强感潮环境混凝土氯离子扩散系数长期时变性

以钱塘江强感潮河口环境下3种水灰比的普通水工混凝土耐久性暴露试验,结果表明:在开始的1~3年内,该环境条件下的水工混凝土氯离子扩散系数降低明显,1 500 d后降低的幅度和速率很小,并趋于稳定;得到的氯离子扩散系数的时变模型能较好地反映该环境条件下混凝土扩散性能的衰减过程。     

再生混凝土氯离子渗透性能及龄期衰减系数分析

氯离子的侵蚀会引起混凝土结构内部钢筋的锈蚀。通过分析混凝土中两种不同氯离子时变扩散模型以及两者之间的转换关系,利用不同暴露龄期的再生混凝土自然扩散试验数据研究水灰比、暴露龄期等因素对再生混凝土中氯离子时变扩散性能的影响。分析结果表明:由表观扩散系数与表观龄期衰减系数建立的表观时变扩散模型和由瞬时扩散系数与瞬时龄期衰减系数建立的瞬时时变扩散模型均能较好地表征再生混凝土结构中氯离子侵蚀规律,且两者之间存在一定的转换关系;当水灰比从0.45增大至0.6时,再生混凝土的表观龄期衰减系数m和瞬时龄期衰减系数n分别减少和;再生混凝土的m值比普通混凝土高10%～166%、n值比普通混凝土高8%～190%;不同混凝土的瞬时龄期衰减系数n均大于表观龄期衰减系数m。     

基于室内外相关性方法的混凝土氯离子扩散性研究

以室内外相关系数K为桥梁,将室内混凝土氯离子扩散系数转换为实际工程的氯离子扩散系数,分别测定了3种混凝土在长期浸泡和现场暴露环境下的氯离子扩散性。结果表明:增加混凝土强度和延长暴露时间均降低了混凝土的氯离子扩散系数。以混凝土在长期浸泡环境为标准,利用室内外相关性方法,计算了混凝土表面氯离子含量CS、表观氯离子扩散系数D0和时间依赖系数m的室内外相关性系数K_C、K_D和K_m,对二维氯离子扩散方程进行修正,并进行了验证;与原模型结果相比,修正模型更适用于实际工程。     

锂渣对混凝土抗氯离子侵蚀性能的影响研究

通过试验研究不同水灰比和锂渣替代率的混凝土试件在不同侵蚀龄期、氯盐溶液浓度的作用下,探讨锂渣对混凝土抗氯离子侵蚀性能的影响。试验采用自然浸泡法研究氯离子在饱和混凝土中扩散传输性能,通过钻芯取样,分层研磨,依照水溶性氯离子含量的测定方法获取各试件不同深度的氯离子浓度。结果表明,氯离子在混凝土中的扩散能很好地吻合Fick第二定律;锂渣作为矿物掺合料替代水泥后能有效降低氯离子在混凝土中的扩散,当锂渣掺量为20%和30%时,混凝土氯离子扩散系数仅相当于空白试件的40%和37%。水灰比的降低能够显著降低混凝土氯离子扩散系数;随着侵蚀龄期的增大,氯离子扩散系数减小,且各龄期下掺入锂渣的混凝土氯离子扩散系数均比空白试件小。     

杂散电流与硫酸盐耦合作用下混凝土氯离子扩散性能研究

配制了两种配合比的混凝土试件,开展了杂散电流单独作用以及杂散电流与硫酸盐耦合作用下的氯离子侵蚀试验。测试了混凝土中水溶性氯离子含量,计算了不同试验条件下的氯离子扩散系数及其时变规律,分析了杂散电流、硫酸盐以及矿物掺合料对混凝土氯离子扩散性能的影响,并通过微观分析进一步阐述了杂散电流与硫酸盐耦合作用对混凝土氯离子扩散性能的影响机理。试验结果表明:杂散电流会通过电场作用促进氯离子向混凝土内部扩散;复掺粉煤灰和矿粉可降低混凝土孔隙率,显著降低氯离子扩散性能;硫酸盐会与水泥水化产物生成钙矾石,短期内对氯离子扩散起抑制作用,长期将增大氯离子扩散性能;杂散电流与硫酸盐长期耦合作用将增大氯离子扩散性能。     

35%荷载、干湿循环对混凝土氯离子扩散系数的影响

采用盐湖卤水分别进行长期浸泡、干湿循环、浸泡-35%荷载腐蚀试验,定期检测了混凝土不同深度的自由氯离子含量,应用二维氯离子扩散定律和Fick第二定律计算了混凝土氯离子扩散系数和混凝土的寿命,分析了水灰比和试验环境对表面氯离子扩散系数的影响。结果表明,氯离子扩散系数随着水灰比的增大而增大,与长期浸泡相比,干湿循环和施加35%荷载都加速了混凝土表面氯离子扩散系数,干湿循环的效果更明显,在盐湖环境下采用高强混凝土是提高混凝土耐久性的有效方法。     

海洋环境下混凝土自由氯离子扩散系数试验

采用自然扩散法研究了普通混凝土、粉煤灰混凝土和矿渣混凝土在模拟海水环境中的氯离子扩散特性,探讨了养护龄期、暴露时间及矿物掺合料掺量对混凝土自由氯离子扩散系数的影响.结果表明:混凝土的自由氯离子扩散系数随着暴露时间的延长呈幂指数降低,而且其时间依赖性与养护时间及矿物掺合料掺量有关;当养护龄期达到730 d、粉煤灰和矿渣掺量(质量分数)分别达到30％和45％时,混凝土的自由氯离子扩散系数随暴露时间的降低速度最快;延长养护龄期及掺加粉煤灰和矿渣,对于降低混凝土的长期自由氯离子扩散系数具有重要的作用.     

混凝土中氯离子随机时变扩散过程及浓度分布

鉴于海洋混凝土结构的材料特性及环境因素具有随机性和时变性,在混凝土的氯离子扩散模型中引入氯离子扩散系数和表面氯离子浓度时变函数.采用高斯随机场描述混凝土的氯离子扩散系数的随机特性,然后在以局部平均法离散该随机场的基础上,研究建立了混凝土中氯离子随机时变扩散分析的摄动随机有限元法（SFEM）,并推导了氯离子浓度均值和协方差的计算表达式.通过与试验值和Monte Carlo有限元法（MCFEM）的比较,验证了SFEM具有较高的计算效率和精度.算例分析表明：氯离子扩散系数的随机时变性对混凝土中氯离子扩散过程具有显著影响;对于长期服役的混凝土结构,混凝土表面氯离子浓度时变性对氯离子扩散过程的影响可以忽略.     

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...     

持续荷载下混凝土的氯离子扩散性能研究

基于实际海洋环境暴露条件,研究了力学荷载作用下混凝土中的氯离子扩散性能.以Fick第二定律理论为基础,用误差函数对混凝土中随深度变化的氯离子含量分布进行了曲线拟合,从而得到氯离子表现扩散系数,并以此表征氯离子在混凝土中的传输性.分析了氯离子的扩散系数与原材料、配合比、暴露环境以及力学荷载间的关系.结果表明,力学荷载对海洋环境下混凝土中的氯离子传输性能有显著影响,在利用氯离子扩散模型预测暴露海洋环境下混凝土结构的使用寿命时,需要考虑荷载因素的影响.     

Effizienzsteigerung von Textilbeton durch Einsatz textiler Bewehrungen nach dem erweiterten Nähwirkverfahren

Textilbeton ist ein neuer, effektiver und sehr innovativer Baustoff zur Verstärkung von Tragwerken. Im Rahmen der laufenden Forschung stehen die weitere Verbesserung des Verstärkungsverfahrens und die stetige Weiterentwicklung der Faser‐Matrix Kombination im Mittelpunkt der Untersuchungen. Aufgrund der hohen Garnzugfestigkeiten sind bei Verwendung textiler Bewehrungen aus Carbon sehr effektive Verstärkungen herstellbar. Bei ungünstiger Konfiguration der textilen Bewehrungen können jedoch verbund‐ und festigkeitsschädigende Rissbildungen innerhalb zugbeanspruchter Textilbetonbauteile auftreten. Diese Rissbildungseffekte werden in Abhängigkeit von der Belastung maßgeblich durch die wirkenden Verbundkräfte und die verarbeitungsbedingte Garnwelligkeit beeinflusst. Dabei ist die Gefahr eines Verbundversagens durch Delamination besonders in den Bereichen der Lasteinleitung in die textile Bewehrung, wie z. B. Endverankerungen und Übergreifungsstößen, kritisch. Dies führt zu einer Reduzierung der nutzbaren Zugtragfähigkeit der textilen Bewehrung im Gesamtbauteil. Um die Effizienz der textilen Bewehrung zu erhöhen, wurde daher ein verbessertes Textilherstellungsverfahren auf Basis der Nähwirktechnik entwickelt. Dadurch wird die ungünstig wirkende Garnwelligkeit deutlich reduziert. Der vorliegende Aufsatz beschreibt vergleichende Untersuchungen der Verbund‐ und Festigkeitseigenschaften zugbeanspruchter Textilbetonbauteile. Die Ergebnisse zeigen, dass mit der Entwicklung des erweiterten Nähwirkprozesses ein maßgeblicher Schritt im Hinblick auf eine weitere Verbesserung der Eigenschaften des Textilbetons erreicht werden konnte. Efficiency Increase of Textile Reinforced Concrete by Use of Textile Reinforcements from the Extended Warp Knitting Process The composite material textile reinforced concrete (TRC) is a new, effective and very innovative method for the strengthening of load bearing structures. Apart from further improvements to the strengthening methods, a continual further development of the fibre‐matrix combination is at the centre of ongoing research. Due to the high tensile strengths of textile reinforcements made of carbon, it enables very effective strengthening of concrete constructions. However, if the textile fabrics are unfavourably configured, bond and strength damaging crack formations within TRC members can occur. Depending on the load, these crack formation effects are substantially influenced by the bond and the size of yarn undulation, which depends on the processing of the fabric. The danger of bond failure by delamination, which particularly occurs in areas of concentrated load introduction into the textile reinforcement, such as final anchorages and overlaps, is especially critical. It results in a reduction of the usable tensile load bearing capacity in the entire member. For this reason, an improved textile manufacturing method based on warp knitting technology was developed. By means of this method, yarn undulation can be reduced considerably. The article on hand describes comparative examinations of the bond and strength properties of tensile loaded TRC elements. The results show that the development of the extended warp knitting process was a substantial step toward a further improvement of the properties of TRC.     

Feuchtesensoren in der Bauwerksüberwachung

Die Bestimmung des Wassergehalts und insbesondere der orts‐ und zeitabhängigen Feuchteverteilung in Baustoffen hat in der Forschung, Baustoffentwicklung, Bauwerksdiagnose und Bauwerksüberwachung einen besonderen Stellenwert. Bei der Untersuchung von Schadensursachen muss an Bauwerken in der Regel die Baustofffeuchte mit bewertet werden, da sowohl wesentliche Baustoffeigenschaften als auch die Dauerhaftigkeit von Bauwerken in entscheidendem Maße von deren Wassergehalt abhängig sind. In jüngster Zeit werden Feuchtesensoren eingesetzt, um die Funktionsfähigkeit und Dauerhaftigkeit von Instandsetzungs‐ bzw. Schutzmaßnahmen zu kontrollieren. Dies soll es dem Bauherrn ermöglichen, rechtzeitig Maßnahmen einleiten zu können, bevor Schäden infolge von Wasser‐ bzw. Chloridzutritt auftreten können. Condition Assessment with Moisture Sensors The determination of the water content in construction materials and in particular with regard to its depth and time dependent distribution is of high interest in the area of research, material development and condition assessment of structures. The assessment of the reason of damages mostly require to regard the moisture content of structures, because the moisture content basically affects material properties and the durability of structures. Recently moisture sensors have been used to control the functionality and durability of repair and protection measures. This enables the owner to carry out accurately timed measures to prevent damages due to the ingress of water and chlorides.     

Umlagerungsverhalten von Plattentragwerken aus Stahlfaserbeton

Das Tragverhalten von Platten aus Stahlfaserbeton ist von starker Nichtlinearität durch Rissbildung und großen traglaststeigernden Umlagerungen geprägt. Für ihre Berechnung und Bemessung wird ein nichtlineares Verfahren vorgestellt. Es basiert auf einer elasto‐plastischen Schädigungsbeschreibung des Faserbetons mit eingebetteter Betonstahlbewehrung und einer Finite Elemente Diskretisierung des Stabstahls und der Platte mit regularisierter Verschmierung der Rissbildung im Elementnetz. Das Verfahren wird an einer punktgestützen Stahlfaserbetonplatte eines Großversuchs angewendet und verglichen mit anderen gängigen Methoden, nämlich einer linear‐elastischen Schnittgrößenermittlung bzw. der Bruchlinientheorie. Zur Bemessung erweist es sich als sehr geeignet, allerdings – ähnlich den beiden anderen Verfahren – abhängig von der angenommen Rissbildung, der Nachrisszugfestigkeit und geometrischen Größen. Redistribution Effects of Steel Fibre Reinforced Concrete Slabs Numerical Computation and Design The bearing behaviour of steel fibre reinforced concrete (SFRC) slabs is mainly affected by nonlinearity due to cracking and redistribution effects leading to an increased bearing capacity. A nonlinear approach for structural analysis and design of such structures is presented. It is based on an elasto‐plastic damage theory to model material behaviour of SFRC and allows for additional embedded rebars. By adopting a finite element discretisation of the slab structure a regulated smeared modelling of cracking is achieved. Further the nonlinear model is applied to a full scale test of a SFRC flat slab structure and results are compared to alternative already well established methods, namely a linear elastic analysis and the yield line theory. The proposed method is proven to be very suitable for design but – alike the alternatives – depends on assumed crack patterns, residual tensile strength of the SFRC and geometrical parameters.