纳米SiO2改性聚合物水泥基复合材料早期微观结构及性能

利用纳米SiO₂(nano SiO₂)早期可促进聚合物水泥基复合材料水化速率、提升其力学性能、改善其界面过渡区(ITZ)性能及优化其孔隙结构等特点,借助XRD、SEM、EDS、显微硬度(MH)及压汞(MIP)等试验,揭示了nano SiO₂对聚合物水泥基复合材料早期性能影响的微观机制。结果表明:当nano SiO₂掺量为2wt%时,聚合物水泥基复合材料的力学性能最优,3 d和7 d龄期抗压强度分别为57.5 MPa和67.3 MPa,较仅仅掺加聚合物的水泥基复合材料分别提高了12.7%和13.9%;nano SiO₂的掺入改变了聚合物水泥基复合材料水化产物数量及微观形貌。对于ITZ性能,nano SiO₂掺入后,聚合物水泥硬化浆体-骨料的ITZ厚度减小,形貌变得更加致密;ITZ的钙硅比因nano SiO₂的加入变小而其显微硬度变大;此外,nano SiO₂加入后可以进一步填充聚合物水泥基复合材料更加细小的孔隙,使其凝胶孔比例变高,最可几孔径变小,大大优化了聚合物水泥基复合材料的孔隙结构。      

耦合盐溶液环境下钢筋/混凝土Weibull耐久性寿命预测方法

根据兰州地铁沿线站台服役环境,配置含有SO₄2?、Cl?、Mg2+的耦合盐溶液,将钢筋/混凝土试件置于耦合盐溶液中每隔90天利用电化学工作站进行无损检测,选择Weibull分布建模,通过最小二乘法和BLUE法得到退化分布的固定参数估计值和动态参数估计值。结果表明:耦合盐溶液环境中腐蚀离子通过扩散、渗透及电化学迁移等方式到达钢筋表面,导致钢筋附近pH值降低,钝化膜由完整状态过渡到局部破损状态。可靠度曲线均呈现出三阶段变化特点,动态参数估计值中三次型尺度参数的可靠性寿命最接近固定参数值可靠性寿命,失效率最大;指数型尺度参数可靠性寿命最短,失效率最小;幂次型介于两者之间。且动态参数函数必须满足一阶导数及函数值为正的要求,否则可靠度计算结果为复数。尺度参数的函数形式对可靠度曲线影响大于形状参数的函数形式对可靠度曲线的影响。尺度参数函数类型一定时,形状参数函数类型对寿命结果影响较大,尺度参数函数类型变化时,可靠性曲线均发生较大变化。      

基于3参数Weibull分布钢筋混凝土盐腐蚀环境中可靠性寿命分析

为研究钢筋混凝土在耦合盐环境中的腐蚀劣化规律及寿命分布,将钢筋混凝土试件置于0.32 mol·L?1 NaCl和0.4 mol·L?1 MgSO₄盐溶液中,利用电化学工作站定期无损检测,以极化曲线、交流阻抗图谱及电化学参数指标进行耐久性分析,选择3参数Weibull进行可靠性建模,通过Anderson-Darling法（A-D）进行先验假设检验,采用相关系数优化法(CCOM)、极大似然法(MLM)及矩估计法(MEM)进行参数估计,综合可靠度曲线、密度曲线、失效率曲线对钢筋混凝土在氯盐、硫酸盐、镁盐腐蚀环境中的寿命进行分析,研究结果表明:腐蚀离子综合作用下,极化曲线逐渐向腐蚀电流密度增大和负电位方向移动,交流阻抗图谱不断左移并向阻抗实部收缩,钢筋锈蚀发生的阻力逐渐减小,概率逐渐增大。可靠性寿命曲线初期保持不变,后期加速下降,密度曲线呈单峰对称状,失效率曲线初始基本保持不变,后期线性增加。3种参数估计方法中,CCOM和MLM参数估计值相近且稳定准确,所得可靠性寿命曲线相似,MEM参数估计值误差较大,对于钢筋混凝土加速试验得到的小样本失效数据建议用CCOM和MLM进行参数估计,并进行可靠性寿命分析。C35钢筋混凝土在硫酸镁及氯化钠腐蚀环境中的可靠性寿命周期约为760 d。      

基于Weibull分布的钢筋混凝土通电加速可靠性评估

将3种强度等级的钢筋混凝土棱柱体置于盐渍土中进行恒电流通电加速试验,定期利用电化学工作站进行无损检测,选择Weibull分布进行可靠性建模,采用中位秩法、查表法和极大似然法对形状参数与尺度参数进行估计.结果表明:在盐渍土通电加速环境下,可靠度曲线表现出三阶段变化特点,失效率初期较小而后期急剧增大;3类参数估计方法中,尺度参数值受参数估计方法影响小,而形状参数值受参数估计方法影响较大,其中中位秩法所得形状参数值偏大,而查表法所得形状参数值偏小,极大似然法所得形状参数值则介于两者之间;4种中位秩法所得形状参数估计值差异较大,而4种极大似然法所得形状参数估计值则非常相近;极大似然法的4种数值求解方法中,对分法和简单迭代法需要的迭代次数较多,而牛顿-割线法和斯蒂芬森迭代法的迭代效率较高;强度等级越高,钢筋混凝土密度极值越小,失效时间越长,失效率越小.