持续荷载和环境耦合作用下钢筋混凝土抗氯盐侵蚀试验研究

沿海混凝土结构长期处于持续荷载和侵蚀环境的耦合作用中。试验设计可持续施加拉/压应力的加载装置,对13根混凝土梁施加不同等级的荷载;同时对受力状态下的混凝土梁进行模拟海水干湿循环的侵蚀。通过试验,研究不同等级荷载和氯盐侵蚀耦合作用下混凝土梁抗氯盐侵蚀性能的变化规律。试验结果表明:(1)通过在梁的受压、受拉侵蚀面浇筑水池,以取水注水的方式来模拟干湿循环可以有效防止盐水对持荷装置的侵蚀,可使试验梁受力更稳定;(2)以施加荷载的大小占极限荷载的比例记做荷载水平λ。当λ=0.3时,受拉区混凝土开裂,各条裂缝最大宽度为0.04 mm,此时裂缝处氯离子浓度与不受力无裂缝混凝土内部氯离子浓度相近;当裂缝最大宽度为0.08 mm时,同深度处氯离子浓度较小幅度增加,影响氯离子传输速率的临界荷载裂缝宽度为0.04 mm。随着λ的增加,受拉区各位置氯离子浓度呈非线性增大,且距离裂缝越近,同深度处氯离子浓度越大;(3)λ<0.45时,混凝土梁受压区氯离子浓度随着荷载水平的增大而减小,当λ>0.45时,受压区氯离子浓度随着荷载水平的增大而增大;在压应力作用下,影响氯离子传输速率的临界λ=0.45。研究表明,荷载和氯盐侵蚀耦合作用对钢筋混凝土结构耐久性能具有巨大的危害,尤其是荷载裂缝处的氯盐侵蚀,实际工程中应采取相关措施加以防范。     

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。     

盐雾腐蚀混凝土后对其抗剪性能的影响分析

滨海地区氯离子对混凝土结构的侵蚀主要以海边的水蒸气为媒介进行.根据模拟海边环境下盐雾腐蚀试验,主要研究氯离子腐蚀混凝土后对其抗剪性能的影响,为正确评估钢筋混凝土结构在滨海环境中的耐久性和制定相关混凝土结构的耐久性设计规程提供依据.     

北部湾海域混凝土结构中氯离子扩散模型研究

混凝土结构的耐久性和服役寿命长期以来一直是一个备受关注的问题,特别是暴露于氯盐环境下的混凝土结构,氯离子的侵蚀就成为影响混凝土结构耐久性的主导因素,因此搭建合理的氯离子扩散模型研究氯离子的扩散规律是研究氯盐环境下混凝土结构耐久性和服役寿命的关键性问题。通过对防城港、钦州港和铁山港三个码头的混凝土结构取样研究,在综合考虑胶凝材料、温度、湿度胶凝材料、混凝土结构养护龄期、暴露氯盐环境龄期、水灰比、结合氯离子等因素对混凝土结构中氯离子扩散系数影响的情况下搭建氯离子扩散模型,并与Life365模型和LNEC E465模型进行对比分析,发现文中所搭建的氯离子扩散模型更加准确反映北部湾氯离子在混凝土内部的传输特性。     

荷载损伤后混凝土劣化机理和试验研究

在分析混凝土荷载损伤后混凝土劣化机理的基础上,通过短期轴拉和短期轴压静载后混凝土抗氯离子侵蚀和抗冻性性能试验,研究荷载损伤对混凝土长期耐久性能的影响。结果表明:受压荷载作用下混凝土依次经历可逆、不可逆和加速劣化三个劣化阶段,受拉荷载下混凝土表现为耐久性持续劣化。在65%和75%轴拉荷载水平,混凝土表观氯离子扩散系数分别增加了6.4%和34%,表面氯离子浓度分别增大了10%和40%,显现出轴拉荷载的"负效应";随着轴压荷载水平的增加,混凝土抗冻性能经历一个"正效应"到"负效应"的转变。     

冻融与氯盐侵蚀作用下预应力结构耐久性试验及数值模拟

为探索预应力混凝土结构在侵蚀环境作用下的耐久性,通过对12根预应力混凝土梁在不同冻融循环次数后进行的氯离子侵蚀试验,主要研究影响冻融与氯盐侵蚀环境下结构耐久性的因素。针对季节性冰冻地区的预应力海工结构耐久性失效特点以及结构耐久性具体要求,综合考虑正负峰值温度差与预应力的影响,提出了冻融条件预应力结构氯盐侵蚀的耐久性分析模型,通过工程实例验证模型的可行性。研究结果表明,采用Crank-Nicholson格式差分进行数值模拟,模拟结果与实际工程检测结果吻合较好;预应力水平和冻融循环次数是影响预应力混凝土梁氯离子扩散的主要因素,冻融损伤严重缩短结构的使用寿命,预应力延缓了混凝土冻融损伤;冻融循环次数越大,扩散深度越深;对于冻融损伤度为24%的混凝土,其氯离子扩散所需的时间是未损伤混凝土的15%~25%。     

氯盐与荷载耦合作用下氯离子在混凝土构件中的扩散性研究

采用三分点自锚法研究氯盐荷载耦合作用下氯离子的扩散性。试验以持续弯曲荷载水平大小、荷载水平种类和侵蚀时间为变量,对氯盐-荷载作用下混凝土构件中氯离子的传输机理进行了研究分析。结果表明,在拉应力作用下,结构的致密性被破坏,有利于氯离子的扩散,氯离子含量有所提高。在适当的压应力作用下,微裂缝生成受阻,抑制了氯离子的扩散,氯离子含量有所减小。     

基于长期暴露试验的海工高性能混凝土耐久性分析

以高耐久性为重要特征的海工高性能混凝土已经在海港码头、沿海和跨海桥梁等基础设施得到广泛的应用。为研究分析海工高性能混凝土在实际海洋环境下长期性能，文章以广东湛江海洋暴露试验站混凝土长期暴露试件为研究对象，在采用传统方法磨粉化学分析氯离子含量分布情况的基础上，采用压汞法(MIP)、背散射电镜(BSE)和能谱分析(EDX)等微观测试技术，测试混凝土的孔结构及水化产物对氯离子的固化性能。经对比分析，海工高性能混凝土比普通混凝土具备更优的孔结构，且长期暴露于氯盐环境下有大量的弗里德尔盐生成，固化氯离子效果显著。长期暴露试验和工程实践证明，海工高性能混凝土是有效提高海洋环境混凝土结构抗氯离子渗透性的根本措施，可显著提高混凝土结构耐久性，大幅延长工程的使用寿命。通过追溯和回顾，陈肇元院士对文章的研究工作给予重要的启发和促进，并对海工高性能混凝土的推广应用发挥重要的推动引领作用。     

氯盐环境下开裂混凝土耐久性研究进展

为了明确裂缝对氯盐环境下钢筋混凝土结构耐久性的影响,结合已有文献分析了荷载裂缝、非荷载裂缝及预制裂缝下混凝土结构在氯盐环境下的耐久性变化规律,指出了裂缝形式（人工裂缝、自然裂缝）、宽度、深度、间距等参数对混凝土渗透性及氯离子传输、内部钢筋锈蚀的影响规律,介绍了已有的饱和与非饱和状态下开裂混凝土内氯离子传输过程的模型,指出了氯盐环境下开裂混凝土耐久性研究已得出的基本结论及需要深入研究的方面。所得结论可为氯盐环境下开裂混凝土的后期研究提供借鉴。     

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.     

挟砂冲蚀与氯盐侵蚀联合作用下混凝土耐久性研究

以钱塘江口海洋环境中氯盐与含砂潮涌的共同作用为背景,通过试验,研究了不同类型与掺量矿物掺合料混凝土在挟砂冲蚀与氯盐侵蚀联合作用下桥梁墩柱混凝土的耐久性能。试验室同条件的氯盐环境下砂浆与混凝土磨损试验的结果显示,在短期内氯盐的存在对混凝土或砂浆的磨损性能没有明显的加速破坏作用。而当受冲蚀作用后的混凝土再进行氯离子扩散试验发现,混凝土的氯离子扩散系数有不同程度的增加,达到未受冲蚀混凝土的1.13～1.79倍。     

基于两种腐蚀环境下氯离子在混凝土中的扩散试验研究

氯离子对混凝土结构的侵蚀主要以海水和海边的水蒸气为媒介进行。根据模拟海水及滨海环境下的盐雾腐蚀试验的研究成果,阐述了氯离子通过两种不同的状态在混凝土内部的扩散规律,为正确评估钢筋混凝土结构在滨海环境中的耐久性和制定相关混凝土结构的耐久性设计规程提供依据。     

氯盐和硫酸盐环境下混凝土耐久性研究综述

对混凝土结构在侵蚀性环境下的长期安全服役要求使得针对混凝土材料的耐久性研究获得了越来越广泛的关注.盐环境普遍存在于大自然中,其中氯盐和硫酸盐会对混凝土结构的耐久性产生不利影响.介绍了氯盐或硫酸盐单一侵蚀因素作用下混凝土材料耐久性的研究现状,系统总结了试验方法、宏观性能和侵蚀模型等方面的研究成果,阐述了盐环境下混凝土耐久性的研究趋势.得到以下初步结论:(1)试验方法方面,由于自由扩散法控制附加因素的介入,对离子传输机理的影响较小,与实际状态更为接近;(2)基于Fick第二定律建立氯离子扩散模型,关键在于对氯离子扩散系数的修正,不同因素对扩散系数的影响应有更多基础理论和试验数据作为支撑.细观模型方面,在骨料特征的参数化技术方面寻求突破对于其仿真效果至关重要;(3)由于影响硫酸盐侵蚀的因素较多且系统性试验较少,因此已有模型的适用性存在局限,应寻求突破建立全面涵盖各类因素的模型;(4)建立自然盐环境与试验室盐环境的对应关系、保证混凝土的试验室状态与其实际服役状态的一致性以及建立特定环境下混凝土耐久性损伤的时变模型对服务工程应用具有重要意义.     

受力状态下混凝土试件氯离子侵蚀试验

氯离子侵入而导致的钢筋锈蚀现象是混凝土结构的常见病害之一,因此混凝土抵抗氯离子侵入的能力对其耐久性有重要影响。进行氯离子侵蚀试验是研究氯离子侵入规律的有效手段,但目前的研究成果大部分是针对无应力状态下的普通混凝土,对处于受力状态下的混凝土研究很少。为了研究受力状态下混凝土的抗氯离子侵入性能,对混凝土进行了盐溶液浸泡和盐雾试验,得出未开裂的试件在不同水灰比、受力状态、应力水平和作用环境下的试验结果,并对其进行对比分析。试验结果表明:减小水灰比能提高混凝土的抗氯离子侵蚀能力;在拉应力状态下的氯离子含量比无应力状态下的要多;在压应力状态下的氯离子含量取决于压应力水平;盐溶液浸泡环境对混凝土结构的作用比盐雾严重得多。     

氯盐浓度与循环荷载对道路混凝土氯离子传输影响研究

氯盐及车辆动态荷载的存在使得水泥混凝土路面或桥梁等结构破坏严重。本文对道路混凝土采用氯盐溶液浸泡并同步施加动态荷载，并测试各侵蚀龄期混凝土不同深度自由氯离子含量。通过Fick第二定律解析解方程对氯离子浓度进行拟合，分析各因素对表观表面氯离子浓度C_s和表观扩散系数D_app时变规律的影响。引入效应系数K,分析不同氯盐浓度下动态荷载对混凝土抗氯离子渗透性能的影响。结果表明，动态循环荷载作用显著加速了氯离子的扩散，氯盐溶液浓度越大，同一深度自由氯离子含量越高。且随着侵蚀龄期的延长，K不断增大，混凝土抗侵蚀能力显著降低。     

长期荷载后海砂混凝土梁疲劳性能试验研究

工程实例和已有研究表明,海砂对钢筋混凝土结构的安全性和耐久性产生极大影响,而目前对疲劳荷载作用下海砂混凝土结构的性能研究较少。通过普通混凝土梁和海砂混凝土梁的长期荷载试验和疲劳试验,对梁挠度发展、疲劳寿命等进行了研究。结果表明,长期荷载作用下海砂中氯盐对梁挠度发展影响不明显,但海砂混凝土梁相较于普通混凝土梁疲劳寿命却有极大的降低,说明海砂中的氯离子对承受疲劳荷载的梁更具危害。研究结果可以为海砂混凝土梁的耐久性研究提参考。     

压荷载对混凝土抗氯离子渗透性能的影响

在提倡可持续发展的今天,混凝土作为一种广泛使用的建筑材料,在基建中扮演者越来越重要的角色。混凝土的耐久性下降主要是由于钢筋的锈蚀,而氯离子侵蚀又是导致钢筋锈蚀的主要因素。在压荷载作用下,混凝土的内部微观孔隙结构会随之改变,进而影响氯离子的扩散传输。因此,研究氯盐耦合作用下混凝土的渗透性能,对于国家基础设施建设有着重要的意义。本文主要阐述了近些年关于荷载作用下混凝土抗氯离子渗透性能的研究进展,并提出了相应的看法。     

冻融循环下海工预应力混凝土结构的耐久性

从冻融与氯盐侵蚀机理出发,分析了影响预应力混凝土结构耐久性的主要因素;通过试验,测定了不同冻融条件下的氯离子扩散深度.以预应力混凝土氯离子扩散模型为基础,综合考虑冻融损伤、氯离子扩散系数的时间依赖性等因素,建立冻融条件下预应力混凝土结构氯离子扩散模型,并采用Crank-Nicholson格式差分进行数值模拟,运用实测数据验证了模型的正确性.结果表明:冻融循环是引起混凝土破坏的动力;应力水平加速了混凝土的损伤与劣化过程;水化龄期的选取对提高氯盐侵蚀下的混凝土结构耐久性起着非常重要的作用.     

江海交汇环境桥梁高性能混凝土耐久性研究现状与探讨

综述了目前国内外混凝土耐久性的研究进展和河口水域环境下的混凝土耐久性的研究现状,从实际工程应用的角度,提出工程需求,建议针对河口水域枯季氯盐含量较高、洪季盐/淡水强烈混合和桥位水域水位变化明显的特点,开展江海交汇环境氯盐、硫酸盐作用下混凝土耐久性失效状况研究,明确混凝土原材料指标,优化、完善配合比设计;采用科学的手段,评估类似桥梁所用高性能结构混凝土抗氯离子渗蚀及硫酸盐侵蚀的性能。     

骨料级配和弯折荷载对氯离子扩散的影响

混凝土结构耐久性问题越来越受到人们的重视。氯离子侵蚀引起钢筋锈蚀是导致混凝土结构耐久性问题的主要原因之一。文中开展了骨料级配以及弯折荷载作用对氯离子在混凝土内的扩散影响研究。研究结果表明,良好的骨料级配可改善混凝土的抗氯离子侵蚀性能;弯折荷载作用下受拉区混凝土由于微裂纹发展而使氯离子扩散加速。