东西部氯盐环境中混凝土的耐久性和服役寿命

目的 为了比较混凝土结构在东部海洋环境与西部盐湖环境中的耐久性，对重大海洋混凝土工程和重点盐湖混凝土工程的服役寿命进行设计．方法 采用现场考察和文献分析的方法．结果普通混凝土结构在青海盐湖地区使用2-3a会发生钢筋锈蚀开裂，在东南沿海地区的服役寿命可以达到7-10a．结论 重大海洋混凝土工程可以尝试按照100a服役寿命来设计．重点盐湖混凝土工程能够按照50a服役寿命设计．     

地下工程结构混凝土的耐久性分析与研究

地下工程结构混凝土材料高性能化、高耐久性技术是当前地下工程和混凝土材料领域中的研究热点之一。主要分析了地下工程混凝土耐久性影响因素，提出了混凝土耐久性改善措施，介绍了地下工程结构混凝土使用寿命预测方法，并对地下工程高性能混凝土的使用寿命进行了实例分析。     

受腐蚀混凝土结构的维修决策技术研究

基于混凝土结构的基本腐蚀损伤机理,结合结构抗力在设计服役期内的变化分析,研究了受腐蚀混凝土结构的维修决策技术,提出了维修结构在后续使用期内正常使用的保证措施,建立了最优维修及控制方案选择的数学模型,为实际工程应用提供了理论基础和参考依据.     

海水海砂混凝土无尺寸效应拉伸强度与断裂韧度的确定

海水海砂混凝土（seawater sea sand,SSC）在岛礁和临海工程建设中有广阔的应用空间。海洋环境下,混凝土容易开裂,严重影响结构耐久性。为确保该新型混凝土在海洋环境下的安全服役,对SSC的断裂力学性能研究以及断裂参数的合理确定至关重要。然而采用传统方法,基于线弹性断裂理论确定的断裂参数,由于未考虑材料非均匀性的影响,不可避免存在尺寸效应。鉴于此,本文利用基于边界效应的非线性断裂理论,考虑材料的非连续性与非均匀性,确定SSC的真实断裂参数。配制最大骨料粒径d_max为10和20 mm的海水海砂混凝土,分别进行高度为100和200 mm的三点弯曲梁试验,初始缝高比为0.1~0.7；并用淡水、河砂等质量替代海水、海砂配制普通混凝土（ordinary Portland cement,OPC）作为对照组进行试验。基于边界效应模型,通过引入混凝土平均骨料粒径,得到了SSC的真实无尺寸效应拉伸强度f_t及断裂韧度K_IC,进而结合正态分布分析确定两断裂参数的均值以及具有95%保证率的上下限值,并利用得到的拉伸强度成功预测任意尺寸条件下SSC试件的极限荷载。结果表明:相同骨料级配下,与普通混凝土相比,海水海砂混凝土断裂截面上骨料断裂的比例更高,SSC的拉伸强度及断裂韧度高于OPC；随着最大骨料粒径的增大,SSC和OPC骨料断裂的比例均减小,其断裂韧度K_IC均增加,f_t降低。所提模型及相关结果可为海水海砂混凝土实际工程设计提供参考。     

混凝土结构耐久性维修技术研究与应用

文章探讨总结了混凝土结构耐久性维修常规技术,结合某滨海核电站厂房钢筋腐蚀耐久性损伤工程实例,综合考虑环境状况、钢筋锈蚀诱因和结构剩余使用寿命,给出了耐久性维修策略,提出了混凝土结构定期检测与维修建议。     

混凝土结构外露金属耐久性研究进展

混凝土结构中外露金属腐蚀是混凝土结构耐久性的影响因素之一,外露金属包括暂时外露金属和永久外露金属。本文对通过对这两部分金属腐蚀机理、腐蚀因子、腐蚀行为的评价及腐蚀防护措施等几方面进行了综述,并探讨了研究的发展趋势。     

Reliability-based service life prediction of existing concrete structures under marine environment

Chloride-induced corrosion of the reinforcement is considered as one of the major mechanisms resulting in the reduction of structural resistance of reinforced concrete structural elements located in marine and other aggressive environments. A study of reinforced concrete structures located at the Fangcheng dock in the Beibu Gulf port, China, was present. The result from field survey indicates that the concrete cover depth and chloride diffusion coefficient fit best normal distribution and lognormal distribution, respectively. The service life of structure is about 55 a, while initiation time is 45 a. Sensitivity analysis indicates that the most influential factor of the structure service life prediction is concrete cover, followed by diffusion coefficient, diffusion decay index, critical chloride concentration, surface chloride concentration, current density and localized pitting corrosion. Finally, the effects of diffusion decay index and critical chloride concentration on structure service life prediction are discussed.     

腐蚀环境中混凝土桩基耐久性研究进展

腐蚀环境中地下混凝土结构的耐久性问题一直是国内外研究的热点问题之一.针对海洋和近海氯盐侵蚀环境与内陆盐湖和盐碱地硫酸盐侵蚀环境中地下混凝土结构的耐久性问题,分别从混凝土侵蚀机理、侵蚀性离子扩散机制、钢筋锈蚀机理、混凝土强度和刚度损伤等几个方面总结和归纳了当前国内外的研究现状,探讨了氯盐侵蚀环境和硫酸盐侵蚀环境中地下混凝土结构的损伤特性和劣化机制.在此基础上,考虑PHC预制管桩和现浇钻孔灌注桩的制作养护工艺,分别论述了海工环境中水平受荷PHC管桩和盐渍土环境中竖向受荷钻孔灌注桩的侵蚀劣化机理,进而结合海工环境中水平受荷PHC管桩和盐渍土环境中竖向受荷钻孔灌注桩的承载机制,探讨了各自承载特性的退化规律,总结了海工环境中水平受荷PHC管桩和盐渍土环境中竖向受荷钻孔灌注桩寿命的预测方法.最后,基于当前腐蚀环境中钢筋混凝土桩基耐久性研究现状,笔者根据自己的见解提出了今后的研究思路和方向,以期为腐蚀环境中和复杂应力条件下钢筋混凝土桩基的耐久性研究以及今后相应规范的制定提供一定参考.     

混凝土结构碳化寿命的时变可靠度分析

在一般大气环境下,混凝土结构的耐久性问题主要是由于碳化引起的钢筋锈蚀问题.碳化造成混凝土结构从新建到最终失效破坏过程包括:混凝土中钢筋开始发生锈蚀;混凝土保护层开始出现顺筋裂缝;裂缝宽度达到不容许值或混凝土保护层锈胀剥落等三个阶段.采用拟Monte-Carlo随机模拟方法,计算了以上述三个状态作为极限我状态所对应的时变失效概率,计算结果令人满意.该方法可以应用于混凝土结构受钢筋腐蚀破坏的耐久性寿命预测中.     

钢筋混凝土构件锈蚀开裂与锈胀力分析

为合理确定锈胀力大小及其变化规律,研究混凝土保护层在锈胀作用下的开裂过程,提高混凝土结构使用寿命. 在考虑混凝土材料受拉软化和损伤效应的基础上,通过改变保护层厚度、钢筋直径、混凝土强度等参数,对钢筋锈胀引起的混凝土开裂过程、锈胀力分布和变化过程进行了有限元模拟和分析. 结果表明:均匀锈蚀下钢筋圆周上各处锈胀力分布并不均匀,明显受到内部裂缝的影响;锈胀力在裂缝贯通前达到峰值,之后快速下降最终保持稳定;保护层厚度c和钢筋直径d对锈胀的影响为线性关系,且统一用c/d值表征这两个参数是合理的,c/d值越大保护层完全开裂时的锈胀力和锈蚀率也越大,即延缓了保护层开裂. 基于锈胀力与c/d值的变化关系提出了最大锈胀力公式,并通过试验数据比对验证了最大锈胀力公式的有效性与精度.      

水工建筑物钢筋锈蚀检测方法探讨

钢筋锈蚀是影响混凝土结构安全和寿命的主要因素。水工建筑物中钢筋锈蚀的原因是混凝土保护层碳化、产生裂缝、侵入氯离子以及氧和水的作用。检测钢筋锈蚀的方法有三类,即常规方法、电化学方法和物理方法。对这些方法的可行性和存在问题作了详细讨论,并展望了在水利工程现场检测应用的前景。     

材料耐久性退化数学模型的比较研究

材料耐久性退化数学模型主要集中在混凝土碳化、氯离子侵蚀和钢筋锈蚀.目前,对这三个方面退化数学模型的归纳和总结多以横向研究为主.为了实现混凝土桥梁耐久性全过程分析的目标,从纵向的研究角度出发,首先给出混凝土桥梁耐久性全过程分析的两条退化主线：混凝土碳化-钢筋锈蚀-结构整体性能退化、氯离子侵蚀-钢筋锈蚀-结构整体性能退化;然后针对第一条退化主线详细介绍了现有的两种较完备的退化模型,并对其进行了比较分析.结果表明：评定标准中的退化模型概念清晰,参数相对较少,更适合用于混凝土桥梁耐久性全过程分析.     

氯盐与弯曲荷载对碳化混凝土的抗冻性的影响

在未加载与加载条件下,采用快冻法研究了快速碳化28 d后的普通混凝土(Ordinary Portland Cement Con-crete,OPC)、大掺量矿物掺合料混凝土(Concrete with High Content Mineral Admixture,HCMC)以及同时掺加混杂纤维、膨胀剂、引气剂和大量矿物掺合料的绿色高耐久性混凝土(Green High Durable Concrete,GHDC)在水和10%NaCl溶液中的抗冻性。结果表明,碳化作用降低了OPC和HCMC在NaCl溶液中的抗冻性,但能够改善GHDC在NaCl溶液中的抗冻性。在NaCl溶液的化学腐蚀及其与弯曲荷载的耦合作用下,碳化OPC与碳化HCMC很快发生冻融破坏,其破坏特征并非表面剥落,而是内部微裂纹的扩展。GHDC即使发生了严重的碳化作用,在NaCl溶液、弯曲荷载与冻融循环及其耦合作用下仍然具有非常高的耐久性能。     

基础混凝土构件腐蚀损伤研究

基于部分地下水和场地土环境（岩土环境）下基础钢筋混凝土构件的检测数据,分析了在役基础混凝土结构的腐蚀损伤特征,以及抗压耐腐蚀系数与碳化深度随其服役时间的变化特征。结果表明：岩土环境对基础混凝土结构的腐蚀损伤作用是普遍存在的,且腐蚀损伤进程与岩土环境的类型、介质因素密切相关;大多数基础混凝土的抗压耐腐蚀系数随其服役时间的增长而减小,碳化深度随其服役时间的增长而增大。     

碳纤维加固混凝土梁的耐腐蚀性试验分析

为了解碳纤维加固混凝土构件在海洋等腐蚀环境下的耐久性,在荷载与海水共同作用条件下对7根采用不同碳纤维加固方式的混凝土梁进行了试验研究,试验结果表明碳纤维包裹层通过约束混凝土、延缓裂缝处混凝土的退化、阻断盐水的通道等来阻止腐蚀性离子向混凝土内部渗透,并进一步阻止电化学反应的发生;采用碳纤维加固混凝土梁是可行的,加固后的混凝土梁的力学指标和耐久性指标都得到了不同程度的提高,但是采取的加固防护形式不同,对混凝土梁的耐久性指标有较大的影响,在实际工程中应合理的选择加固方式.     

全时域初值推进边界元法分析氯盐侵蚀下混凝土结构服役寿命

通常采用的分时段逐步推进边界元法在分析氯盐对混凝土的侵蚀问题时存在缺陷。为此,研究建立了全时域初值推进边界元法,据此计算了氯盐侵蚀环境中钢筋混凝土结构的服役寿命,分析了氯离子扩散维数对混凝土中氯离子浓度和服役寿命的影响。研究了分时段逐步推进边界元法计算氯离子扩散时产生问题的原因。算例结果表明：混凝土中氯离子扩散的维数将直接影响到混凝土结构的服役寿命,必须在设计中加以考虑。而且,全时域初值推进边界元法可以消除混凝土中氯离子扩散域内的积分项,避免域内离散,因此与分时段逐步推进边界元法相比,能够简化计算格式,提高迭代收敛过程的稳定性和计算结果的精度,减少计算耗时。     

Effectiveness of Surface Coatings Against Intensified Sewage Corrosion of Concrete

Three different kinds of coatings were coated on the concrete surface, and the changes in appearance, surface roughness, microstructure and components of coatings in artificial sewage were investigated. In addition, the strength, micrograph, mineral compositions and pore structure of concrete specimens after removing coatings were also studied. The results show that epoxy coal tar pitch coating(ECTPC) has the best effect of protecting concrete from the sewage corrosion. After being immersed in sewage for 90 days, the compressive strength of concrete coated with ECTPC is still as high as that of specimen immersed in water, and the cement paste has a high CH content and dense structure with low porosity, which mainly accounts for its excellent barrier property and certain antibacterial function. Cement-based bactericidal coating(CBC) also has good effectiveness to sewage corrosion of concrete. The strength and microstructure of concrete coated with CBC in sewage are still significantly superior to those of uncoated concrete. Although cement-based capillary crystalline waterproofing coating(CCCWC) is a good waterproof material, it is not suitable for the corrosion resistance of concrete in sewage. After 2 months corrosion, almost all of the CH crystals in coating reacted with the metabolic acid substance by microbes. Therefore, the strength and pore structure of concrete coated with CCCWC are only slightly superior to those of uncoated concrete. Overall, the protective effect of cement-based inorganic coatings is relatively poor.     

混凝土坝服役寿命仿真分析的研究现状与展望

混凝土大坝的耐久性与服役寿命评估将成为21世纪我国坝工界的重大理论和技术课题.重点规划了以整体稳定性为基准的混凝土坝服役寿命仿真分析理论体系,并对混凝土材料与岩体的结构衰变、控制性结构面疲劳损伤、关键防渗体系衰变、关键加固体系衰变、大坝-坝基多物理力学场的空间分布规律、大坝-坝基多物理力学场的时间演进、寿命终止(或退役)的监控预警指标等问题的研究现状进行了总结评述.最后提出了建立混凝土坝服役寿命仿真分析理论体系的若干关键科学问题.     

圆形截面混凝土中的自由氯离子含量分布规律

目的研究圆形截面混凝土构件中自由氯离子含量分布的预测方法和含量分布规律，为混凝土结构的耐久寿命评估提供可靠的方法，为基于耐久性的结构设计提供理论依据．方法基于导出的氯离子在圆形截面混凝土中的扩散传质方程，结合算例。用有限差分法求解方程，研究自由氯离子含量分布规律、结果对于小尺寸圆形截面构件，计算结果与基于Fick定律的一维扩散方程预测值有显著差异．圆形截面钢筋混凝土构件的耐久寿命与保护层厚度同截面半径的比值有关．结论得出了各种因素对自由氟离子含量分布的影响规律，基于Fick定律的一维扩散方程应用于小尺寸圆形截面时有较大误差，圆形截面构件钢筋锈蚀开始时间受截面曲边效应的影响．     

地下工程抗渗防水混凝土的施工

介绍马钢“十一五”技术改造项目2250mm热轧薄板工程设备基础抗渗防水混凝土的施工。