干湿交替作用下受弯开裂钢筋混凝土梁内氯离子侵蚀特性

为了研究干湿交替条件下受弯开裂混凝土内氯离子侵蚀机理及其分析方法,对两两自锚并保持开裂状态下的混凝土梁进行氯盐溶液干湿循环试验。借助15和30次干湿循环的两次取样结果,分析完好截面、裂缝截面及其周围一定范围内的自由氯离子含量分布规律,并对提出的等效氯离子扩散模型的适用性、弯曲裂缝宽度的影响规律以及扩散系数的时变特性等问题进行探讨。研究结果表明:1氯盐干湿交替作用下,开裂截面处的表层对流区深度在10~20mm之间,弯曲裂缝的存在将加快混凝土内部氯离子的渗透速度;2裂缝周围混凝土内的氯离子传输受到裂缝(0.1mm)及混凝土弯曲拉应力的共同影响,当与裂缝距离增大时,混凝土弯曲拉应力对氯离子传输的影响也会增大;3拟合结合表明,当裂缝宽度w0.30mm时,用等效扩散模型分析开裂截面的氯离子含量分布是可行的,且等效氯离子扩散系数的劣化特性可用w的多项式函数进行回归分析;4对普通混凝土而言,氯离子扩散系数的时间衰减指数m与水灰比有关,且随水灰比的减小而减小。     

海工混凝土受硫酸盐影响的氯离子扩散规律研究

不考虑阳离子的影响,分析了混凝土中氯离子、硫酸根离子耦合扩散机理。针对海洋环境下混凝土劣化过程以钢筋锈蚀为主的情况,提出与氯离子结合能力和硫酸盐抗压抗蚀系数相关的氯离子扩散模型,并确定了参数的取值范围。通过试验验证,模型计算结果与试验实测结果吻合较好。数据分析结果表明:受硫酸盐影响的混凝土氯离子扩散系数,随时间的延长先减小后增大,随深度的增加而增大;当侵蚀时间足够长时,氯离子扩散系数随深度增加先增大,后减小。     

裂缝对混凝土内氯离子扩散和钢筋锈蚀的影响

为了研究受力裂缝对混凝土内氯离子扩散的影响,对8根开裂(预制裂缝和受弯裂缝)的钢筋混凝土梁试件进行了盐溶液干湿循环试验;并采用半电池电位法和RCT(快速氯离子含量检测)法,分别对梁内钢筋的锈蚀状态以及各裂缝处氯离子含量进行了检测;最后采用ADINA有限元软件对开裂混凝土内氯离子的二维扩散行为进行模拟分析。试验和模拟结果表明:1)裂缝加速了氯离子的侵入,导致钢筋过早的开始锈蚀,且为局部氯离子的二维扩散提供了条件;2)裂缝宽度越大或间距越小,其对氯离子侵入引起的钢筋锈蚀影响程度越大;3)有限元模型的计算与试验结果吻合较好。     

裂缝对碳化混凝土内钢筋腐蚀的影响研究

为了研究裂缝对碳化混凝土内钢筋腐蚀过程的影响,将粉煤灰掺量分别为0％、15％、30％的完好试件(3根)、开裂试件(3根)加速碳化后暴露于室内环境,通过半电位法评估了混凝土内钢筋的腐蚀状态.暴露试验的结果表明:(1)对于完好试件,钢筋的腐蚀电位随粉煤灰掺量的增加而降低,腐蚀概率随掺量的增加而增加;(2)通过劣化系数γ来表征裂缝对钢筋腐蚀的加速作用;普通混凝土为3.13,粉煤灰掺量15％混凝土为2.11 ～2.33,30％混凝土为1.63 ～ 1.69;(3)裂缝宽度为0.2 mm时,粉煤灰掺量为15％的混凝土可以最大程度地避免钢筋腐蚀.     

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.     

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。     

预应力混凝土氯盐侵蚀模型及耐久性分析

针对氯盐环境下氯离子侵蚀预应力混凝土结构这一耐久性问题,介绍了国内外有关混凝土氯盐侵蚀模型的研究成果,分析评价了几种典型的扩散方程,并改进了预应力混凝土氯离子侵蚀模型.以氯离子扩散速度、表面氯离子浓度以及保护层厚度为分析变量建立了耐久性可靠度分析模型.应采取综合措施提高预应力混凝土耐久性.     

纳米二氧化硅改性SA P内养护水泥基材料的力学性能研究

为了研究纳米二氧化硅(NS)改性高吸水性树脂(SAP)内养护水泥基材料的力学性能,在水泥和混凝土中掺入不同掺量的SAP和NS,从宏观和微观的角度对单掺SAP、单掺NS以及复掺下的水泥胶砂强度和混凝土力学性能进行分析,结果表明:在掺量范围内,SAP对水泥胶砂抗折强度提高不大,却会降低水泥胶砂的抗压强度;NS对水泥胶砂的抗折强度和抗压强度仅略有提高;SAP会降低混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度,其强度随着SAP掺量的增加而降低;NS对混凝土抗压强度和劈裂抗拉强度略有提高,且都随着NS掺量的增加而提高.基于NS本身固有的特性能够较好弥补SAP所带来的负面影响,混凝土抗压强度的最佳掺量为0.16％SAP和1.5％NS,而水泥的胶砂强度和混凝土的劈裂抗拉强度的最佳掺量为0.08％SAP和1.5％NS.SAP的掺入使内部结构生成大量的钙矾石穿插于水化硅酸钙凝胶之中,且NS的掺入使内部结构更加密实.     

硫酸盐环境下氯离子在预应力混凝土中的传输

合理确定氯离子扩散系数,对研究预应力混凝土在沿海及西部盐碱地区环境下的耐久性具有重要意义.基于相似理论,综合考虑毛细孔隙率、硫酸根抗压抗蚀系数、氯离子结合能力、时间依赖性常数等影响,提出氯离子在预应力混凝土受硫酸盐侵蚀下的扩散模型,并对各影响因素进行了分析.通过试验值与模型计算值的对比,发现试验值与模拟值吻合良好.研究结果表明:孔隙率、应力水平影响系数及时间依赖性常数对氯离子在预应力混凝土中的扩散性能影响较大,其次是硫酸盐抗压抗蚀系数,最后是硫酸盐影响下的氯离子结合能力.研究发现:孔隙率的减小能有效地提高预应力混凝土抗氯离子侵蚀能力.