海水干湿循环对带裂缝钢筋混凝土柱力学性能及氯离子含量的影响

通过实验室模拟沿海氯环境和钢筋混凝土结构服役工作条件。使初始裂缝宽度分别为0、0.07、0.10、0.14 mm的钢筋混凝土(RC)偏压柱试件受到100次海水干湿循环作用,观察裂缝发展情况,然后对柱试件进行静力偏压加载试验,并测量受拉区混凝土的氯离子含量。结果表明,不同初始裂缝宽度的RC柱试件经过100次海水干湿循环后,其屈服荷载、极限荷载和延性均随初始裂缝宽度的增加而降低;按规范计算的偏压承载力均高于试验值。与偏压极限荷载试验值相比,当初始裂缝宽度小于0.10 mm时,规范计算极限荷载值的相对误差小于5%,裂缝宽度为0.10 mm及以上时,规范计算极限荷载值的相对误差大于16%。柱试件混凝土受拉表层(0~10 mm)的氯离子含量随初始裂缝宽度的增加而增大;当裂缝宽度小于0.10 mm时,受拉混凝土内层(10~30 mm)的氯离子含量差别不大;裂缝宽度为0.10 mm及以上时,受拉混凝土内层(10~30 mm)的氯离子含量近乎成倍增加。     

粉煤灰和矿粉对C50自密实混凝土氯离子扩散系数的影响

采用自然浸泡法研究了矿物掺合料对C50自密实混凝土工作性能和抗氯离子渗透性能的影响,结果表明:对于单掺粉煤灰混凝土试件,氯离子扩散系数随粉煤灰含量的提高先减少后增加,28d龄期时粉煤灰含量为30％的试件氯离子扩散系数最低,而90d龄期时粉煤灰含量为40％的试件氯离子扩散系数最低;对于单掺矿粉混凝土试件,氯离子扩散系数随胶凝材料中矿粉含量的提高而降低,当矿粉含量由50％增加至60％时氯离子扩散系数降低的幅值并不明显;对于复掺混凝土试件,氯离子扩散系数随复合掺合料中粉煤灰含量的提高先减少后增大,28d龄期时粉煤灰含量为10％的混凝土氯离子扩散系数最低,而90d龄期时粉煤灰含量为20％的混凝土氯离子扩散系数最低.     

复合掺合料对C50海工自密实混凝土氯离子扩散系数的影响机理

采用自然浸泡法研究了粉煤灰和矿粉复合掺合料对C50海工自密实混凝土氯离子扩散系数的影响,并采用化学结合水方法、XRD衍射、SEM、孔隙结构测定等分析方法研究了复合掺合料对混凝土氯离子扩散系数的影响机理,结果表明:混凝土的氯离子扩散系数随复合掺合料中粉煤灰含量的提高先减少后增大,28 d龄期时粉煤灰含量为10%的混凝土氯离子扩散系数最低,而90 d龄期时粉煤灰含量为20%的混凝土氯离子扩散系数最低。复合胶凝材料的水化程度随掺合料的比例及龄期不同而有差异,延长养护龄期有利于提高粉煤灰的反应程度;混凝土的孔隙率和平均孔径均随复合胶凝材料中粉煤灰含量的提高先减少后增加,90 d龄期时粉煤灰含量为20%混凝土的孔隙率和平均孔径都最低,掺合料对氯离子扩散系数的影响主要是引起混凝土孔隙结构的变化。     

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。     

粉煤灰、矿渣粉对机制砂自密实混凝土氯离子扩散系数的影响

采用RCM试验方法研究了粉煤灰、矿渣粉对C40机制砂自密实混凝土氯离子扩散系数的影响。结果表明:粉煤灰单掺时,随混凝土中粉煤灰掺量的增加,自密实混凝土氯离子扩散系数先逐渐减小后增加,28d龄期时氯离子扩散系数最低值对应的粉煤灰掺量为30%,而56d龄期时氯离子扩散系数最低值对应的粉煤灰掺量为40%;矿渣粉单掺时,随着矿渣粉掺量的提高,自密实混凝土氯离子扩散系数逐渐降低,矿渣粉掺量大于40%时,氯离子扩散系数下降的趋势变小;粉煤灰、矿渣粉双掺的混凝土试件,复掺比例由0∶10变化到10∶0时,氯离子扩散系数呈先减后增的趋势,复合掺合料比为3:7的28d龄期自密实混凝土氯离子扩散系数最小,复合掺合料比为5∶5的56d龄期自密实混凝土氯离子扩散系数最小。     

氯离子在开裂混凝土中的扩散特性研究

考虑荷载裂缝宽度与裂缝深度的相关性,基于AgNO_3显色法研究了混凝土裂缝的存在对氯离子扩散范围的影响.通过钻孔取粉测定了混凝土中的氯离子含量,研究了裂缝特征的单一因素对氯离子的扩散特性影响.结果表明:裂缝的存在加速了氯离子在混凝土中的扩散过程;氯离子的扩散系数随着裂缝宽度的增加而增大;裂缝深度的变化对氯离子的扩散深度有一定影响.基于试验结果建立了裂缝宽度(裂缝深度)与氯离子扩散系数之间的指数函数关系式.     

收缩裂缝对混凝土氯离子渗透及碳化的影响

采用大板开裂方法制备了收缩裂缝宽度为0.07 mm、0.1 mm、0.2 mm、0.4 mm和0.62mm的混凝土试件,对养护7 d的不同尺度裂纹混凝土海水浸泡腐蚀30 d,以及快速碳化14 d.测试混凝土裂缝处及周边区域的碳化深度、自由氯离子及总氯离子浓度.试验结果表明:混凝土的自由氯离子与总氯离子均随裂缝宽度增加而...     

纤维高性能混凝土力学及耐久性能

结合某隧道工程跨海区间衬砌结构混凝土所处环境类别和作用等级,对不同纤维长度的聚丙烯纤维混凝土抗压性能及抗氯离子侵蚀耐久性能开展对比试验研究,提出掺加聚丙烯纤维的高性能混凝土方案,针对该方案配合比开展了轴心抗压试验、轴心抗拉试验、抗渗试验及干缩试验。结果表明:在早龄期(3~7 d),纤维混凝土的抗压强度略低于基准组抗压强度,而在后期(7~90 d),纤维混凝土抗压强度逐渐超过基准组抗压强度;28 d龄期混凝土抗压强度随纤维掺量的增加呈现增长的趋势;另外,当纤维掺量在1.5%以内时,随着纤维掺量的增加,28 d和90 d氯离子扩散系数皆随纤维掺量的增加而增加;纤维长度为6 mm的混凝土氯离子扩散系数略大于纤维长度为12 mm的混凝土氯离子扩散系数。     

劈裂裂缝混凝土在海洋潮汐区的氯离子传输

研究了不同尺度劈裂裂缝混凝土在海洋潮汐区环境作用下的氯离子浓度分布、氯离子传输以及钢筋锈蚀规律。试验结果表明：劈裂裂缝在制备过程中存在裂缝回复,裂缝宽度应以卸载后位移传感器获得的裂纹宽度值为准。裂缝混凝土氯离子浓度随深度增加而下降,然后在10 mm深度以下形成稳定段。裂缝区域稳定段氯离子浓度随裂缝宽度增加而呈指数函数增加,裂缝周边区域稳定段氯离子浓度则随裂缝宽度增加而线性增加;但与裂缝区域氯离子增加幅度相比,其增加幅度不明显。裂缝宽度大于005 mm,30 d海洋暴露后混凝土裂缝面氯离子渗透深度近50     

预置表面裂缝对混凝土中氯离子传输的影响

分别采用氯离子扩散系数快速测定方法(RCM法)以及氯离子稳态迁移方法,研究了表面单个裂缝对混凝土材料中氯离子传输性能的影响.结果表明:RCM法并不适用于评价带裂缝混凝土的氯离子扩散性能,而采用氯离子稳态迁移方法评价带裂缝混凝土的氯离子迁移性能比较合理.根据开裂混凝土试件电场加速氯离子稳态迁移试验结果发现,裂缝的存在加强了氯离子在混凝土中的传输,并且当裂缝宽度d≥123μm时,氯离子迁移系数随着裂缝宽度的增加而显著增加.     

横向弯曲裂缝对混凝土内氯离子侵蚀作用的影响

分析了横向开裂混凝土内氯离子的侵入机理及其主要影响因素,建立了基于双重孔隙介质模型的修正Fick定律氯离子扩散模型,并对持续加载下的开裂钢筋混凝土梁构件进行了氯盐干湿循环侵蚀试验。试验采用浓度为5%的NaCl溶液,在进行15个干湿循环后,借助快速氯离子含量检测RCT（Rapid Chloride Testing）法,对各裂缝处不同深度的氯离子含量进行了测定。试验结果表明：1）干湿循环侵蚀作用下,开裂混凝土表层0~20 mm范围内氯离子含量出现峰值,故可取表层对流区深度为15~20 mm左右;2）当表面裂缝宽度小于0.3 mm时,等效氯离子扩散系数平稳增大,模型的预测精度较高;当裂缝宽度大于0.3 mm后,等效氯离子扩散系数快速增大,氯离子侵入受对流作用的影响加大;3）受弯开裂混凝土等效氯离子扩散系数的劣化因子与裂缝宽度有直接关系,建议采用二次幂函数或分段函数来进行描述。     

粉煤灰对受弯开裂钢筋混凝土内氯离子侵蚀的影响

为了研究粉煤灰掺量对受弯开裂钢筋混凝土中氯离子侵蚀过程的影响,采用三点受弯的方法将粉煤灰掺量(质量分数)分别为0%,15%和30%的混凝土梁进行两两自锚,并将不同开裂状态下的试验梁放置于5%(质量分数)的NaCl溶液中进行干湿循环侵蚀试验.结果表明：干湿循环作用下,受弯开裂混凝土的表层对流区深度在10~20mm,且随着裂缝宽度的增加,对流区深度逐渐增大;混凝土的氯离子渗透性能随着弯曲裂缝宽度的增大而提高;粉煤灰掺量在15%以上时能有效改善开裂混凝土的抗氯离子渗透性能,其等效氯离子扩散系数是普通混凝土的1/8~1/6;扩散分析时,混凝土损伤劣化效应系数K与裂缝宽度w,粉煤灰掺量f可用指数关系进行拟合.     

长龄期粉煤灰混凝土氯离子扩散系数的试验研究

通过电导率法研究了水胶比、骨料含量、粉煤灰掺量和龄期对混凝土氯离子扩散系数的影响。测试结果表明,混凝土氯离子扩散系数随着水胶比的减小或骨料含量的增大而减小。粉煤灰的掺入显著增大了混凝土的抗氯离子渗透能力,最佳掺量为30%。从龄期的影响看,540 d内的混凝土氯离子扩散系数表现出显著减小的趋势,当龄期从540 d增加到1800 d时,混凝土氯离子扩散系数几乎维持不变。     

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。     

高性能混凝土约束收缩对氯离子扩散的影响

对粉煤灰和矿渣粉双掺总量占胶凝材料总质量的百分比分别为30%,40%和50%及掺合比例分别为1∶2,2∶3和1∶1的高性能混凝土进行了平板收缩试验和快速氯离子扩散系数测定（RCM法）试验,分析了高性能混凝土有约束和无约束收缩开裂性能及对氯离子扩散系数的影响规律。研究结果表明:无约束的混凝土平板均未发生开裂,有约束的混凝土平板基本开裂,双掺矿物掺合料显著改善了混凝土的抗裂性能,当粉煤灰和矿渣粉的掺合比例为1∶1时,其抗裂性能最好,且随着掺量的增加,混凝土的抗裂性越好;矿物掺合料双掺总量和掺合比例一定时,各配比约束收缩混凝土的等效氯离子扩散系数均高于无约束收缩混凝土的氯离子扩散系数,即约束收缩增大了混凝土的氯离子扩散系数,收缩应变越大,混凝土的抗氯离子性能越差;当粉煤灰和矿渣粉掺合比例为1∶1时,约束收缩对混凝土内氯离子扩散的影响最小。     

荷载损伤后纤维轻骨料混凝土氯离子侵蚀研究

为研究荷载损伤对纤维轻骨料混凝土抵抗氯离子侵蚀性能的影响,设计了掺加聚丙烯纤维、钢 聚丙烯纤维、钢纤维3种轻骨料混凝土,开展了抗拉和抗压试验。分别在40%,60%,80%极限荷载3种拉、压应力水平下持续加载60 s,并测量加载后的残余应变。卸载后将试件切割成直径100 mm、厚50 mm的圆柱体,通过NEL法测定氯离子扩散系数。研究结果表明:混凝土残余应变随着拉、压荷载等级的增大而增大,纤维对轻骨料混凝土极限强度和变形能力提高显著;未施加荷载时,随着纤维的增加,单掺聚丙烯纤维组氯离子扩散系数变小,混掺纤维组基本保持不变,钢纤维组显著增加;施加荷载后,纤维的增加没有显著改善轻骨料混凝土抗氯离子侵蚀能力;残余应变与氯离子扩散系数间存在正相关特性,残余应变越大,氯离子扩散系数越大。     

超大保护层钢筋混凝土梁短期裂缝宽度试验研究

为研究超大保护层水工钢筋混凝土梁的裂缝特征以及评估其对DL/T 5057—2009《水工混凝土结构设计规范》裂缝宽度计算公式的适用性,进行了10根截面宽度为200～300 mm、高度为400～1 000 mm、保护层厚度为25～150 mm配置HRB400钢筋混凝土简支梁的受弯性能试验,得到梁的开裂荷载、裂缝间距的大小与分布、裂缝宽度等,分析了混凝土保护层厚度对梁的裂缝间距和裂缝宽度的影响,结合短期裂缝试验结果,采用DL/T 5057—2009《水工混凝土结构设计规范》的裂缝计算公式进行了对比计算。结果表明：在正常使用状态下,当混凝土保护层厚度小于60 mm时,裂缝平均间距随保护层厚度的增大而增加;当混凝土保护层厚度超过60 mm时,保护层厚度对裂缝平均间距影响不大;平均裂缝间距、平均裂缝宽度和短期最大裂缝宽度试验值与按DL/T 5057—2009计算的结果相比总体上偏小。根据试验结果并参考相关规范,给出平均裂缝间距计算式,并根据黏结滑移理论得到了适用于超大保护层厚度的钢筋混凝土梁短期最大裂缝宽度计算式,经与裂缝试验资料对比计算,其短期最大裂缝宽度与试验结果吻合较好。     

混凝土中氯离子迁移的影响因素研究

从混凝土暴露时间、胶凝材料吸附作用、环境温度、应力和裂缝状态等方面考察了它们对混凝土中氯离子迁移的影响、结果表明，混凝土的氯离子表观扩散系数随暴露时间的推移而衰减，且掺有掺合料的混凝土其衰减程度要大于纯水泥混凝土；矿物掺合料对氯离子的吸附结合能力要比水泥强，胶凝材料对氯离子的吸附结合能力与环境中的氯离子浓度有关；环境温度越高，混凝土中氯离子的迁移速率越大．混凝土所处的应力状态将在多方面影响氯离子在混凝土中的迁移，混凝土中裂缝的存在将促进氯离子在混凝土中的迁移．