混凝土使用寿命预测方法的研究I——理论模型

基于Fick第二扩散定律,推导出综合考虑混凝土的氯离子结合能力、氯离子扩散系数的时间依赖性和混凝土结构微缺陷影响的新扩散方程: 建立了考虑多种因素作用下的混凝土氯离子扩散理论模型。该模型解决了长期以来Fick扩散理论在混凝土中的适应性问题,并与Clear经验模型完全相符。用本理论模型预测混凝土结构在海洋环境中的使用寿命比用Maage模型更加合理。     

海工环境PHC管桩设计寿命计算

氯离子引起的钢筋锈蚀是影响钢筋混凝土结构耐久性的主要原因之一。基于Fick第二定律,推导了PHC(Prestress high concrete)管桩氯离子扩散的解析解,并对PHC管桩设计寿命进行了预测,且考虑了离心分层和温度作用对PHC管桩设计寿命的影响。结果表明:离心分层和温度对PHC管桩中氯离子扩散影响较大,而初始氯离子含量对其影响较小。综合考虑离心分层和温度影响,确定了海工环境中PHC管桩的设计要求,即对于要求服役寿命大于50a的工程,壁厚应大于100mm,且砂浆层不宜大于10mm,而对于服役寿命要求大于100a的工程,应选用壁厚150mm的PHC管桩,且砂浆层宜小于30mm。     

氯离子含量对混凝土中钢筋锈蚀的影响

混凝土中的钢筋锈蚀破坏是混凝土结构失稳破坏的最主要原因,而导致钢筋发生锈蚀的主要原因是氯离子的存在。本文主要研究了氯离子含量对混凝土中钢筋锈蚀的影响规律。研究表明：混凝土中氯离子含量越高,钢筋开始锈蚀的时间越早;钢筋开始锈蚀后以及进入稳定锈蚀阶段时氯离子含量越高,钢筋锈蚀速率发展的速率越快,钢筋锈蚀速率越大;混凝土一旦发生开裂后,钢筋锈蚀就进入加速锈蚀阶段。试验研究进一步讨论了氯离子加速钢筋锈蚀速率的机理和出现稳定锈蚀期的原因。     

混凝土碳化与氯离子侵蚀共同作用研究

处于除冰盐环境和海洋大气环境中的混凝土结构将受到碳化和氯离子侵蚀的共同作用。通过盐溶液浸泡与碳化交替方式,研究了碳化作用对混凝土中氯离子扩散的影响。结果表明：碳化作用加快了混凝土中氯离子扩散速度,提高了混凝土中的氯离子含量,相对于混凝土碳化对结合氯离子的释放作用,碳化导致的混凝土微观结构重分布对氯离子扩散的加速作用占主导地位。分析了碳化混凝土中的碳化钙分布和碳化深度,结果表明,用化学试剂法测试混凝土碳化深度时,碳化与未碳化交界处位于混凝土部分碳化区,交界处碳酸钙含量变化范围为5.4%～10.8%。     

含裂纹压力容器的寿命预测方法研究进展

介绍了疲劳裂纹扩展速率计算的3个比较著名的公式以及公式中的各参数,尤其对应力强度因子K的计算进行了深入探讨;综述了概率统计应用于裂纹扩展计算的最新方法;介绍了新技术和压力容器寿命预测的结合。     

氯盐侵蚀下碱激发混凝土内钢筋锈蚀研究进展

碱激发胶凝材料是一种新型绿色胶凝材料,碱激发混凝土以环保、强度高、耐久性好等一系列特点得到国内外学者的广泛关注,对其力学性能和耐久性的研究逐渐成为热点.本文综述了氯离子对碱激发混凝土的侵蚀机理,比较了碱激发材料与普通硅酸盐混凝土面对氯离子侵蚀的不同响应,对氯盐侵蚀下碱激发混凝土耐久性研究和碱激发混凝土内钢筋锈蚀研究进行了介绍,并总结了碱激发混凝土现阶段研究所面临的问题.     

干湿循环与受弯裂缝共同作用下海工砼梁内氯离子侵蚀及耐久性寿命预测

基于受弯裂缝对浪溅区海工混凝土内氯离子输运的影响分析,综合考虑混凝土损伤、混凝土结合氯离子能力、表层对流效应以及时间劣化效应等因素,建立了修正氯离子扩散模型。采用受弯开裂荷载与氯盐干湿循环共同作用试验来模拟浪溅区实际服役状态的海工混凝土梁内氯离子侵蚀过程,从而对上述模型进行验证。基于蒙特卡罗(Monte Carlo)方法,应用等效氯离子扩散系数的修正计算模型进行混凝土结构的耐久性寿命预测。研究结果表明,混凝土梁受弯开裂处的等效氯离子扩散系数与裂缝宽度、粉煤灰掺量呈指数函数关系。考虑海工混凝土结构的重要使命,将钢筋脱钝时间作为混凝土结构的耐久性极限,讨论了保护层厚度、粉煤灰掺量以及受弯裂缝宽度对混凝土结构耐久性寿命的影响,相关研究成果可为实际海工混凝土结构耐久性设计及寿命评估提供一定的借鉴。     

氯离子对土建工程混凝土的危害及其控制措施

目前,众多的建筑物坍塌事件造成的事故触目惊心,经业内专家分析梳理其中因氯离子对土建工程混凝土造成的危害占比很大。可见,钢筋混凝土结构的安全、可靠度和耐久性等方面起着决定性的作用。故而,需从源头控制氯离子的含量,并采取一些技术防护措施。     

混凝土寿命加速实验方法与预测

基于寿命加速实验的相似理论,采用多通道变电压氯离子渗透实验装置对混凝土进行了加速寿命实验.氯离子的摩尔浓度的负对数(pCl)与其浓度电位呈线性关系.氯离子渗透经过一段非线性阶段后,阳极溶液中氯离子浓度随时间的延长呈线性增加.利用寿命加速实验获得的加速曲线,预测氯离子自然渗透达到临界浓度时所需的时间.结果表明:保护层厚度为25 mm的混凝土的寿命为25.47～26.38a,该寿命加速实验方法可用于预测混凝土的寿命.     

弯曲应力作用下钢纤维混凝土氯离子侵蚀性能

研究弯曲应力作用下钢纤维混凝土的氯离子侵蚀性能,分析了钢纤维掺量、弯曲应力水平对混凝土氯离子含量、氯离子扩散系数的影响规律.结果表明,钢纤维的存在能改善弯曲应力作用下的氯离子侵蚀性能,钢纤维掺量为1.5％时,改善效果最明显.弯曲应力的存在加速了氯离子在钢纤维混凝土中的扩散速度、增大了混凝土氯离子含量,应力水平越大时影响越明显.钢纤维混凝土氯离子扩散系数与应力水平间存在指数型数学关系式,最终建立了钢纤维混凝土氯离子扩散系数随应力水平变化的数学模型.     

浅谈氯离子对奥氏体不锈钢的腐蚀

结合工程实例,分析了氯离子对奥氏体不锈钢产生的几种腐蚀,并提出了相应的防腐措施。     

碱硅酸反应影响下混凝土结构的寿命预测

选取具有碱活性的实际工程砂石,以混凝土棱柱体法为基础,结合Arrhenius方程,建立了实际工程混凝土碱硅酸反应寿命预测数学模型.根据实际配合比混凝土在升温加速试验的膨胀发展,利用模型可预测实际混凝土工程在常温状态下的使用寿命.     

粉煤灰混凝土氯离子扩散系数的ANFIS预测模型比较研究

采用网格法和减法聚类法划分网络,分别建立了基于ANFIS(Adaptive Neuron-Fuzzy Inference System)的两种粉煤灰混凝土氯离子扩散系数预测模型,并用NEL法试验中的数据作为样本来训练和测试两种模型,比较其预测精度。结果表明,采用减法聚类法建立的ANFIS模型预测精度更高,更能满足工程应用的要求。     

干湿循环下煤矸石混凝土孔结构特性及抗氯离子侵蚀机理

氯离子侵蚀是影响混凝土耐久性的重要因素。通过干湿循环试验,研究了煤矸石混凝土的抗氯离子侵蚀性能,分析了煤矸石体积取代率(0%、20%、40%、60%)对氯离子浓度分布和表观扩散系数的影响。通过压汞试验,测定了煤矸石混凝土的孔结构参数,通过计算其孔隙体积分形维数,研究了孔结构对煤矸石混凝土抗氯离子侵蚀性能的影响。结果表明:随着煤矸石掺量的增加,自由氯离子的浓度先减小后增加,而表观扩散系数先增加后减小;煤矸石掺量为40%时,混凝土密实性最好,孔隙体积分形维数最大;与未添加煤矸石的混凝土相比,掺量40%的煤矸石混凝土氯离子浓度最低,此时抗氯离子侵蚀性能最好,且表观扩散系数下降35.68%。     

玄武岩纤维改善再生混凝土抗氯离子渗透性能研究

为研究玄武岩纤维对再生混凝土抗氯离子渗透性能的影响,本文对4种玄武岩纤维体积掺量(0%、0.2%、0.4%、0.6%)下5个粗骨料质量替代率(20%、40%、50%、60%、80%)的再生混凝土及1组普通混凝土进行了电通量试验,并利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)和压汞法(MIP)从水泥水化和孔结构的角度探究了玄武岩纤维对再生混凝土抗氯离子渗透性能影响的微观机理。结果表明,玄武岩纤维显著提高了再生混凝土抗氯离子渗透性能,其中玄武岩纤维掺量为0.2%,粗骨料质量替代率为50%时改善效果最好且优于普通混凝土。基于FTIR发现玄武岩纤维是通过改变再生混凝土水化产物C-S-H的聚合度和CaCO₃的生成而改善其抗氯离子渗透性能。通过MIP得出最优组合掺量下,再生混凝土的孔径分布得到优化,孔隙率最小,进而提高了其抗氯离子渗透性能。     

压力管道腐蚀速率与使用寿命预测方法研究

介绍了受腐蚀压力管道腐蚀速率的计算公式,对利用最小二乘法进行最佳二次曲线拟合的一般原理进行了阐述。以已知的压力管道腐蚀速率数据为基础,建立检测次数与腐蚀速率的对应关系,并以多个坐标数据点的形式表示,得到了显示腐蚀速率随检测次数变化的最佳二次拟合曲线的表达式,进而预测将来不同时期的腐蚀速率。在预测腐蚀速率和腐蚀量的基础上,提出了一种受腐蚀压力管道寿命预测的新思路,并推导出了计算公式。进行了压力管道防腐蚀方法的简要说明。     

PVA对改善再生混凝土抗氯离子渗透性能试验研究

通过电通量试验方法,测定了再生混凝土(RAC)试件抗氯离子渗透性能,研究了聚乙烯醇(PVA)的掺入对RAC抗氯离子渗透性能的影响,同时对比分析了PVA聚合度分别为1788、2488、2688时对RAC的改善幅度.结果表明,在本试验材料配合比下,RAC抗氯离子渗透性较普通混凝土(NAC)降低了26.1％,掺入PVA可较明显提高抗氯离子渗透性.不同聚合度PVA改善效果不同,聚合度为1788、2488、2688的PVA对RAC抗氯离子渗透性能分别提升33.1％ 、42.5％ 、45.2％.综合考虑抗氯离子渗透性、溶解性及粘结性等因素,本试验认为RAC中掺入PVA最合适聚合度为2488.