进入混凝土中硫酸盐的有效扩散率

根据混合硫酸盐氯化物溶液进入用５０型水泥制成的混凝土中的硫酸盐深度的分布，我们可以确定从某一时间至５年硫酸盐的非稳定状态的有效扩散率，同时，可以确定二氧化碳的饱和度对硫酸盐有效扩散率的影响，非稳定状态硫酸盐有效率与时间ｔ的关系为：；ｏｇ（Ｄ有效硫酸盐）＝－６．６５４３＝０．７６２６ｌｏｇ（ｔ）及ｌｏｇ（Ｄ＾ＣＯ２有效硫酸盐）＝－６．２８７３－０．８５５９ｌｏｇ（ｔ）。     

矿渣粉、粉煤灰不同掺量对水泥胶砂强度的影响

本文通过试验分析矿渣粉、粉煤灰不同掺量对水泥胶砂强度的影响,以及掺加矿渣粉和粉煤灰的水泥胶砂长龄期强度。     

高性能混凝土长期暴露下的耐久性研究

由于高性能混凝土有着非常出色的耐久性,现已广泛应用在水利工程中。为了进一步研究在实际海水环境侵蚀下,高性能混凝土耐久性能的变化规律,将设置于沿海地区某暴露试验点中经过长时间暴露的混凝土样品作为研究对象,借助常用的磨粉滴定法来对混凝土中氯离子含量进行测试,分析不同外掺料（矿渣粉、粉煤灰）下的高性能混凝土和纯水泥混凝土在长时间暴露下耐久性变化情况,并对比三者耐久性的优劣程度,研究结果表明：氯离子在纯水泥混凝土样品里的入渗距离大于外掺料高性能混凝土,说明外掺料代替水泥能够大大减少氯离子在混凝土里数量比;对比扩散系数表明,水泥用矿渣粉（含量60%）或粉煤灰（含量30%）进行替代,能够使大龄期下氯离子表观扩散系数在很大程度上被削弱,削弱程度高达75%,也证实了用矿渣粉与粉煤灰替代部分水泥能够在很大程度上减小混凝土里氯离子的运动速度,对耐久性有很好的改良效果。     

掺矿渣微粉和粉煤灰的水泥胶砂性能试验研究

 根据正交设计法,利用L24(61×41×23)正交表安排试验,探讨了混合材掺 量、矿渣微粉与粉煤灰的比例、矿渣微粉细度、粉煤灰品种对水泥胶砂流动度、7,28,90 d 龄期的抗压强度的影响,初步确定水泥熟料、矿渣微粉、粉煤灰三元体系的较优组合。结果 表明,粉煤灰与矿渣微粉双掺比单掺矿渣微粉或单掺粉煤灰的水泥胶砂,具有一定的优势。     

水泥品种及不同掺合料对压蒸膨胀率的影响

通过对硅酸盐水泥、普通水泥、矿渣水泥和粉煤灰水泥外掺不同方镁石的水泥净浆、砂浆和混凝土试体的压蒸试验研究,阐明了不同水泥品种的压蒸膨胀率是不相同的,混合材的种类与掺量对压蒸膨胀率有较大的影响。所揭示的基本规律是：硅酸盐水泥的压蒸膨胀率最大,普通和矿渣水泥的次之,粉煤灰水泥的最小;然而在相同试验条件下,其试体的体积膨胀变形却是：矿渗水泥的膨胀变形较普通和硅酸监水泥以及粉煤灰水泥的大。所以,在实际工程中,首选矿渣混合材料或矿渣水泥,用于外掺MgO混凝土工程,可以认为,是比较理想的优选掺合料及水泥品种方案,具有参考价值,值得推广。     

水泥－粉煤灰－矿渣粉三元胶凝体系体积稳定性的研究

研究了不同胶凝材料体系水泥浆体的体积收缩变形特性。试验结果表明：水泥品种与细度是影响硬化浆体体积稳定性的主要因素,水泥细度越大,硬化浆体的体积稳定性越差,低热（高贝利特）硅酸盐水泥浆体的体积稳定性优于中热硅酸盐水泥;矿物掺和料的掺入使得胶凝材料的体积稳定性变得复杂,优质的矿物掺和料能够降低硬化浆体的收缩;水泥－粉煤灰二元胶凝体系的体积稳定性优于水泥－粉煤灰－矿渣粉三元胶凝体系。     

水玻璃模数对AAS砂浆自收缩的影响

碱矿渣水泥与普通硅酸盐水泥相比具有节能环保的特点,但较大的自收缩限制了其在实际工程中的推广应用。为了厘清碱矿渣水泥基材料自收缩机理,研究了不同碱掺量时水玻璃模数对碱矿渣砂浆自收缩的影响。采用压汞仪分析了净浆试件的孔结构,采用红外光谱分析、同步热分析、Ｘ射线粉末衍射分析、２９Ｓｉ固体核磁共振和２３Ｎａ固体核磁共振等分析了净浆试件的水化产物。研究表明,碱矿渣水泥中水玻璃模数的提高使得:孔结构细化,氢氧钙石减少,吸附Ｎａ＋总量增加,Ｃ－（Ａ－）Ｓ－Ｈ聚合度的提高速度加快,碱矿渣砂浆自收缩增大。     

胶凝材料粒径分布及粉煤灰掺量对混凝土 耐盐腐独能力影响的差异性分析

通过正交试验，测试了水泥粒径分布、粉煤灰粒径分布和粉煤灰掺量三因素三水平下的混凝土氯离子扩散系数。利用统计分析的方法，分析了各因素各水平对混凝土耐盐腐蚀能力的影响。结果表明粉煤灰掺量对混凝土耐盐腐蚀能力影响不显著，而水泥粒径分布和粉煤灰粒径分布影响显著。最后研究还得到了混凝土最佳的胶凝材料组合和粉煤灰掺量。     

粉煤灰对混凝土氯离子渗透性能影响的试验研究

电迁移试验目前已经被广泛用来测试氯离子在混凝土中的扩散系数。本文采用此方法研究了不同掺量的粉煤灰对混凝土氯离子渗透性能的影响规律。结果表明：当水灰比、每立方米水泥用量以及粉煤灰掺量变化时,氯离子扩散系数随着粉煤灰掺量的增加而逐渐增加,混凝土氯离子扩散系数随水灰比的降低而显著降低。从而提高了混凝土的抗氯离子渗透能力。     

掺合料对水泥基材料化学收缩的影响

研究了粉煤灰、磷渣粉、矿渣粉等矿物掺合料对水泥基材料化学收缩的影响。结果表 明，纯水泥浆体的化学收缩主要与水泥的矿物组成有关，3种掺合料均可使水泥浆体早期的化学收缩降低，而矿渣粉和磷渣粉的掺入使水泥浆体的化学收缩在后期有一定的增长，且矿渣粉较磷渣粉的活性更高，粉煤灰可以较好抑制水泥浆体的化学收缩。     

混凝土箱梁氯离子扩散效应分析与寿命预测的CA模型

为了准确地模拟混凝土箱梁中氯离子的侵蚀过程,预测截面内任意时刻任意位置的氯离子浓度以及结构耐久性使用寿命。基于2D元胞自动机原理建立了混凝土氯离子扩散的元胞自动机模型(CA模型),模型同时考虑了材料和龄期对氯离子扩散效应的影响。以某箱形截面梁为例,根据箱梁中氯离子扩散的元胞自动机模型,编写了MATLAB计算程序,分析了氯离子在截面内的扩散规律,并根据模型对该结构耐久性使用年限进行了预测。研究结果表明:与氯离子浓度解析解和试验值相比,建立的元胞自动机模型能够有效地模拟混凝土箱梁氯离子扩散过程,且计算精度较高;根据截面倒角形式的不同,氯离子呈现出不同的扩散规律,不同位置氯离子浓度达到钢筋锈蚀临界浓度所需的时间不同;通过与寿命预测解析解进行对比,证明了该模型能有效预测混凝土结构耐久性使用寿命。利用该模型对氯盐侵蚀环境混凝土箱梁耐久性使用寿命进行预测,分析得出服役51 a左右该结构将达到耐久性极限设计状态。     

Meso-scale modeling of chloride diffusion in concrete with consideration of effects of time and temperature

A meso-scale truss network model was developed to predict chloride diffusion in concrete.The model regards concrete as a three-phase composite of mortar matrix,coarse aggregates,and the interfacial transition zone (ITZ) between the mortar matrix and the aggregates.The diffusion coefficient of chloride in the mortar and the ITZ can be analytically determined with only the water-to-cement ratio and volume fraction of fine aggregates.Fick's second law of diffusion was used as the governing equation for chloride diffusion in a homogenous medium (e.g.,mortar);it was discretized and applied to the truss network model.The solution procedure of the truss network model based on the diffusion law and the meso-scale composite structure of concrete is outlined.Additionally,the dependence of the diffusion coefficient of chloride in the mortar and the ITZ on exposure duration and temperature is taken into account to illustrate their effect on chloride diffusion coefficient.The numerical results show that the exposure duration and environmental temperature play important roles in the diffusion rate of chloride ions in concrete.It is also concluded that the meso-scale truss network model can be applied to chloride transport analysis of damaged (or cracked) concrete.     

变态混凝土成孔注浆浆液扩散研究

为探究变态混凝土注浆浆液扩散情况,根据变态混凝土注浆的特点,建立注浆模型,分析影响注浆效果的主要因素,根据注浆扩散试验结果,用多元回归分析各个试验因素对试验结果的影响,得出各个参数之间的定量关系式。通过对公式中的自变量和因变量的相关系数分析,可知注浆扩散情况与受注介质的注浆压力、单孔注浆量以及浆液的水胶比具有较强的相关性。该研究所得公式可以指导变态混凝土注浆施工,优化变态混凝土注浆施工工艺。     

考虑扩散势作用的多离子扩散模型及影响因素分析

扩散是成岩作用、溶质在沉积物和地下水中运移等过程中的重要机制。实际工程中主要是多离子共存系统,已有研究忽略了离子带电产生的静电效应对扩散进程的影响,使得各离子间的相互作用在扩散模型中未得到体现。基于经典Fick定律,考虑离子间静电效应产生的扩散势作用,借助电中性约束条件,通过推导建立了考虑扩散势作用的多离子扩散模型,采用COMSOL Multiphysics有限元软件对多离子的扩散行为开展了数值模拟,重点分析了扩散势影响因素的作用。结果表明:扩散势对阳离子的扩散具有加速作用,对阴离子的扩散具有阻滞效果。当阴离子扩散系数相同时,扩散势对离子的加速作用随阳离子扩散系数的减小逐渐增强。当溶液中阴、阳离子扩散系数均固定时,扩散势对离子的加速作用随离子价位的增加略有提高。     

海工混凝土氯离子扩散系数随深度的变化规律

氯离子扩散系数是表征氯离子侵入混凝土内部速率的重要参数.基于混凝土在长期服役过程中内部毛细孔结构的演化结果和电化学理论,推导了介质在真实溶液中的扩散方程.理论计算结果表明,混凝土内部氯离子扩散系数随深度的增加而增大.对工程现场混凝土内部氯离子的浓度进行取样检测,计算得出不同深度氯离子扩散系数的变化规律,与现场检测结果变化规律一致.     

砂砾石土渗透注浆浆液扩散规律及扩散半径影响因素试验研究

注浆技术在砂砾石土等水利工程的建设中发挥着越来越重要的作用,但是注浆技术存在理论研究滞后于工程实践需要的现象,需要对浆液扩散规律及浆液扩散半径等进行研究。通过设计试验,将拌合水泥浆用的自来水加热并插入温度传感器的方法,来探测水泥浆液在砂砾石层中的扩散过程;并通过正交试验,分析孔隙比e、水灰比m、灌浆压力p等各因素对扩散半径的影响。试验结果表明,浆液扩散过程中其时间t与扩散半径R呈较好的三次函数关系,这与Magg公式基本一致;而在水泥浆液的扩散半径方面,相对于孔隙比和灌浆压力,水灰比起着更显著的影响。本试验工作为砂砾石土灌浆技术提供了有益探索。     

Engineering application of submerged water jets for sediment removal in a tidal riverbed

Sediment deposition problems have attracted the interest of engineers and researchers. Several experimental studies have been conducted on scour depth using turbulent jets. However, field observation and monitoring have rarely been reported. This study aimed to eliminate sediments on a tidal riverbed using a prototype device, which consisted of a set of submerged vertical water nozzles and submerged horizontal air nozzles. The effectiveness of the water jet in sediment removal during spring and neap tides was evaluated. The quantitative relationships of dimensionless parameters, such as (1) the relative sediment scour volume versus the number of flows from the jet exit, (2) the relative sediment scour volume versus the relative scour depth, and (3) the relative scour size versus the relative jet intensity, were analyzed. The results showed that the freshwater flowing to the sea affected the sediment scour volume during the falling cycle of spring tides. In contrast, the rising cycle of spring tides retarded the freshwater flow, resulting in a decrease in the sediment scour volume. A steep water surface slope accelerated the river flow and further influenced the cross-flow current around the study area. As a result, a highly diffusive turbulent flow was produced, causing suspended sediments to be rapidly removed from the scour hole center. An increase in the number of flows from the jets led to intensified diffusion of turbulent energy into the flow. The rapidly varying water depth caused jet energy to be dissipated before approaching the riverbed, and it significantly affected the scour process during the spring-tide period. The proposed equations can be used to estimate the scour volume, scour size, and re-suspended sediments in tidal rivers within defined ranges of parameters.     

混凝土氯离子扩散性能影响试验等效数值模拟

针对混凝土中氯离子扩散的问题,拟通过混凝土骨料含量和界面体积分数对氯离子扩散的影响效果进行研究。将混凝土视为由骨料、界面区和砂浆所组成的三相复合材料,利用MATLAB软件建立混凝土粗骨料随机模型。把模型导入COMSOL软件,通过设定不同骨料含量和界面体积分数以探究其对氯离子扩散的影响。同时借助试验设计(DOE)的方法验证了模型的重复性和再现性,进而确定了其模拟精度;通过与试验数据的对比分析,验证了该方法的有效性。开展粗骨料含量和界面体积对混凝土氯离子渗透性能影响的模拟试验,结果表明:氯离子在混凝土中的扩散受骨料含量和界面体积分数的影响;骨料含量的增加抑制了氯离子的扩散性能,表现为骨料的曲折效应:当混凝土骨料体积分数由0上升到60%时,氯离子最终扩散深度分别下降18. 9%,32. 8%和55. 6%;界面区厚度的增加加速了氯离子的扩散性能,表现为界面效应:当骨料含量为60%时,其氯离子扩散深度增加了30. 3%;研究成果对海工混凝土耐久性具有参考价值。     

玄武岩对海工硅酸盐水泥性能影响研究

为了拓宽海工硅酸盐水泥混合材的种类,降低海工硅酸盐水泥的生产制造成本,对玄武岩的细度及掺量对海工硅酸盐水泥强度及氯离子扩散性能的影响进行了研究。研究表明:在0~30%掺量范围内,海工硅酸盐水泥3 d和28 d抗压强度随玄武岩掺量增大而显著降低,28 d氯离子扩散系数显著增大,玄武岩的细度对海工硅酸盐水泥的强度和28 d氯离子扩散系数基本没有影响,玄武岩在海工硅酸盐水泥中的适宜掺量为0~10%,粉磨比表面积宜在300~400 m2/kg。     

混凝土中氯离子二维扩散规律的解析研究

在综合考虑混凝土初始暴露龄期和时变扩散系数的基础上研究氯离子侵入混凝土的时变扩散模型,并据此推导了氯离子二维扩散微分方程的封闭解,分析了混凝土初始暴露龄期、持续暴露时间、时变扩散系数等因素对混凝土中氯离子二维扩散和分布规律的影响。研究并比较了本文与其他文献中的氯离子二维扩散模型,并对这些计算模型的特点和适用性给出说明。