氯离子在带接缝混凝土内的传输规律研究

为得出不同类型接缝及石灰石粉含量对混凝土构件在氯盐环境中的耐久性影响,设计了一侧为普通混凝土、另一侧为石灰石粉混凝土、中间为不同类型接缝的组合试件。将养护后的试件在10%浓度的氯盐溶液中浸泡270 d后取样,检测接缝处及其两侧混凝土内的自由氯离子浓度。结果表明:在同一试件内,接缝处的氯离子浓度最大,距接缝0～20 mm处混凝土内的氯离子浓度向远离接缝方向逐渐减小,距接缝20 mm之外混凝土内的氯离子浓度基本相等; 相同侵蚀时间下,同一深度处直接湿接缝内的氯离子浓度最大,凿毛接缝处次之,界面剂接缝处最小,拟合得出的3种接缝处的表观氯离子扩散系数分别为基体混凝土的1.95倍、1.87倍、1.83倍; 接缝两侧相同距离处,掺石灰石粉混凝土内的氯离子浓度均大于普通混凝土,石灰石粉掺量(质量分数)为10%、20%、30%时混凝土表观氯离子扩散系数分别增大9.8%、11.8%、65.8%; 数值模拟得到的氯离子在带接缝混凝土内的分布规律与试验结果吻合较好。     

矿物掺合料高性能混凝土氯离子扩散特性研究

为研究沿海地区高性能混凝土桩基础的耐久性,采用干湿循环浸泡法对18个高性能混凝土试件进行了氯盐侵蚀试验,分析了高性能混凝土的氯离子浓度分布,得到了高性能混凝土的表面氯离子浓度、氯离子扩散系数的时变方程。在此基础上进行了高性能混凝土氯盐侵蚀的数值模拟,分析了钢筋直径（20、28 mm和36 mm）和保护层厚度（20、30、40 mm和50 mm）对沿海地区高性能混凝土桩基础氯离子浓度分布和氯离子扩散系数的影响,提出了相应的耐久性设计建议。研究结果表明:高性能混凝土毛细管吸附区与氯离子扩散区的位置在0~5 mm之间,高性能混凝土的最大稳定深度为50 mm;随着时间的增长,高性能混凝土氯离子扩散系数逐渐降低,氯离子浓度增长速率拐点为25 mm;相较氯盐侵蚀溶液浓度,氯离子扩散系数与氯盐侵蚀时间的关系更大。结合钢筋的临界氯离子浓度正态分布,建议沿海地区输电工程高性能混凝土桩基础的保护层厚度为70 mm。     

时间与拉应力耦合作用对混凝土中氯离子扩散影响

通过224 d氯离子浸泡试验,研究了氯离子侵蚀时间与混凝土拉应力耦合作用对氯离子扩散的影响。首先,通过试验数据确定了不同拉应力水平与不同氯离子侵蚀时间下的表观氯离子扩散系数及表面氯离子浓度;然后,建立了考虑拉应力水平与氯离子侵蚀时间耦合作用影响的表面氯离子浓度计算模型与表观氯离子扩散系数计算模型。研究结果表明,表面氯离子浓度与时间之间的关系近似符合平方根函数模型;表面氯离子浓度与表观氯离子扩散系数均具有时间和应力依赖性,均可以表示为拉应力水平与氯离子侵蚀时间的二元函数;经验系数具有应力依赖性,可以表示成拉应力水平的三次函数;相同拉应力水平下,表观氯离子扩散系数随着氯离子侵蚀时间的增加而减小,而表面氯离子浓度随着氯离子侵蚀时间的增加而增大;相同氯离子侵蚀时间下,表观氯离子扩散系数与表面氯离子浓度均随着拉应力水平的增加而增大。     

环境温度对混凝土管桩氯离子扩散性能的影响

基于Fick第二扩散定律,建立混凝土管桩中考虑环境温度和氯离子结合能力的氯离子扩散模型。针对环境温度对混凝土管桩中氯离子扩散性能的影响开展试验研究,将不同水灰比(0.30、0.45和0.55)混凝土管桩置于不同温度(21、30、50℃)的5%氯化钠盐雾中,开展为期32d的浸泡试验。依据试验结果和氯离子扩散模型,得到不同温度条件下、不同水灰比混凝土管桩中的自由氯离子浓度分布、表面氯离子浓度、氯离子表观和有效扩散系数、活化能和氯离子结合能力值。试验结果表明:随着环境温度的升高,自由氯离子浓度、表面氯离子浓度、氯离子表观和有效扩散系数增大。随着环境温度从21℃升高到30℃,氯离子结合能力显著增加,但随着环境温度从30℃升高到50℃,氯离子结合能力却略有减小。由于表观氯离子扩散系数的对数与环境绝对温度的倒数呈线性变化规律,因此,可推断氯离子在混凝土管桩中的扩散符合Arrhenius理论。     

拉伸疲劳对混凝土氯离子扩散的影响

采用不同的最大应力水平和不同的疲劳次数对C30混凝土进行拉伸疲劳试验,然后采用残余拉应变、基于超声波波速的疲劳损伤度和基于电化学阻抗谱的损伤电阻对拉伸疲劳后混凝土的疲劳损伤进行表征,研究混凝土氯离子扩散系数和疲劳损伤之间的关系.结果表明:残余拉应变越大,混凝土氯离子扩散系数也越大,残余拉应变25×10~(-6)可以作为混凝土耐氯离子侵蚀性能的起劣点;混凝土氯离子扩散系数随着疲劳损伤度的增加而增大,两者之间呈指数函数关系;混凝土氯离子扩散系数随着损伤电阻的增大而减小,两者之间呈指数函数关系.     

铁尾矿微粉混凝土强度和氯离子扩散系数试验研究

研究铁尾矿微粉作为矿物掺合料以不同比例替代矿渣粉对混凝土氯离子扩散系数的影响,分别测试不同铁尾矿微粉掺量混凝土工作性能、抗压强度及氯离子扩散系数。研究结果表明,铁尾矿微粉可改善混凝土工作性能,使其坍落度210mm、扩展度500mm;在低熟料体系下,混凝土强度随铁尾矿微粉掺量增加而减小,铁尾矿微粉合理掺量为矿物掺合料的30%～50%;各龄期氯离子扩散系数随铁尾矿微粉掺量增加而增大,在低、高强混凝土中,铁尾矿微粉掺量分别为矿物掺合料的50%,30%以内,氯离子扩散系数较低;氯离子扩散系数与抗压强度相关性较强,抗压强度可较好反映混凝土抗氯离子渗透性能。     

缓黏结预应力混凝土梁耐久性能试验研究#br#

为研究缓黏结预应力混凝土梁在长期荷载与腐蚀共同作用下的耐久性能,文章进行了14根缓黏结预应力混凝土梁及普通混凝土梁在荷载与氯盐干湿循环共同作用下的侵蚀试验,总结了荷载比、预应力度、干湿循环时间对不同受力部位的氯离子浓度沿深度分布和钢筋锈蚀的影响规律,以及荷载比和干湿循环时间对氯离子输运速度的影响规律。结果表明：在混凝土梁中施加预应力能有效减缓氯离子的渗透速度,增强构件的抗氯盐腐蚀能力;相同深度处的氯离子浓度随荷载比的增大而增大、干湿循环时间的增加而增大、与跨中距离的减小而增大;缓黏结预应力混凝土氯离子扩散系数与荷载比之间呈指数函数关系;荷载作用加速了钢筋锈蚀的进程;在裂缝控制等级相同的情况下,承担更大荷载比的缓黏结预应力混凝土梁的钢筋锈蚀程度与无预应力梁相当,体现出更佳的耐久性能。     

干湿循环下混凝土中氯离子的一些扩散特性

研究了干湿循环下混凝土中氯离子的一些扩散特性.根据浙江沿海的气候特点,提出了干湿循环下混凝土氯离子扩散试验方案,并测定了自然循环和加速循环下混凝土中各点氯离子浓度随时间的变化.试验结果表明:对于给定的暴露时间,混凝土中的氯离子浓度随着离混凝土表面距离的增大而减小;对于混凝土内部任一给定点,氯离子浓度随着暴露时间的增长而增大;对于给定的暴露时间和混凝土中给定点,加速循环下的氯离子浓度高于自然循环下的氯离子浓度.利用Fiek方程解和最小二乘法,给出了混凝土氯离子扩散系数与暴露时间之间的关系.发现混凝土氯离子扩散系数随暴露时间的增长而减小,与干湿循环几乎无关.     

应力作用下混凝土的氯离子渗透性

研制了一套应力作用下混凝土渗透性装置,用于评价应力状态下混凝土的氯离子渗透性。结果表明:压应力作用下,混凝土的氯离子扩散系数随着应力比(≦0.3时)的增大而减小,而当应力比>0.3时,氯离子扩散系数则逐渐增大。而弯曲应力作用下,氯离子扩散系数则均呈增大趋势。混凝土强度等级和胶凝材料组成对压应力作用下混凝土的氯离子扩散系数影响不大。     

海水干湿循环下裂缝宽度对钢筋混凝土柱耐久性的影响

<正>常使用条件下,裂缝在钢筋混凝土(RC)结构中不可避免,沿海地区的RC结构裂缝使氯离子更容易浸入混凝土腐蚀钢筋,严重影响结构耐久性。在试验室模拟沿海地区环境,对不同宽度的初始裂缝(裂缝宽度w分别为0、0.07、0.1、0.14 mm)的RC柱试件进行100次海水干湿循环侵蚀后,测试其受拉侧保护层混凝土不同深度范围(0~10、10~20、20~30 mm)的氯离子含量,计算出表观扩散系数(Dw),并对构件寿命进行了预测。结果表明:与无裂缝柱相比,当裂缝宽度w0.1 mm时,氯离子含量差别不大;当0.1 mm≤w≤0.14 mm时,0~10 mm深的氯离子含量略有增加,10~30 mm深的氯离子含量明显增大,达到无裂缝柱的1.79~3.12倍。当w0.1 mm时,Dw随w增大缓慢增长;当0.1 mm≤w≤0.14 mm时,Dw增长迅速,达到无裂缝柱的3~5倍。提出基于裂缝宽度w的修正表观扩散系数Dw及其计算式,计算式计算结果与试验结果吻合良好。随w增大,计算寿命明显缩短,当裂缝宽度w≥0.13 mm时,较无裂缝区缩短80%以上。     

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。     

人工气候环境下混凝土氯离子扩散系数衰减速率

根据人工气候环境下的混凝土侵蚀试验测得的混凝土氯离子浓度,基于Fick第二定律,分别计算了侵蚀40、80、120、160、200d后的混凝土氯离子扩散系数,证实了氯离子扩散系数随侵蚀时间增大而减小;引入混凝土氯离子扩散系数衰减速率的概念,并分析计算得到了不同侵蚀时间的氯离子扩散系数衰减速率及其与时间的关系模型.计算结果表明:在人工气候环境下,随侵蚀时间的延长,混凝土氯离子扩散系数衰减速率相应减小.     

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.     

不同强度等级的高品质再生细骨料混凝土试验研究

为扩大再生细骨料的工程使用规模,采用高品质再生细骨料制备再生混凝土,重点研究强度等级和再生细骨料取代率对高品质再生细骨料混凝土性能的影响。结果表明:随着强度等级的增加,高品质再生细骨料混凝土的抗压强度和抗氯离子渗透性能均逐渐增强,而用水量呈现出先减小后增大的趋势;随着再生细骨料取代率的增大,其用水量增多,抗压强度和抗氯离子渗透性能均逐渐降低;当再生细骨料的取代率为100%时,用水量最大增幅为8.0%,28 d抗压强度最大降幅为9.6%,氯离子扩散系数最大增加了0.52×10~(-12)m~2/s。     

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。     

钢纤维掺量对混凝土氯离子渗透性能的影响研究

采用自然浸泡法模拟海洋环境开展钢纤维混凝土氯离子侵蚀试验,研究了钢纤维掺量对混凝土自由氯离子含量、氯离子扩散系数的影响,得到混凝土中自由氯离子含量与氯离子扩散系数都随着钢纤维掺量的增加有先减小后增大的变化趋势;分析钢纤维混凝土氯离子扩散系数的时间依赖性,认为钢纤维混凝土氯离子扩散系数是随着时间的推移而逐渐衰减的;回归计算得出氯离子扩散系数的时间衰减系数,并给出钢纤维混凝土氯离子扩散系数的时间衰减系数的建议值;最终建立了钢纤维混凝土氯离子扩散系数随钢纤维掺量变化的时间衰减模型。     

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。     

粉煤灰混凝土氯离子二维、三维扩散特性的研究

首先建立了氯离子二维(2D)和三维(3D)扩散的实验及测试方法,在此基础上系统研究了不同粉煤灰掺量(0%,20%,40%,60%)混凝土的边角处2D和3D氯离子扩散规律,并计算出了相应的2D和3D扩散系数;实验结果表明,粉煤灰混凝土的2D和3D自由氯离子浓度和总氯离子浓度随时间的增加而增加,随着粉煤灰掺量的增加先减少后增加,粉煤灰掺量为20%的混凝土的氯离子扩散系数最小;2D的自由氯离子浓度大于1D的自由氯离子浓度,3D的自由氯离子浓度大于2D的自由氯离子浓度;另外,与1D氯离子扩散相比,边角处的2D和3D氯离子扩散存在明显的交互作用,为了量化该交互作用,提出了氯离子2D和3D扩散交互系数的概念。     

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。     

早龄期混凝土氯离子扩散试验研究

通过试验研究了养护时间、骨料级配、水灰比、骨料体积含量和最大骨料直径对早龄期混凝土氯离子扩散系数的影响。结果表明,早龄期混凝土氯离子扩散系数随着养护龄期的增大而减小,但随着水灰比的增大而增大;早龄期混凝土氯离子扩散系数随着骨料体积含量和最大骨料粒径的增大而减小;也发现骨料级配对早龄期混凝土氯离子扩散系数有一定的影响。