海洋大气区混凝土表面氯离子浓度的形成机理和多因素模型

揭示海洋氯离子在大气中和混凝土内部两个不同阶段的传输机理和影响因素,在此基础上研究建立海洋大气区混凝土表面氯离子浓度的多因素计算模型。首先分析海洋大气区混凝土表面氯离子浓度的主要影响因素,并揭示海洋环境条件、混凝土材料特性和暴露时间等因素对混凝土表面氯离子浓度的影响规律;然后综合考虑离海岸距离、风速、水胶比、胶凝材料种类、暴露时间等关键因素的影响,结合欧洲、北美、南美和亚洲等多地海洋自然暴露试验数据和两阶段多元非线性回归分析,建立具有广泛适用性的海洋大气区混凝土表面氯离子浓度多因素模型;最后与现有经验模型的预测值和自然暴露试验数据进行对比分析,验证该模型的有效性和适用性。     

不同干湿制度下氯离子在混凝土中的传输特性

设计了８种干湿循环侵蚀制度,定量分析了不同侵蚀制度同混凝土中氯离子传输深度、氯离子含量分布规律、表面氯离子含量、氯离子扩散系数、对流区及氯离子传输效率之间的关系.结果表明：干湿循环加速氯离子的传输仅限于一定范围;不同干湿制度下,表面氯离子含量随干湿比的增加而有所增加;干湿循环下混凝土中对流区的出现具有时间性;随着干湿循环周期的增加,对流峰值以幂函数增加,且干湿比越大越有利于氯离子峰值浓度的积累;干湿循环制度不同,但干湿循环1个周期的时间相同且干湿比为5∶1时,氯离子向混凝土内的传输效率最高.     

自然环境与人工环境对混凝土氯离子侵蚀及对流区的影响分析

以自然干湿循环条件下混凝土腐蚀试验结果为基础,与人工模拟环境下的试验结果进行对比,研究混凝土表面氯离子侵蚀及对流区影响的因素。混凝土表面氯离子侵蚀及对流区的影响因素分析,可为干湿循环条件下混凝土中氯离子的表面传输理论研究提供一定的依据。     

干湿交替环境下氯离子在承压混凝土内的传输特性

通过试验模拟海洋环境下氯离子对在役混凝土柱的侵蚀,探究了干湿交替环境下应力水平及试验周期对氯离子在混凝土中传输特性的影响规律.采用干湿时间比为2∶1的干湿循环制度,试验历时1a,研究了不同应力水平下混凝土内的氯离子含量分布特性.通过数据分析得到应力水平和试验周期对混凝土内氯离子传输进程、表面氯离子含量、对流区深度及峰值氯离子含量的影响规律;建立了同时考虑应力水平和试验周期影响的氯离子扩散系数预测公式;阐释了应力水平对干湿交替环境下混凝土中氯离子不同传输机制的影响机理.     

海洋环境喷射混凝土抗氯离子侵蚀性能试验研究

为研究海洋环境喷射混凝土氯离子扩散性能,试验采用浸泡法及盐雾法模拟海洋水下区及海洋大气区,对不同侵蚀龄期喷射混凝土及钢纤维喷射混凝土渗透层氯离子含量进行测定。同时,与同配合比模筑混凝土进行对比,研究喷射混凝土氯离子扩散性能与模筑混凝土的差异。结果表明:随着侵蚀龄期增加,混凝土中氯离子含量增大,且相隔龄期间极差增大;不同海洋环境对混凝土氯离子扩散影响显著,与同条件下模筑混凝土相比,喷射混凝土氯离子扩散速率快,且在距表层同深度处氯离子含量较大;钢纤维的掺入可显著改善喷射混凝土微观孔结构,降低喷射混凝土中氯离子含量,提高其抵抗氯离子侵蚀性能。     

潮差环境下混凝土中氯离子扩散时变性试验

以自然海洋潮差区环境条件下暴露时间分别为60,120,240,360,480,600d的混凝土现场试验结果为基础,计算了5种水灰比混凝土的氯离子扩散系数;以60,120,240,360,480d的氯离子扩散系数测量结果,推导了潮差环境下混凝土中氯离子扩散系数的时变模型,并以该时变模型计算了暴露600d后混凝土中氯离子扩散系数及自由氯离子含量,验证了该时变模型的适用性.结果表明:水灰比越大,混凝土中氯离子扩散系数在前期衰减的经验系数m越小,即对降低混凝土氯离子长期扩散性能的效果越差,因此减小水灰比能有效降低混凝土的长期氯离子扩散性能;暴露600d后混凝土中氯离子扩散系数降低幅度已经很小,基本趋于稳定;得到的混凝土氯离子扩散系数时变模型能较好地反映潮差环境下混凝土中氯离子侵蚀过程.     

强感潮河口地区水工混凝土的氯离子侵蚀试验

在自然强感潮河口地区进行了水工混凝土氯离子的侵蚀试验,研究了暴露时间和水灰比等因素对混凝土中氯离子浓度分布的影响。结果表明:试验混凝土中的氯离子扩散都存在侵蚀对流区,其厚度为4~6 mm,受水灰比的影响较小;对流区的峰值浓度与暴露时间的相关性不明显,但受水灰比的影响较大。     

海港码头混凝土表面氯离子随高度变化规律

海水中氯离子的侵蚀是影响钢筋混凝土结构在海洋环境中耐久性的一个重要的因素,而混凝土表面氯离子浓度是研究氯离子侵蚀的重要指标之一。由于混凝土结构沿海拔不同高度的服役环境不同,表面氯离子浓度随高程是变化的,但其分布存在一定的规律。根据浙江东部沿海地区某混凝土码头结构表面氯离子浓度的实测数据,通过数据统计分析,提出表面氯离子浓度随高度呈单峰高斯分布的规律;通过建立BP神经网络预测模型,验证其高斯分布规律假设的合理性。在对浙东沿海某混凝土码头及日本不同海域混凝土码头的表面氯离子浓度实测数据进行概率统计分析后,得到沿海混凝土结构的最严重氯离子侵蚀区域为海拔在0.4～1.6m,其海水浸润时间比为0.285～0.478,应重点加强该区域结构的抗氯侵蚀能力。最后,通过对实测数据的归一化处理,建立了基于高斯函数的海港码头混凝土表面氯离子浓度的高度影响系数和海水浸润时间比影响系数经验表达式。     

临海结构混凝土盐雾干湿循环试验研究

采用盐雾试验箱进行临海结构混凝土盐雾干湿循环条件下抗氯离子侵蚀性能的相关研究,系统研究了干湿循环制度、盐雾浓度以及矿物掺合料掺量等影响因素。研究结果表明,干湿时间比越大,氯离子含量越大,氯离子侵蚀越严重;盐雾浓度越大,氯离子含量越高;粉煤灰、磨细矿渣的掺入可提高临海结构混凝土材料抗氯离子侵蚀性能,粉煤灰掺量不宜超过40%,当粉煤灰和磨细矿渣掺量各25%时,氯离子含量最低,临海结构混凝土抗氯离子侵蚀性能最佳。     

混凝土中氯离子扩散性能研究

混凝土是当今社会最重要的结构工程材料之一,但由于受外界环境的影响,混凝土的耐久性严重不足,从而造成了混凝土结构的过早破坏。而钢筋锈蚀是导致混凝土结构过早破坏,影响混凝土耐久性的一个重要因素,氯离子侵蚀又是引起钢筋锈蚀的首要因素,因此,本文开展了不同水灰比、粉煤灰掺量和矿渣掺量对混凝土中氯离子扩散性能的研究,探讨氯离子在混凝土中的传输规律。     

荷载作用下混凝土中氯离子传输研究

依据Fick第二定律,对混凝土中氯离子含量分布情况进行曲线拟合,然后用误差函数进行计算,得出不同深度情况下,混凝土中氯离子含量变化情况,最终得到氯离子的扩散系数,进而得出氯离子在混凝土中的传输特点以及氯离子的扩散系数和混凝土原材料之间的关系。结果表明,在海洋环境中,荷载对混凝土的氯离子传输性的影响很大。     

混凝土裂缝表征方法研究进展及裂缝对氯离子传输影响

氯离子侵蚀导致混凝土中钢筋锈蚀,是钢筋混凝土耐久性劣化的主要表现形式,然而混凝土裂缝的存在将加快氯离子在混凝土中的传输并缩短钢筋混凝土的服役寿命。首先对已有的裂缝表征方法进行了介绍,包括线性位移传感器、图像分析法、CT扫描等。然后综述了带有裂缝的混凝土基体中氯离子扩散的影响因素,重点介绍了裂缝的宽度、水灰比、矿物掺合料、龄期、荷载等因素对氯离子扩散行为的影响。结果表明当裂缝宽度在50~200μm之间时,对氯离子扩散系数的影响最大,在此区间内,氯离子扩散系数随着裂缝宽度的增加而增大;其余因素也对氯离子扩散系数有不同程度的影响。     

Long-term durability of onshore coated concrete —chloride ion and carbonation effects

Enhancing service life of reinforced concrete (RC) structures located in marine environments is an issue of great interest for design engineers. The present research addresses the effect of surface coatings on service life of onshore RC structures. Long-term performance of concrete samples up to 88 months of exposure at natural marine environment was investigated. Two onshore exposure conditions, including soil and atmosphere and different types of concrete coatings were studied. Carbonation rates of up to 0.5 and 1.5 mm/year were observed at the first 88 months of exposure for soil and atmospheric samples, respectively. Surface chloride ion build-up and variation in chloride ion diffusion were monitored with respect to time, and service life was estimated. Based on the obtained results it is proposed to use the aliphatic acrylic and polyurethane coatings for enhancing the service life of concrete structures in the investigated exposure conditions.     

混凝土真实细观模型的生成及氯离子传输的数值模拟

基于改进的遗传算法和8邻域边界跟踪法,对混凝土断面的数字图像进行处理,得到二值图像并提取粗骨料的边界坐标;根据提取的坐标编写程序,生成浆体集料界面过渡区（ITZ）,得到真实的混凝土细观模型;将得到的混凝土细观模型导入COMSOL软件,模拟海洋水下区氯离子侵入混凝土内部过程,得到不同时刻混凝土内部氯离子浓度云图。研究结果表明：使用的建模和模拟方法所得结果与长期实海暴露混凝土实验结果一致,可以用来研究和评价海洋环境下混凝土的耐久性能;ITZ的存在会加速氯离子向混凝土内部扩散,其厚度越大,扩散过程越快,界面区厚度增大1倍,混凝土表观氯离子扩散系数增大12.3%;对比真实混凝土细观模型与参数化生成的圆形随机骨料模型中氯离子传输模拟结果发现,圆形随机骨料模型中氯离子的浓度总是小于真实细观模型中氯离子的浓度。     

多因素作用下地下粉煤灰混凝土抗压强度灰熵分析及微观结构

通过强度试验,运用灰关联熵分析方法,以水压力、荷载、硫酸盐、氯盐与侵蚀时间作为影响因素,研究地下粉煤灰混凝土抗压强度变化情况及其关联程度,结合SEM、XRD分析了不同工况下混凝土内部结构的微观变化。结果表明:灰关联熵分析方法可以有效区分多种因素的主次关系,在选取的五种因素中,硫酸盐与混凝土强度退化灰关联熵值最大;无水压力时,Cl^-会先进入混凝土内部与水泥水化产物生成Friedel’s盐。有水压力时,水压力加速硫酸根离子侵蚀混凝土试块,Cl^-结合能力减弱并且多以自由离子形式存在于粉煤灰混凝土中;随着侵蚀时间增加,多因素作用下粉煤灰混凝土生成产物石膏越来越多,内部结构越来越稀疏,使得抗压强度下降速率大于单因素与双因素作用下粉煤灰混凝土抗压强度下降速率。     

沿海大气中氯离子对混凝土结构作用研究

沿海大气中含有一定量的氯离子,Cl-会通过扩散、毛细吸入、渗透等形式进入混凝土的内部,影响混凝土结构的耐久性,氯离子的渗透速度除受其自身材料的影响外,环境条件因素的影响较大,通过对实际混凝土结构中氯离子沉积量梯度的检测,研究了大气氯离子对实际混凝土结构的作用和相关环境参数对氯离子作用的影响.     

再生骨料取代率对再生混凝土耐久性的影响

在对大量文献进行研究与对比分析的基础上,总结了近11年来各国再生混凝土耐久性的研究成果,包括再生混凝土抗氯离子渗透性、抗冻性、耐磨性、抗碳化性.通过灰色关联度定量分析了再生混凝土氯离子渗透性影响因素的主次关系.结果表明:再生混凝土的抗氯离子渗透性、抗冻性和耐磨性随再生粗骨料取代率增加而变差,混凝土耐磨性随再生细骨料取代率的增加而变好,大部分混凝土的抗碳化性随再生粗骨料取代率增加而变差,少部分出现变异;通过灰色关联分析得到的再生混凝土氯离子渗透性影响因素从大到小依次为水灰比、掺合料、混凝土龄期.     

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。