硫酸盐侵蚀混凝土数值仿真研究进展

从数值模拟方法的基础理论分析与实例研究两方面阐述了混凝土耐硫酸盐侵蚀的研究进展.介绍了国内外典型数值仿真模型的结构框架以及新型数值仿真模型的思路,并分析了现有数值模拟方法中存在的问题,指出了进一步研究过程中需要克服的困难,为混凝土结构耐硫酸盐侵蚀数值模拟研究提供了参考建议.     

混凝土在硫酸盐冻融中的损伤与离子传输

将C30和C50系列引气混凝土在质量分数5%Na2SO4或5%Na2SO4+3.5%NaCl溶液中自然浸泡或快速冻融循环,测试盐冻过程中混凝土表面和内部的超声声时、混凝土中水溶及酸溶SO2-4质量分数、孔结构演变和热谱.结果表明:超声声时能较好反映混凝土在盐冻过程中的损伤演化,其表面和内部超声声时均先轻微上升,然后保持稳定,当混凝土损伤严重时迅速上升.冻融过程中的低温环境可降低混凝土中SO2-4扩散速度和反应SO2-4量,但冻融损伤程度的增加将导致混凝土中SO2-4扩散速度增加.混凝土在复合盐溶液中冻融循环时,其SO2-4反应能力是Na2SO4溶液中盐冻混凝土的2倍,生成的钙矾石、硅灰石膏和石膏腐蚀产物更多,毛细孔增加2.2倍,最可几孔径提高了8nm,混凝土表面剥落更为严重.     

混凝土抗硫酸盐侵蚀的损伤模型

为预测混凝土结构在硫酸盐环境下的使用寿命,根据物质衰变规律,结合相关科研试验结果,建立了混凝土强度、钢纤维掺量、弯曲应力对混凝土抗硫酸盐侵蚀的影响函数,并对混凝土损伤基本方程进行修正,从而建立了三指标混凝土抗硫酸盐侵蚀损伤模型。该模型能初步预测混凝土结构寿命。     

硫酸盐侵蚀下的混凝土劣化损伤研究

研究了硫酸盐环境中混凝土的侵蚀破坏,着重考察了硫酸盐侵蚀中混凝土质量损伤、动弹性模量变化、表观损伤及微裂纹分布。同时对比研究了粉煤灰、矿渣及粉煤灰矿渣复掺对混凝土硫酸盐侵蚀的影响。     

超声检测混凝土硫酸盐侵蚀的研究

用超声波法对受硫酸盐侵蚀混凝土的表面损伤层厚度进行了检测，采用回归分析方法取代传统的作图法进行数据处理，并与受侵蚀混凝土的化学分析结果进行对比，标定超声检测混凝土腐蚀的程度和适用性，初步试验和研究表明，超声检测方法切实可行，可为混凝土耐久性无损检测工程提供参考。     

轻集料混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能研究

研究粉煤灰和硅灰对轻集料混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能及内部孔结构的影响。结果表明,与普通混凝土相比,轻集料混凝土具有更优良的抗硫酸盐侵蚀性能;掺加粉煤灰或硅灰能优化混凝土的内部孔隙结构,大大提高轻集料混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能;并探讨硫酸盐侵蚀溶液对轻集料混凝土的作用机理。     

硫酸盐侵蚀下混凝土的损伤研究

近年随着海洋工程和地下结构工程的发展以及结构所处环境的恶化,硫酸盐侵蚀导致混凝土性能退化和结构破坏的问题日益突出,工程质量也因此受到很大影响。所以,积极开展对硫酸盐侵蚀下混凝土的耐久性研究具有十分重要的意义,有利于提高我国混凝土工程抵抗硫酸盐侵蚀的能力。通过阅读文献并进行总结阐述了硫酸盐侵蚀混凝土的研究现状、侵蚀机理、影响因素及防治措施。     

碱矿渣混凝土与水泥混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能研究

对比研究了碱矿渣(AAS)混凝土和普通硅酸盐水泥(OPC)混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能.以硫酸钠和硫酸镁溶液为侵蚀介质,研究了AAS混凝土和OPC混凝土的质量损失、抗压强度和线性体积膨胀率,并采用压汞孔隙率分析仪(MIP)和扫描电子显微镜(SEM)表征了混凝土的微观结构.结果表明:相较于OPC混凝土,经硫酸盐侵蚀的AAS混...     

水泥混凝土硫酸盐侵蚀综述

介绍了水泥混凝土硫酸盐侵蚀机理及侵蚀产物,从材料和环境两方面阐述了影响硫酸盐侵蚀的因素,论述了硫酸盐侵蚀实验及检测方法,为其进一步的分析研究提供了理论基础。     

混凝土抗硫酸盐侵蚀专家系统结构及设计思想

混凝土硫酸盐侵蚀问题已经引起世界各国的共同关注，本文针对这一问题，阐述了建立混凝土抗硫酸盐侵蚀专家系统的意义，并结合目前的系统研制工作，介绍了该专家系统的总体结构及设计思想。     

钢筋非均匀锈蚀与混凝土开裂试验及数值模拟

采用恒电位驱动氯离子渗透并加速钢筋锈蚀来模拟海洋钢筋混凝土锈蚀,研究了水胶比、保护层厚度和钢筋直径对试件锈胀开裂的影响;利用COMSOL Multiphysics软件建立了真实骨料混凝土模型并进行数值模拟.结果表明：本试验制备的混凝土试件在恒电位加速锈蚀下钢筋发生非均匀锈蚀并导致混凝土产生3条主裂缝,钢筋临界锈胀应力为2.85～3.51 MPa,开裂时间为190～311 h,降低水胶比及增大保护层厚度均可延缓锈胀开裂时间;数值模拟可以很好地再现钢筋混凝土非均匀锈蚀过程,其获得的锈胀应力演变及混凝土开裂模式与试验结果吻合.     

氯盐硫酸盐对水泥基材料的复合侵蚀破坏

研究了氯盐和硫酸盐对水泥基材料的复合侵蚀破坏.结果表明:侵蚀过程中试件的质量变化率与膨胀率之间呈指数关系,氯盐降低了硫酸盐侵蚀过程中试件发生膨胀破坏的风险,这是因为氯盐抑制了硫酸根离子向试件内部的传输,同时削弱了硫酸根离子与水泥矿物的化学结合能力,减少了膨胀性侵蚀产物的生成量;另外氯离子能优先与C3A反应,生成的Friedel’s盐会填充试件孔隙,使孔径细化,进一步限制硫酸根离子参与反应的能力.     

基于CT扫描的混凝土三维细观数值模拟

利用CT对混凝土试件进行扫描,借助MIMICS软件对扫描图像进行三维重构,得到了混凝土三维几何模型;对不同配合比的混凝土与水泥砂浆试件进行了力学试验,得到了数值模型的力学参数;基于所得混凝土三维数值试件参数,在ABAQUS软件中利用塑性损伤模型模拟了混凝土三维数值试件的单轴拉、压加载过程,并将数值模拟结果与试验结果进行了比较。结果表明:该三维数值模型具有合理性。     

集料对含矿粉混凝土抗硫酸镁侵蚀性能的影响

对大掺量矿粉(质量分数70%)和不同体积分数集料混凝土试件在浓度为42.4g/L的MgSO_4溶液侵蚀作用下表观损伤、线膨胀率、质量和相对动弹模量变化情况进行监测,并结合背散射电子图像、能谱扫描和压汞等微观结构分析结果,研究了大掺量矿粉和集料对混凝土抗硫酸镁溶液侵蚀性能的影响机理.结果表明:尽管矿粉有助于细化硬化浆体孔结构并提高混凝土的抗渗性能,但大掺量矿粉会降低Ca(OH)_2含量,加快体系中C-S-H的分解和M-S-H生成,不利于提高其抗硫酸镁溶液侵蚀的能力.在高浓度硫酸镁溶液环境中,膨胀性产物石膏易于临近集料区域沉积,使混凝土的损伤破坏程度随集料体积分数的增加而有所增大.在针对抗硫酸镁溶液侵蚀混凝土组成设计时,需综合考虑胶凝材料及水化产物组成、硬化浆体孔结构的共同影响.     

硫酸钠侵蚀混凝土柱动态抗压特性试验研究

通过混凝土柱的轴心动态抗压试验,在10- 5～10-3 s-1应变速率范围内对比研究了硫酸钠侵蚀与未侵蚀混凝土本构关系的应变速率效应,分析了该效应对硫酸钠侵蚀与未侵蚀混凝土的抗压强度、弹性模量、峰值应变和吸能能力的影响.结果表明:随着应变速率的增加,混凝土的抗压强度也随之增加,受硫酸钠侵蚀混凝土抗压强度的应变速率敏感性...     

强震作用下钢筋混凝土结构的数值模拟

强震作用下建筑结构的抗倒塌能力是基于性能抗震设计的核心目标,故对建筑结构在强震作用下的复杂非线性行为特别是倒塌破坏模式进行模拟和预测对于研究建筑物的安全性以及评估地震损失有重大意义。基于目前结构数值模拟的最新研究进展,利用大型通用有限元分析软件MSC.MARC平台,提出可用于钢筋混凝土框架剪力墙结构地震响应分析的弹塑性数值分析模型,并通过一个实际算例演示该分析模型在模拟RC框剪结构强震作用下倒塌过程,表明其可用于RC框剪结构复杂抗震非线性行为的模拟和预测     

混凝土硫酸盐侵蚀速度影响因素研究

研究了水灰比、胶砂比、试件尺寸、预养方式、溶液浓度及温度对混凝土硫酸盐侵蚀速度的影响.结果表明:试件的水灰比越大、胶砂比越小、试件尺寸越小(比表面积越大),则硫酸盐侵蚀速度越快;提高养护温度、缩短养护时间可以加快硫酸盐侵蚀速度;硫酸盐侵蚀速度随着硫酸盐溶液浓度增大和温度提高而加快,但当浓度和温度超过某一数值后,硫酸盐侵蚀速度反而减慢.在各种条件下,混凝土硫酸钠侵蚀速度比混凝土硫酸镁侵蚀快;对硫酸钠型侵蚀,采用抗折抗蚀系数作为判定指标较为合理,而对硫酸镁型侵蚀,应该综合考虑抗折、抗压抗蚀系数.     

钢筋混凝土柱在高温下的数值模拟

利用有限元软件对高温下钢筋混凝土柱作三维温度场和三维结构的非线性分析,考虑火灾试验中柱子只在中部受火和柱端实际加载条件.研究结果表明,本文对钢筋混凝土柱的耐火性能预测较准,但对其高温变形曲线的预测精度尚有待进一步改善;钢筋混凝土柱在高温下采用实体单元模拟计算花费时间过长,编制高温下的专用数值模拟分析程序是必要的.     

火灾下钢筋混凝土构件的数值模拟

利用大型通用有限元程序ABAQUS对火灾下钢筋混凝土构件的热响应和力学响应进行了数值模拟。在热响应分析中,通过设定混凝土在100℃时的潜能,间接考虑了含水量的影响;在力学响应分析中,采用非线性显式分析,解决了隐式分析中混凝土开裂的数值收敛困难,并用质量缩放的方法提高计算效率。