硝酸侵蚀/冻融循环共同作用下喷射混凝土耐久性能(Ⅱ)——pH值及NO_3~-扩散

为进一步研究硝酸侵蚀/冻融循环共同作用喷射混凝土耐久性能,试验采用固液萃取法和电化学法,测试喷射混凝土pH值和NO_3~-含量,讨论冻融损伤和喷射混凝土配合比对其孔溶液离子扩散的影响。结果表明,冻融损伤喷射混凝土中微裂缝数量增多并扩展,继而相互连通形成裂缝,硝酸扩散速度加快。喷射混凝土pH值随冻融循环次数增大逐渐降低,NO_3~-含量增大。高水胶比及粉煤灰掺量喷射混凝土pH值低,NO_3~-含量大。与普通喷射混凝土相比,喷射钢纤维混凝土离子含量变化幅度较小,抗冻性能较高。共同作用下喷射混凝土同时遭受H+、NO_3~-及冻融损伤三重作用。在硝酸化学侵蚀作用下,混凝土pH值快速下降,NO_3~-含量增加,水化产物被侵蚀或发生分解,使其矿物组成及微结构发生改变,促进微裂缝萌生。同时,在NO_3~-与冻融循环形成的盐冻作用下,混凝土表面水泥砂浆及骨料快速剥蚀,最终导致混凝土结构酥松,物理力学性能退化。     

一般大气环境下混凝土强度经时变化模型

长期暴露试验和经年建筑物实测是研究混凝土强度经时变化规律的二个主要途径。本文在总结国内外暴露试验和实测结果的基础上，分析了一般大气环境下混凝土强度的经时变化规律，利用统计回归方法提出了混凝土强度平均值和标准差的经时变化数学模型，为进一步研究服役结构抗力变化规律奠定了基础。     

大气环境条件下混凝土中钢筋的锈蚀

钢筋混凝土中的钢筋锈蚀，对结构的抗力、可靠性、使用寿命等有很大影响。在室外混凝土碳化深度达到钢筋表面时钢筋即开始锈蚀；在室内混凝土碳化深度超过钢筋表面20—30mm钢筋才开始锈蚀。钢筋锈蚀产物体积膨胀，使混凝土保护层开裂，从而加剧钢筋锈蚀：以混凝土抗压强度为主要参数建立混凝土碳化预测模型具有实际意义，可以在快速腐蚀试验和工程实测结果分析的基础上，建立混凝土保护层开裂前后钢筋锈蚀量模型和混凝土保护层开裂锈蚀条件。     

不同水胶比及养护条件对内养护混凝土吸水性能的影响

为了研究预湿轻骨料的内养护效率受混凝土自身水胶比和外界养护条件的影响，采用改进的ASTM 1585试验方法，开展了不同水胶比、不同养护条件（饱和石灰水养护、喷雾养护、密封养护、干燥养护）下普通混凝土及内养护混凝土毛细吸水试验。从混凝土的水化程度、混凝土孔隙率等角度，解释了水胶比、养护条件以及内养护材料对混凝土中水分传输的影响。结果表明：水胶比、养护条件以及内养护材料的掺入对混凝土中水泥的水化和混凝土材料的孔隙率有较大影响。高水胶比试件比低水胶比试件具有更大的累积吸水量及二次吸水率，水胶比为0.5的试件的累积吸水量及二次吸水率分别为水胶比为0.3的试件的1.4~2.1倍和3~4倍；预湿轻骨料的掺入对高水胶比试件的累积吸水量、初始吸水率和二次吸水率的改善作用并不明显，但可以显著降低低水胶比试件的吸水能力，对于水胶比为0.3的试件，其累积吸水量和二次吸水量的降低幅度分别为7.7%~18.6%和20.4%~27.4%；随着外界养护环境湿度的降低，低水胶比试件的初始吸水率变化较小，累积吸水量和二次吸水率有轻微的上升；预湿轻骨料在低水胶比、密封养护条件下内养护效率较高。     

PVC-FRP管混凝土结构实际应用的可行性研究

总结了国内外关于约束混凝土结构的研究与应用现状，指出了现有的结构体系的不足。在此基础上，提出了PVC—FRP管混凝土的研究设想，分析了PVC—FRP管混凝土结构实际应用的可行性。最后，本文对PVC—FRP管混凝土结构的发展前景作了展望。     

盐冻环境下钢筋混凝土构件性能研究

为掌握保护层厚度、钢筋直径及其位置对混凝土盐冻损伤的影响,以质量分数为3.5％的NaCl溶液为冻融介质进行了快速冻融试验,测试了各构件盐冻后的混凝土质量损失率及相对动弹性模量变化规律.分析表明,基于混凝土和钢材不同的比热容与热膨胀系数,配筋混凝土构件在盐冻过程中损伤程度不同.研究结果表明,在盐冻循环作用早期阶段,配筋混凝土试件相对动弹性模量下降幅度和质量损失率变化较快,随即劣化速度降低.光圆钢筋比带肋钢筋的混凝土盐冻损伤小,混凝土保护层厚度与钢筋直径比值存在合理值,使配筋混凝土试件的相对动弹性模量降低和质量损失率最小.     

水化龄期对掺速凝剂水泥-粉煤灰净浆微观结构影响

采用X-射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、热重-差热扫描分析(TG-DSC)、扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)等方法对不同水化龄期掺4%速凝剂水泥净浆微观结构进行分析。结果表明:速凝剂的掺入显著影响水泥水化进程。在水泥-速凝剂-水体系中,Na Al O2及Na2CO3令石膏缓凝作用失效,铝酸三钙快速水化生成水化铝酸钙晶体,并与钙矾石及钠长石晶体形成相互攀附的网络结构对水泥颗粒产生"桥连"作用而实现速凝。同时,大量水化热促进水泥熟料矿物水化速率加快,净浆密实度快速增加。同时,随着水化龄期延长,净浆物相组成、钙矾石及氢氧化钙含量发生显著变化。     

水化龄期对喷射混凝土微观结构和力学性能影响研究

喷射混凝土因其水化过程与普通混凝土不同,故其终凝时间极短,早龄期强度高。为了研究喷射混凝土水化过程,采用X-射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、热重-差热扫描分析(TG-DSC)、扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)对不同水化龄期普通水泥净浆及掺4%速凝剂水泥净浆微观结构进行观察;同时对喷射混凝土立方体抗压强度及劈裂抗拉强度经时变化和关系进行试验研究。结果表明:速凝剂的掺入显著影响水泥水化进程。在水泥-速凝剂-水体系中,NaAlO_2及Na_2CO_3令石膏缓凝作用失效,C_3A快速水化生成板条状水化铝酸钙晶体,并与针状钙矾石及棒状钠长石晶体形成网络结构对水泥颗粒产生"桥连"作用而实现速凝。同时,大量水化热促进水泥熟料矿物水化速率加快,净浆密实度快速增加,使喷射混凝土具有高早龄期强度。     

“灯芯效应”下珊瑚骨料混凝土氯离子传输行为

研究了“灯芯效应”下珊瑚骨料混凝土在Mg²⁺、SO₄^2-共同作用下Cl^-的传输规律，建立了“灯芯效应”下珊瑚骨料混凝土Cl^-传输模型.结果表明：Cl^-沿半浸泡混凝土高度方向由下而上传输的同时也由表层向中心传输，其在混凝土内部的含量呈类抛物面分布；SO₄^2-的存在会加快Cl^-在混凝土中的传输，而Mg²⁺的加入会抑制Cl^-的传输，导致混凝土在相同高度及深度处的Cl^-含量小于SO₄^2-与Cl^-共同作用下的Cl^-含量；本文建立的“灯芯效应”下珊瑚骨料混凝土氯离子传输模型计算结果与实测结果吻合良好.     

人工智能时代混凝土结构耐久性诊断研究进展

受服役环境的影响，混凝土结构普遍存在性能劣化严重、耐久性不足等问题。对在役混凝土结构进行诊断，准确识别混凝土结构损伤特征，高效评估其服役寿命，已成为保障混凝土结构服役安全的重大需求。以人工检测、传感器监测为主的诊断方法效率低下、准确性较差，难以满足实际工程结构服役安全科学诊断的要求。人工智能可为各领域研究与应用提供创新驱动力，与混凝土结构耐久性诊断技术深度融合，为混凝土结构全寿命周期的智慧运维提供新的方法。通过分析传统混凝土结构耐久性诊断技术的不足与人工智能技术的优势，从混凝土结构耐久性损伤智能感知、耐久性演化智能预测和耐久性状态智能评估等三个方面总结了人工智能在混凝土结构耐久性诊断中的应用。结果显示：人工智能技术为混凝土耐久性损伤检测与监测提供了新思路，结合传统混凝土材料损伤劣化理论，形成混凝土耐久性劣化进程与服役寿命智能预测方法，建立混凝土结构耐久性智能诊断体系，将是未来结构工程领域的重要发展方向。