而且也无法表示不同措施对结构耐久性的影响程度是这种方法的主要缺陷。要改进这些缺陷 ,需在设计阶段明确结构使用寿命的要求 ,为此必须对结构构件抗力及适用性的衰减过程、极限状态、可靠性指标有一个明确的认识。在总结碳化钢筋腐蚀耐久性研究成果的基础上 ,提出了针对碳化钢筋腐蚀条件下钢筋混凝土构件中混凝土保护层厚度的要求     

沿海混凝土结构的环境盐雾分区研究

处于近海盐雾区的混凝土结构,其表面的氯离子浓度是随着时间的增长而逐步累积的,同时又是随着距海岸距离及离海面高度的增大而降低的.根据这一特点,建立在近海陆上和海上盐雾区环境下以时间、距离和高度为变量的混凝土结构表面的氯离子浓度模型,在该边界条件下根据Fick第二扩散定律建立一维扩散模型方程.根据计算出的混凝土保护层厚度,进行近海盐雾区的分区,即轻度盐雾区和重度盐雾区.通过模型计算结果,分析了水胶比对不同设计使用寿命时混凝土保护层厚度的影响.     

钢筋混凝土结构的工作寿命设计-针对氯盐污染环境

混凝土耐久性现在正在向定量化发展，同时正在融入钢筋混凝土结构可靠度和工作寿命设计体系。通过将氯盐污染、氯离子渗透和导致钢筋锈蚀，转换为与时间相关的环境荷载与结构劣化进程，目前已形成具有实用价值、可操作的结构工作寿命设计体系。本文介绍了这方面最新进展，包括氯盐污染对结构的破坏作用，氯离子渗透数学模型与主要参数，以结构混凝主耐久性为基础的工作寿命、可靠度概念和理论计算方法，以及设计高耐久性钢筋混凝土结构的技术路线。     

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。     

聚丙烯纤维混凝土抗氯离子扩散性能的试验研究

本文通过聚丙烯纤维混凝土抗氯离子渗透的试验,比较不同纤维掺量混凝土的抗氯离子扩散能力。反映在试验中,随着一定范围内聚丙烯纤维含量的增加,混凝土的密实性能和抗氯离子渗透能力增强,从而提高钢筋混凝土中钢筋的耐腐蚀能力。研究为进一步的材料分析和工程设计提供分析方法和理论依据。