氯盐浓度与循环荷载对道路混凝土氯离子传输影响研究

氯盐及车辆动态荷载的存在使得水泥混凝土路面或桥梁等结构破坏严重。本文对道路混凝土采用氯盐溶液浸泡并同步施加动态荷载，并测试各侵蚀龄期混凝土不同深度自由氯离子含量。通过Fick第二定律解析解方程对氯离子浓度进行拟合，分析各因素对表观表面氯离子浓度C_s和表观扩散系数D_app时变规律的影响。引入效应系数K,分析不同氯盐浓度下动态荷载对混凝土抗氯离子渗透性能的影响。结果表明，动态循环荷载作用显著加速了氯离子的扩散，氯盐溶液浓度越大，同一深度自由氯离子含量越高。且随着侵蚀龄期的延长，K不断增大，混凝土抗侵蚀能力显著降低。     

弯曲荷载作用对混凝土氯离子侵蚀影响

试验研究了四点弯曲荷载长期持续作用下混凝土中氯离子的输运规律,以及早龄期(浇筑7d以内)加载的影响。试验结果表明:持续四点弯曲拉应力作用会增大混凝土的渗透性,并且随着荷载水平的增加,相对氯离子扩散系数Di/D0随着荷载水平提高而呈非线性增大。纯弯段与弯剪段之间氯离子含量分布存在差异,这与弯剪段混凝土所受复杂应力状态有关。早龄期弯曲拉应力持续作用对后期混凝土耐久性能影响较小,这源于早龄期混凝土抗拉强度的较快发展和较强的水化自愈合作用。     

静力弯曲荷载作用下地下结构混凝土硫酸盐侵蚀试验研究

硫酸盐侵蚀是导致地下结构混凝土材料性能劣化的主要原因之一。进行了静力弯曲荷载与硫酸盐浸泡耦合腐蚀试验,测定并研究了混凝土残余抗弯强度退化规律和相对动弹性模量的发展规律;利用化学滴定方法(EDTA)测得了混凝土中硫酸根离子的浓度分布规律。试验结果表明,长期静力荷载及硫酸盐侵蚀的共同作用加速了混凝土材料中硫酸根离子的扩散和材料性能的劣化。     

混凝土早龄期受力对后期性能的影响

本试验通过测试早龄期混凝土受力后养护28天强度及其他性能，来研究早期受力混凝土对长期性能的影响。试验中。采用高强混凝土(设计强度等级C80)和普通强度混凝土(设计强度等级C40)来分析和比较两者的异同。在龄期分别为8小时，12小时，1天，2天，3天时，在混凝土圆柱体试块上施加一定的静力(分别为混凝土当时强度的30％，50％，70％)，持荷，然后在实验室条件下，将部分试件放入养护室养护，部分放在空气中养护。到龄期28天。测其各项力学性能，如抗压强度，应力——应变全曲线。在此试验基础上，考虑抗拉性能方面，在龄期为12小时，1天和3天，测试普通混凝土梁受静力荷载(混凝土当时抗折强度的70％)，同样养护28天后其力学性能。采用四点弯曲试验方法。在试验中。每组混凝土试件都有参考试件。这样，我们研究了静力大小、养护条件和荷载作用时问对早龄期受力混凝土后期性能的影响，同时考察了混凝土的自愈性能。试验结果证明了混凝土的自愈功能，而且混凝土受力时间及其后期的养护条件比受力大小对早龄期受力混凝土后期性能影响要大。     

多因素作用对混凝土硫酸盐腐蚀的影响研究

研究了不同水灰比配制的混凝土在浸泡,干湿循环,弯曲荷载及其复合作用下的硫酸盐侵蚀规律;并用XRD等微观方法对侵蚀机理进行了表征.结果表明:混凝土在单一破坏因素作用下侵蚀规律与多因素共同作用下的侵蚀规律并不相同,多因素侵蚀作用的规律能更准确地反映实际工程中的侵蚀规律.     

横向荷载裂缝对海洋浪溅区混凝土耐久性劣化影响

采用人工预加载使试件产生裂缝并控制荷载裂缝宽度,研究了模拟海洋环境试验箱内混凝土表面横向荷载作用下裂缝宽度对浪溅区混凝土抗氯离子侵蚀的影响.试验结果表明:暴露56d和90d龄期且裂缝宽度不超过0.25mm时,混凝土试件同一深度处氯离子浓度随裂缝宽度增加而增大.相同暴露龄期时试件氯离子扩散系数随裂缝宽度增加而增大,裂缝宽...     

喷射混凝土力学性能、渗透性及耐久性试验研究

试验以采用喷射混凝土单层衬砌结构隧道工程为背景,对不同水胶比、粉煤灰掺量及钢纤维掺量喷射混凝土力学性能、渗透性能进行研究。结果表明 ,喷射混凝土具有高早龄期强度,当养护龄期大于1d时,喷射混凝土强度小于普通混凝土且差值逐渐增大。随着水胶比增大和钢纤维掺量降低,喷射混凝土 强度及渗透性降低;随着粉煤灰掺量增大,喷射混凝土抗压强度先增大后减小,渗透性先减小后增大,劈裂抗拉强度持续增大。同时,对喷射混凝土碳化、 冻融、硫酸盐侵蚀及氯离子侵蚀耐久性能进行研究,并与同配合比普通混凝土进行对比。而后,采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、热分析及压 汞测孔法(MIP)对侵蚀后喷射混凝土微观结构、侵蚀产物及孔结构进行分析,研究喷射混凝土与普通混凝土耐久性能差异及机理。结果表明：喷射混凝土碳 化、冻融及硫酸盐侵蚀耐久性能优于普通混凝土,但抗氯离子侵蚀性能较普通混凝土弱。钢纤维的加入使喷射混凝土耐久性能提高,但对抗氯离子侵蚀性能 提升不明显。     

弯曲荷载对自然潮差环境下混凝土氯离子扩散性能影响的试验研究

通过典型海洋潮差区的现场试验,分析了弯曲荷载对受压区和受拉区混凝土氯离子浓度及对流区深度的影响,研究弯曲荷载水平与不同受力区域混凝土氯离子扩散系数的关系。结果表明:弯曲荷载对混凝土氯离子扩散性能有较大影响,但对氯离子侵蚀的对流区深度影响不大;弯曲荷载水平与混凝土氯离子扩散系数之间的关系可以用二次多项式表述。     

矿物掺合料对氯离子扩散系数的影响

采用宏观试验和微观试验相结合的方法,研究了矿物掺合料对混凝土氯离子侵蚀的影响。采用氯离子含量快速测定仪测试混凝土中自由氯离子和总氯离子质量分数分布,通过电通量法和RCM法测定氯离子扩散系数,利用压汞法测试分析掺合料混凝土孔结构的演变规律。结果表明:氯离子侵蚀初期,混凝土内部氯离子质量分数增长较快,侵蚀后期增长变得缓慢;单掺18%矿渣、单掺15%粉煤灰以及双掺15%粉煤灰与18%矿渣都有效地降低了混凝土内部自由氯离子质量分数和总氯离子质量分数;不掺粉煤灰与矿渣、单掺粉煤灰、单掺矿渣和双掺粉煤灰与矿渣4种混凝土的电通量与其扩散系数符合由大到小的顺序,即4种混凝土的扩散性能依次递减;氯离子侵蚀对混凝土孔结构的影响较小,相比较而言,双掺粉煤灰与矿渣的混凝土孔结构最好,单掺矿渣次之,而不掺粉煤灰与矿渣则最差。     

氯盐与荷载耦合作用下氯离子在混凝土构件中的扩散性研究

采用三分点自锚法研究氯盐荷载耦合作用下氯离子的扩散性。试验以持续弯曲荷载水平大小、荷载水平种类和侵蚀时间为变量,对氯盐-荷载作用下混凝土构件中氯离子的传输机理进行了研究分析。结果表明,在拉应力作用下,结构的致密性被破坏,有利于氯离子的扩散,氯离子含量有所提高。在适当的压应力作用下,微裂缝生成受阻,抑制了氯离子的扩散,氯离子含量有所减小。     

开裂后延性材料与钢纤维混凝土抗氯离子侵蚀对比

通过施加弯曲荷载预先在混凝土梁中产生宽度不等的裂缝或不同的拉应变损伤,然后以3%(质量分数)NaCl溶液连续浸泡或干湿循环方法对混凝土梁进行氯离子侵蚀.测定混凝土裂缝处氯离子含量,研究比较钢纤维混凝土和高延性低收缩材料(LSECC)中裂缝对氯离子侵蚀性能的影响.结果表明:混凝土中裂缝对氯离子渗透影响显著,裂缝大大加快了氯离子的侵蚀.钢纤维混凝土裂缝处氯离子含量(质量分数)最高可达相同浸泡龄期无裂缝处的3～4倍.连续浸泡30d时,钢纤维混凝土裂缝处氯离子含量随裂缝宽度的增大而增加,连续浸泡60d时氯离子含量基本达到饱和.干湿循环条件下,钢纤维混凝土所受的氯离子侵蚀更为严重,经10次干湿循环后其裂缝处氯离子含量可达连续浸泡后的3倍左右.在连续浸泡和干湿循环环境中,LSECC抗氯离子侵蚀性能均优于钢纤维混凝土,尤其在干湿循环环境中,LSECC抗氯离子侵蚀能力更为突出.     

短切玄武岩纤维混凝土构件抗氯盐侵蚀试验

通过设计的人工气候环境下的混凝土侵蚀试验,分析了弯曲荷载作用下掺玄武岩纤维梁和无纤维梁混凝土中氯离子浓度分布.结论表明:掺加玄武岩纤维后,纯弯段混凝土中的氯离子浓度降低.     

海洋环境喷射混凝土抗氯离子侵蚀性能试验研究

为研究海洋环境喷射混凝土氯离子扩散性能,试验采用浸泡法及盐雾法模拟海洋水下区及海洋大气区,对不同侵蚀龄期喷射混凝土及钢纤维喷射混凝土渗透层氯离子含量进行测定。同时,与同配合比模筑混凝土进行对比,研究喷射混凝土氯离子扩散性能与模筑混凝土的差异。结果表明:随着侵蚀龄期增加,混凝土中氯离子含量增大,且相隔龄期间极差增大;不同海洋环境对混凝土氯离子扩散影响显著,与同条件下模筑混凝土相比,喷射混凝土氯离子扩散速率快,且在距表层同深度处氯离子含量较大;钢纤维的掺入可显著改善喷射混凝土微观孔结构,降低喷射混凝土中氯离子含量,提高其抵抗氯离子侵蚀性能。     

早龄期荷载与负温作用的井壁混凝土性能研究

对于冻结法施工的井壁混凝土,由于在早龄期受到了冻结土压力等荷载以及负温的作用,所引起的混凝土早期损伤会导致井壁混凝土耐久性下降。针对这些问题,研究了早龄期荷载和负温耦合作用对冻结竖井井壁C60混凝土抗压强度、氯离子扩散系数、声发射特征的影响。结果表明:在早龄期荷载和负温耦合作用下,随着早龄期荷载的增加,抗压强度明显下降,氯离子扩散系数有所提高,混凝土的渗透性由"中"变为"高",内部产生了更多的微裂缝,导致声发射"活跃阶段"提前出现;防冻剂的加入能提高在早龄期荷载和负温耦合作用下的混凝土抗压强度以及抗氯离子侵蚀性能;在混凝土中掺入仿钢纤维后可明显增加混凝土在早龄期荷载和负温耦合作用下的受荷载能力以及抗氯离子的渗透性能,对应的声发射信号相对稳定。     

力学荷载对混凝土中氯离子渗透扩散行为影响述评

近海及海洋工程结构的混凝土在服役过程中不仅会经受环境作用(如氯盐侵蚀),还会承受包括风、车辆、波浪荷载甚至地震作用等。荷载作用不仅会改变混凝土中微/细观结构形式,甚至产生新的裂纹,改变氯离子的渗透扩散途径,从而影响混凝土的渗透扩散特性。从低荷载水平和高荷载水平两个方面,分别综述了荷载对混凝土中氯离子渗透及扩散性能影响的试验研究、理论分析及数值分析角度的研究进展,发现已有研究工作特点为：试验研究多,理论研究少;饱和混凝土研究多,非饱和混凝土研究少;宏观模型研究多,微/细观非均质模型研究少。建议今后进行复杂环境、复杂应力状态下的试验研究,建立高/低水平荷载对氯离子扩散行为影响的统一理论及数值模型,实现荷载-环境耦合作用下的多场多尺度分析。     

静力荷载作用下混凝土抗碳化性能及微观结构演化

通过静力弯曲荷载作用下的混凝土的快速碳化试验,研究了混凝土碳化深度和p H值的时变特征。通过微观测试方法X射线衍射仪(XRD)和压汞仪(MIP),表征了混凝土在静力弯曲荷载和碳化耦合作用下的固相组成和孔结构变化规律,利用孔表面积分形维数定量表征混凝土孔结构的微观特征。研究结果表明:拉、压应力分别增大和减少了混凝土的碳化深度,且应力越大,碳化深度的改变越大;碳化反应后,氢氧化钙的量明显减少,碳酸钙的量明显增加,其中以方解石形式的增加量最为显著;与未加载混凝土相比,碳化反应前后加载混凝土试件孔隙率均变大,孔表面积分形维数减小,二氧化碳气体的传输系数增加。     

冻融循环作用下活性粉末混凝土中的氯离子分布及扩散系数

通过室内NaCl溶液自然浸泡及快速冻融循环试验,研究了活性粉末混凝土在自然浸泡、冻融循环作用下的氯离子渗透情况,提出了冻融影响因子kd的计算方法.结果表明:自然浸泡条件下活性粉末混凝土中的氯离子扩散满足Fick第二定律,氯离子扩散系数随着时间的增长按指数形式衰减;冻融循环作用下活性粉末混凝土中的氯离子扩散系数随着冻融循环次数的增加先减后增.另外,分别建立了以冻融破坏为主要原因、以氯离子侵蚀破坏为主要原因以及在冻融循环与氯离子侵蚀耦合作用下的混凝土寿命预测模型,寿命预测结果表明活性粉末混凝土在冻融循环与氯离子侵蚀耦合作用下具有良好的耐久性.     

循环荷载、氯盐与冻融多因素作用下混凝土力学及抗渗性能研究

混凝土的力学特性和抗渗性能直接影响其服役耐久性,开展荷载、冻融等多因素耦合作用下混凝土力学和抗渗性能影响研究,有利于分析混凝土性能衰变机理。本文对道路混凝土采用氯盐溶液浸泡并同步施加动态荷载和冻融循环作用,并测试分析各侵蚀龄期混凝土抗弯拉强度、相对动弹性模量及表观扩散系数时变规律。结果表明,冻融循环作用下混凝土抗弯拉强度降低,循环荷载加速了冻融对混凝土的损伤。冻融循环使得混凝土抗渗性能显著下降。     

硫酸钠侵蚀下再生混凝土性能研究

对再生集料混凝土在两种外部硫酸盐侵蚀环境(硫酸钠溶液浸泡和干湿循环)于微观和宏观尺度上的性能进行试验研究。结果表明,宏观尺度上,在两种侵蚀环境中,再生集料混凝土的力学性能随腐蚀龄期增长都呈现先增强后削弱的规律,这与界面过渡区和砂浆在微观尺度上的性能改变密切相关。建议富硫酸盐环境下尤其是干湿循环环境中,再生集料混凝土在结构中的应用应当谨慎。     

锂渣对混凝土抗氯离子侵蚀性能的影响研究

通过试验研究不同水灰比和锂渣替代率的混凝土试件在不同侵蚀龄期、氯盐溶液浓度的作用下,探讨锂渣对混凝土抗氯离子侵蚀性能的影响。试验采用自然浸泡法研究氯离子在饱和混凝土中扩散传输性能,通过钻芯取样,分层研磨,依照水溶性氯离子含量的测定方法获取各试件不同深度的氯离子浓度。结果表明,氯离子在混凝土中的扩散能很好地吻合Fick第二定律;锂渣作为矿物掺合料替代水泥后能有效降低氯离子在混凝土中的扩散,当锂渣掺量为20%和30%时,混凝土氯离子扩散系数仅相当于空白试件的40%和37%。水灰比的降低能够显著降低混凝土氯离子扩散系数;随着侵蚀龄期的增大,氯离子扩散系数减小,且各龄期下掺入锂渣的混凝土氯离子扩散系数均比空白试件小。