干湿循环下含矿物掺合料混凝土抗氯离子渗透性能研究

氯离子扩散系数是反映钢筋混凝土结构耐久性的一个关键参数。以60%矿物掺合料部分取代水泥,研究混凝土抗氯离子渗透性能,分析讨论水胶比、侵蚀环境和侵蚀时间对氯离子扩散系数的影响。试验结果表明:混凝土氯离子扩散系数随侵蚀时间推移而降低;干湿循环下混凝土氯离子扩散系数明显高于全浸泡;水胶比对氯离子扩散系数变化有较大影响,一般情况下,氯离子扩散系数随着水胶比的增加而增加。     

氯盐侵蚀环境下裂缝对混凝土内氯离子含量的影响分析

为探究氯盐侵蚀环境下钢筋混凝土构件的裂缝宽度与混凝土内氯离子含量的关系,利用混凝土氯盐干湿循环试验,采用NCL-AL型氯离子含量快速测定仪检测氯离子在混凝土中的侵蚀深度与含量.结果表明:裂缝加速了氯离子在混凝土内的传输,并为氯离子的二维扩散提供了条件;氯离子在裂缝周围区域扩散的影响深度为30~50mm;裂缝区域氯离子的浓度在35mm深度之后基本趋于稳定,在稳定阶段随着裂缝宽度的增大,氯离子的浓度逐渐增加;裂缝对混凝土内等效表观氯离子扩散系数的影响十分显著,氯离子扩散系数随裂缝宽度呈三次函数增加.     

混凝土防腐涂料抗氯离子侵蚀性能试验研究

采用电量法和盐溶液干湿循环法对混凝土防腐涂料的抗氯离子侵蚀性能进行了试验研究;并以电量法的通电量比和干湿循环法的18次循环时氯离子侵蚀深度为衡量指标,建议了具有一定工程适用性的混凝土防腐涂料抗氯离子保护性能的评定标准。结果表明：根据电量法的通电量比和盐溶液干湿循环法的氯离子侵蚀深度都能对混凝土防腐涂料的抗氯离子侵蚀性能做出有效评价;干湿循环法能反映防腐涂料在试验过程中的劣化趋势,而电量法无法实现这一点;复合型防腐涂料优于单一涂层涂料,成膜型涂料优于单一渗透型涂料。     

干湿交替环境下混凝土受硫酸盐侵蚀劣化机理

通过试验模拟干湿循环作用下混凝土受不同质量分数硫酸钠的侵蚀特点,从不同侵蚀时间后混凝土的表观特征、质量经时变化规律、混凝土中硫酸根离子分布、侵蚀深度、混凝土轴心抗压强度、劈裂抗拉强度经时退化规律、变形经时变化规律等方面全面衡量混凝土的硫酸盐侵蚀损伤特征;讨论硫酸盐溶液质量分数、侵蚀龄期对混凝土损伤累积规律的影响;根据SEM图像分析受蚀混凝土的微观结构特征,揭示了干湿循环和硫酸盐侵蚀共同作用下,不同侵蚀时期后混凝土损伤的演变机理.试验结果表明,在干湿循环作用下硫酸钠对混凝土的侵蚀损伤是侵蚀产物与硫酸盐结晶膨胀共同作用的结果;在侵蚀初期由于晶体的填充密实作用,使得受蚀混凝土的质量、强度与延性增大;随着侵蚀时间的延长,混凝土不仅受到钙矾石、石膏等侵蚀产物的膨胀损伤作用,而且叠加了干湿循环过程中Na2SO4·10H2O的结晶膨胀作用,使得混凝土损伤反复进行并不断累积,加速了混凝土的受蚀劣化速度,质量、强度逐渐降低,脆性变大;由于拉应力的叠加效应,混凝土劈裂抗拉强度对硫酸盐侵蚀损伤更敏感.     

干湿循环作用下粉煤灰混凝土徐变试验研究

根据后张法预应力混凝土原理,自制1套用于干湿循环作用下粉煤灰混凝土轴心受压构件徐变试验加载装置,以满足持续荷载与干湿循环耦合作用下粉煤灰混凝土徐变的试验要求。对轴心受压荷载级别为20%,7 d干8 d湿为一干湿循环周期条件下粉煤灰混凝土构件的徐变发展规律进行了试验研究。结果表明,与长期浸泡在水中的条件相比,干湿循环作用将显著增大轴心受压粉煤灰混凝土构件的徐变变形,其主要体现在前4个干湿循环周期。     

三重因素作用下矿渣混凝土抗氯离子侵蚀性能研究

利用自然浸泡法研究了持续荷载—干湿循环—氯盐三重因素耦合作用下矿渣混凝土的抗氯离子侵蚀性能.结果表明,在三重因素作用下,掺加矿渣的混凝土各深度的自由氯离子含量均小于未掺加矿渣混凝土的.掺加矿渣混凝土的表观扩散系数小于未掺加矿渣混凝土的,未掺加矿渣混凝土的表观扩散系数为掺加矿渣各组混凝土表观扩散系数的2～3.5倍.掺量为...     

氯离子侵蚀和碳化作用下的钢筋混凝土梁承载力试验

为研究大气盐雾环境中C l-和CO2作用下受弯钢筋混凝土梁的耐久性,设计制作了一组普通钢筋混凝土梁试件,结合加速腐蚀,对这组梁的裂缝、挠度和承载能力作了分析。结果表明：氯离子和CO2共同腐蚀持续荷载作用下,随着碳化的深入、时间的增长,梁腐蚀速度加快,裂缝急剧增长;梁的挠度随钢筋锈蚀发展而增加,在锈蚀的早期挠度增长较大,随着锈蚀的发展,挠度增长趋于平稳;梁的劣化随荷载的增加,劣化速度加快。     

干湿循环作用下纳米混凝土的抗Cl-渗透性能

干湿循环和氯离子(Cl~-)渗透是影响海工混凝土耐久性的主要因素,为研究不同环境条件及掺加纳米颗粒对海工混凝土抗Cl~-渗透性能的影响,分别将不同掺量的纳米SiO_2和纳米Fe_3O_4掺入到普通混凝土中,通过干湿循环和全浸泡两种方式进行Cl~-渗透对比试验,采用化学滴定法测得混凝土内不同深度的Cl~-含量.试验结果表明:干湿循环作用加速了Cl~-向混凝土内的迁移,并使混凝土的总、自由、结合Cl~-含量及Cl~-结合能力均高于相同龄期的全浸泡试件,且随着干湿循环次数的增加两者Cl~-含量的差值越来越大;两种环境条件下,纳米混凝土的总、自由Cl~-含量均低于普通混凝土,而结合Cl~-含量和Cl~-结合能力均高于普通混凝土,两种纳米颗粒的最佳掺量都是2%,且纳米SiO_2的改善效果优于纳米Fe_3O_4.纳米颗粒的表面效应和填充效应改善了混凝土的孔结构,造成Cl~-在混凝土内迁移困难;不同掺量的纳米SiO_2和纳米Fe_3O_4可以不同程度的提高水化产物对Cl~-的化学结合和物理吸附能力,减少混凝土内的自由Cl~-含量,从而提高海工混凝土的抗Cl~-渗透性能.本文研究成果可为海工混凝土的耐久性设计提供参考.     

干湿循环作用下高韧性水泥基复合材料抗氯离子腐蚀寿命预测

为了预测干湿循环下高韧性水泥基复合材料(ECC)的使用寿命,首先,基于氯盐溶液传输边界条件、氯离子扩散侵蚀边界条件等建立以饱和度和时间为变量的氯离子侵蚀模型;然后,考虑腐蚀龄期、温度、物理吸附、化学结合以及饱和度等因素对混凝土的影响,并对氯离子扩散系数进行修正;最后,结合试验数据模拟氯离子侵蚀过程。试验结果表明,随着干湿循环次数的增加,ECC表层氯离子浓度和氯离子侵蚀深度随之增加;随着腐蚀龄期的增加,钢筋发生锈蚀的范围越来越大。当混凝土保护层厚度为50 mm时,内部钢筋不发生锈蚀的临界年限为7 a。     

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呈二次函数增加。氯离子在裂缝处的迁移速度高于周边区域,但收缩裂缝尖端增加了氯离子结合能力,降低了自由氯离子浓度。当收缩裂缝宽度小于0.07mm,混凝土裂缝区域碳化深度没有变化。当收缩裂缝宽度小于0.1 mm,混凝土氯离子扩散系数与碳化深度增加幅度很小;此后,随裂缝宽度增加,混凝土氯离子扩散系数与碳化深度均快速增加。此外,混凝土裂缝处碳化深度比周边区域高3 mm左右。     

干湿交替下混凝土氯离子运输模拟

在氯盐环境中,干湿交替区域是混凝土结构耐久性设计最为关键的区域.考虑水分在干燥和湿润情况下传输速度的差异,对干燥和湿润过程采用不同的扩散系数,建立了干湿交替下混凝土内水分传输的模型.并在此基础上建立了干湿交替情况下氯离子扩散和对流传输模型,并将上述模型在空间域和时间域离散,采用有限元方法求解.将数值模拟结果与解析解和试验结果进行对比,吻合的较好,验证了数值模型的准确性和可靠性.     

再生混凝土抗氯离子渗透性能试验研究

改变再生粗骨料掺量、粉煤灰掺量、水胶比等参数,研究不同配合比对再生混凝土抗氯离子渗透能力的影响规律。试验结果表明,降低水胶比对再生混凝土抗氯离子渗透性能有利;再生混凝土氯离子迁移系数随着再生粗骨料替代率的增大而增大,抗氯离子渗透性能下降。掺加粉煤灰可以改善再生混凝土抗氯离子渗透性能,对于早龄期再生混凝土粉煤灰掺量在10%~20%之间为宜。     

Chloride ion penetration into concrete under hydraulic pressure

The lining concrete of subsea tunnel services under combined hydraulic pressure, mechanical and environmental loads. The chloride ion and water penetrations into concrete under hydraulic pressure were investigated. The experimental results indicate that the water penetration depth, chloride ion transportation depth, and the concentration of chloride ion ingression into concrete increase with raised hydraulic pressure and hold press period. But the chloride ion transportation velocity is only 53% of that of water when concrete specimens are under hydraulic pressure. The chloride transportation coefficient of concrete decreases with hold press period as power function. And that would increase 500%-600% in chloride transportation coefficient when the hydraulic pressure increases from 0 to 1.2 MPa. The hydraulic pressure also decreases the bound chloride ion of concrete to about zero. Besides, the low water-cementitions materials and suitable content of mineral admixture （including fly ash and slag） improve the resistance capacity of chloride penetration, and binding capacity of concrete under hydraulic pressure.     

干湿循环条件下CFG固化膨胀土强度特性研究

为研究水泥-粉煤灰-脱硫石膏(CFG)复合材料改良膨胀土的强度及干湿循环耐久性,制备CFG改良土进行强度试验及干湿循环试验.测试分析不同龄期CFG改良土的无侧限抗压强度及不同干湿循环次数下的表观状况、质量损失率和强度并与水泥改良土进行对比.结果表明:粉煤灰和脱硫石膏均可提高水泥固化土的强度,脱硫石膏能够增强早期强度而粉煤灰对长期强度的增强效果更明显,固化土的强度随龄期的增加而增加;干湿循环后,水泥固化土的强度随循环次数的增加而降低,其质量先增加后降低且表观破坏程度逐渐增大;CFG复合固化土的强度随循环次数的增大先增加后降低,其质量减小缓慢;与水泥固化土相比,CFG复合固化土的抗干湿循环能力更好.     

混凝土中的裂缝对氯盐侵蚀作用的影响

为了研究裂缝对氯离子侵蚀作用的影响,采用弯曲试验预先在混凝土梁中产生宽度不等的弯曲裂缝,然后通过3%NaC l盐溶液浸泡一定龄期后钻心取样,测定裂缝处混凝土内氯离子含量.试验结果表明,混凝土中裂缝对氯盐环境下氯离子渗透的影响是显著的,裂纹大大加快了氯离子的侵蚀速度.裂纹处(裂缝宽度120~500μm)氯离子浓度为相同浸泡龄期无裂纹处的2~3倍.浸泡30 d时,裂纹处氯离子含量随裂缝宽度增大而增加,60 d时氯离子含量基本达到饱和,不受裂缝宽度影响,此时氯离子含量受浸泡深度影响不大.未开裂混凝土,即使氯盐浸泡60 d,氯离子含量随浸泡深度仍呈逐渐减少的趋势.     

Durability of lining concrete of subsea tunnel under combined action of freeze-thaw cycle and carbonation

Through the fast freeze-thaw cycle test,accelerated carbonation test,and natural carbonation test,the durability performance of lining concrete under combined action of freeze-thaw cycle and carbonation were studied.The experimental results indicate that freeze-thaw cycle apparently accelerates the process of concrete carbonation and carbonation deteriorates the freeze resistance of concrete.Under the combined action of freeze-thaw cycle and carbonation,the durability of lining concrete decreases.The carbonation depth of lining concrete at tunnel openings under freeze-thaw cycles and tunnel condition was predicted.For the high performance concrete with proposed mix ratio,the lining concrete tends to be unsafe because predicted carbonation depth exceeds the thickness of reinforced concrete protective coating.Adopting other measurements simultaneously to improve the durability of lining concrete at the tunnel openings is essential.     

持续荷载与氯盐作用下钢筋混凝土梁力学性能试验

针对已有的研究以小尺度的试块实验而未能反映实际混凝土结构在荷载与氯盐耦合作用效应,自行设计大尺度钢筋混凝土梁的持续荷载施加装置,采用“电渗-恒电流-干湿循环”的方法对钢筋混凝土梁进行持续荷载作用下的加速锈蚀实验,并对试验后的混凝土梁的力学性能进行研究;同时,采用RCT方法研究试验梁混凝土保护层厚度范围内的氯离子分布规律,采用半电池电位法及称重法相结合来评价试验梁内纵向受拉钢筋锈蚀程度.结果表明:氯盐与持续荷载耦合作用下,随着持续荷载水平的提高,保护层厚度范围内的氯离子质量分数会增大,会在钢筋附近出现聚集现象;同时,也使纵向钢筋的锈蚀率增大,钢筋截面的锈蚀不均匀程度明显;导致混凝土梁的极限荷载减小,延性降低,截面曲率延性增高.     

基于CT技术的混凝土冻融环境下细观损伤机理的试验研究

应用CT技术对冻融环境下的混凝土破损全过程进行了追踪,获得了不同冻融循环次数下混凝土细观结构变化特征.运用图像处理技术初步分析了冻融环境下混凝土细观损伤扩展的演化过程;并以图像中CT均值的变化为基础,建立了基于细观统计力学的损伤变量与冻融循环的关系曲线,以此对冻融循环条件下混凝土细观结构的损伤演化规律及破损机理进行了定量研究.结果表明:试样内部CT均值以及损伤变量的变化趋势表征了经过冻融循环后混凝土材料从初始细观损伤到表现出宏观力学性能劣化的全过程,为从细观试验角度解释混凝土在冻融环境下的宏观变化规律提供了一种可行的方法.     

再生混凝土抗碳化性能试验研究及理论分析

通过快速碳化试验,以再生骨料掺量、水灰比、水泥用量、原始混凝土强度和矿物掺合料为影响因素,对再生混凝土的碳化性能进行研究。试验结果表明：再生混凝土的碳化深度随水灰比、再生骨料掺量的增加而减小,随原始混凝土强度的增大和水泥用量的增加而增大,适量添加矿物掺和料能降低再生混凝土的碳化深度,提升其抗碳化性能。在已有的普通混凝土碳化模型研究基础上,结合本试验和中国其他学者的试验数据,建立了再生混凝土碳化深度预测模型,模型预测结果与试验值吻合较好。     

非标准条件下混凝土收缩徐变试验研究

自然环境下通过对配筋混凝土的收缩徐变试验,得出配筋混凝土的收缩徐变远小于现行桥规JTGD62-2004取值,配筋能有效地减小收缩徐变,使用试验曲线更能反映实际工程所用混凝土的收缩和徐变状况。随混凝土的应力水平的增加,徐变系数试验值也略有增加,对于截面应力差较大的结构构件,应力水平不同造成徐变的差异不可忽视。