冻融循环后钢纤维混凝土氯离子侵蚀性能研究

为探索经受冻融循环后的钢纤维混凝土在氯盐环境作用下的耐久性能,通过对冻融循环不同次数后的钢纤维混凝土试件开展氯离子侵蚀试验,分析了钢纤维掺量、冻融循环次数等因素对氯盐侵蚀环境下钢纤维混凝土耐久性的影响规律并探索了冻融损伤对钢纤维混凝土氯离子侵蚀性能的影响机理.研究结果表明:钢纤维掺量在0～1.5％范围内,钢纤维掺量越大,相同渗透深度处混凝土氯离子扩散系数越小,混凝土抵抗氯离子侵蚀的性能越好;冻融循环次数越大,钢纤维混凝土氯离子扩散系数越大,混凝土抵抗氯离子侵蚀的性能越差.     

城市地下环境下超高性能混凝土耐久性能研究

针对城市地下环境下氯盐和硫酸盐对超高性能混凝土共同侵蚀下SO₄^2-和Cl^-的扩散规律和侵蚀机理,配置侵蚀溶液在完全浸泡和喷雾循环条件下进行模拟试验研究,测定了离子浓度、孔径尺寸等数据,并对微观形貌进行分析。研究结果表明：完全浸泡与喷雾环境下,UHPC中氯离子、硫酸根离子含量扩散规律符合Fick第二扩散定律;90d完全浸泡条件下30%硅灰掺量UHPC中氯离子、硫酸根离子平均含量比普通混凝土低46.5%、37.2%,喷雾循环90次条件下30%硅灰掺量UHPC中氯离子、硫酸根离子平均含量比普通混凝土低37.2%、44.0%;含30%硅灰掺量UHPC的氯离子、硫酸根含量远低于掺量20%、10%硅灰掺量的UHPC。     

钢筋表面氯离子浓度预测实用模型及数值研究

钢筋表面氯离子是诱发钢筋锈蚀的主要原因之一,因此,预测钢筋表面氯离子浓度对钢筋混凝土结构的耐久性预测具有十分重要的意义.根据氯离子扩散理论和混凝土随机骨料模型建立氯离子在混凝土中扩散理论模型,通过对氯离子侵蚀混凝土扩散理论模型的Monte-Carlo数值模拟的结果回归分析,建立了钢筋表面氯离子浓度预测高斯函数实用模型.分析了实用模型中三个参数的物理含义,同时建立了实用模型中参数与侵蚀时间、骨料率之间的函数关系.实用模型为实际工程的氯离子浓度预测提供了极大的便利.     

海洋环境下混凝土抗氯离子侵蚀的相似性研究进展

氯离子侵蚀已成为影响海洋环境下混凝土结构耐久性最主要的因素;混凝土耐久性破坏是一个长期的过程。试验室常采用人工加速模拟的方法研究混凝土耐久性劣化过程。然而,针对混凝土耐久性室内模拟与实海暴露的研究,目前在试验方法、试验制度及加速因素等方面尚未形成统一认识与规范,使研究成果在工程中应用推广具有一定局限性。若能建立真实暴露条件和室内模拟混凝土氯离子侵蚀试验两者之间的相似性关系,更能准确地分析海洋环境下混凝土结构耐久性和预测其使用寿命。考虑环境(温度和湿度)和材料性能(水胶比和矿物掺合料)等因素影响,基于单因素和多因素作用,主要从试验研究、理论分析及数值模拟3个角度,分别综述了混凝土抗氯离子侵蚀的研究进展,总结了海洋环境下混凝土抗氯离子侵蚀相似性研究成果,并对其进行了讨论和展望,为未来的理论研究及实际工程应用提供一定依据。     

海洋环境下混凝土抗氯离子侵蚀的相似性研究进展EI北大核心CSCD

氯离子侵蚀已成为影响海洋环境下混凝土结构耐久性最主要的因素;混凝土耐久性破坏是一个长期的过程。试验室常采用人工加速模拟的方法研究混凝土耐久性劣化过程。然而,针对混凝土耐久性室内模拟与实海暴露的研究,目前在试验方法、试验制度及加速因素等方面尚未形成统一认识与规范,使研究成果在工程中应用推广具有一定局限性。若能建立真实暴露条件和室内模拟混凝土氯离子侵蚀试验两者之间的相似性关系,更能准确地分析海洋环境下混凝土结构耐久性和预测其使用寿命。考虑环境(温度和湿度)和材料性能(水胶比和矿物掺合料)等因素影响,基于单因素和多因素作用,主要从试验研究、理论分析及数值模拟3个角度,分别综述了混凝土抗氯离子侵蚀的研究进展,总结了海洋环境下混凝土抗氯离子侵蚀相似性研究成果,并对其进行了讨论和展望,为未来的理论研究及实际工程应用提供一定依据。     

剪应力作用下混凝土结构氯离子传输试验研究

实际工程中混凝土结构受到正应力和剪应力共同作用会加速耐久性劣化,但混凝土结构在剪应力作用下的氯离子侵蚀规律研究却鲜见报道.提出新的耐久性试验加载方式使混凝土小梁承受长期剪应力作用.试验研究了剪应力作用下混凝土结构氯离子侵蚀规律,结果表明,剪应力作用会使混凝土结构的氯离子渗透性增加,随着荷载水平的提高,氯离子扩散系数Di显著增大.最后,根据试验数据建立了混凝土试件在剪应力作用下氯离子扩散系数数学模型,量化分析了剪应力作用大小对混凝土氯离子扩散系数的影响.     

酸雨模拟液侵蚀混凝土的损伤劣化研究

采用干湿循环和长期浸泡两种制度,模拟滨海化工园区酸雨环境,研究C25和C50混凝土在酸雨侵蚀条件下的损伤劣化规律.结果表明:混凝土的质量、抗压强度、抗氯离子扩散能力随着酸雨循环次数的增加,呈现先增大后减小的趋势;C50及C25混凝土均是质量先达到破坏标准,水胶比低的混凝土抗酸雨侵蚀能力强;干湿循环实验和长期浸泡这两种制度下酸雨对混凝土的侵蚀规律一致.     

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.     

氯离子侵蚀程度与再生细骨料取代率对混凝土碳化的影响探讨

在高浓度氯离子环境作用下,研究不同氯离子侵蚀程度与不同再生细骨料取代率的再生细骨料混凝土的碳化行为。研究表明,碳化深度随着氯离子侵蚀时间的增加而减小;碳化速率随着氯离子侵蚀时间的增加而降低;碳化深度随着再生细骨料取代率的增加先增大后减小,取代率为30%时达到最低值;氯离子渗透系数越大,碳化深度越深;随着氯离子侵蚀时间的增加,氯离子渗透系数减小,而碳化发展逐渐减缓;碳化深度与单掺再生细骨料取代率呈现一元二次函数关系。     

钢筋初始锈蚀时刻的氯离子临界浓度研究综述

氯离子侵蚀是造成混凝土结构耐久性问题的罪魁祸首,当钢筋表面的氯离子浓度达到某一临界浓度时钢筋开始发生锈蚀,因此研究钢筋初始锈蚀时刻的氯离子临界浓度显得尤为重要.以钢筋初始锈蚀时刻氯离子临界浓度的表述方式、测量方法为基础,以国内外考虑不同影响因素条件下的氯离子临界浓度研究结论为载体,对当前钢筋初始锈蚀时刻的氯离子临界浓度的研究成果进行综述.总结了相关研究中的建议取值及各国国家标准中的建议取值.提出在钢筋初始锈蚀时刻锈蚀氯离子临界浓度研究领域针对临界浓度表述,影响机理,多因素耦合,数据库建立方面仍存在的问题和需要改进的方面.     

非饱和状态下氯离子在混凝土中的渗透机理及计算模型

在氯盐侵蚀环境中,干湿交替区域对应有害介质侵蚀最为严重的结构部位是结构耐久性设计的关键.考虑水分扩散系数与孔隙中水分饱和度的非线性函数关系以及水分蒸发的迟滞效应,建立了水分在混凝土中的非线性扩散模型,并在此基础上建立了氯离子在非饱和条件下的对流扩散模型.用Crank-Nicolson方式建立了上述模型的差分格式,并通过参数敏感性分析确定了3个重要模型参数(湿润与干燥循环的时间比、混凝土孔隙初始的饱和度以及干燥过程中外界环境作用下表层混凝土的饱和度)对氯离子在非饱和条件下的对流扩散的影响.试验结果表明上述模型和试验检测结果之间具有良好的相关性.     

浸泡条件下高韧性水泥基复合材料氯离子侵蚀试验研究

为探究高韧性水泥基复合材料(ECC)在浸泡条件下抵抗氯盐侵蚀的能力,研究开展了ECC的氯离子侵蚀试验.设置0.26、0.28、0.30三种不同水胶比试件,在5wt％、10wt％、16wt％三种氯盐溶液中分别浸泡12 d、30 d、60d、90 d,用硝酸银溶液对不同情况下的氯离子侵蚀深度进行测试,以此研究水胶比、氯盐浓度以及侵蚀时间对ECC氯离子侵蚀深度的影响规律.结果 表明,水胶比越小,ECC基体内部孔隙越少,基体越密实,氯离子侵蚀深度越小;随着氯盐浓度的增大,基体内外浓度差增加,氯离子侵蚀深度随之增大;随着侵蚀时间的增加,浸泡30 d内氯离子侵蚀深度增加较快,后期随着基体内部一系列反应发生,部分孔隙被填充,基体内部有效氯离子传输通道减少,氯离子侵蚀深度增长速度减小,侵蚀深度总体随时间呈现两阶段增长;最后通过回归分析建立氯离子侵蚀深度的预测模型.     

硫酸盐-氯盐侵蚀下混凝土的渗透性能研究

随着我国经济的快速发展,海洋混凝土结构长期安全地使用成为工程界关注的重点。在复杂的现实条件下,硫酸盐及氯盐侵蚀已经成为混凝土耐久性失效的主要原因之一,因此研究混凝土在侵蚀作用下的渗透性能是非常有意义的,本文系统研究了硫酸盐-氯盐侵蚀混凝土的渗透性能,主要研究成果如下:在侵蚀不同的时刻,分别对混凝土同一深度下的氯离子及硫酸根离子质量百分比进行测定,得到了混凝土中侵蚀离子的扩散规律,给出了硫酸根离子、氯离子侵蚀规律与腐蚀作用时间的相互关系。     

硫酸盐环境下氯离子在预应力混凝土中的传输

合理确定氯离子扩散系数,对研究预应力混凝土在沿海及西部盐碱地区环境下的耐久性具有重要意义.基于相似理论,综合考虑毛细孔隙率、硫酸根抗压抗蚀系数、氯离子结合能力、时间依赖性常数等影响,提出氯离子在预应力混凝土受硫酸盐侵蚀下的扩散模型,并对各影响因素进行了分析.通过试验值与模型计算值的对比,发现试验值与模拟值吻合良好.研究结果表明:孔隙率、应力水平影响系数及时间依赖性常数对氯离子在预应力混凝土中的扩散性能影响较大,其次是硫酸盐抗压抗蚀系数,最后是硫酸盐影响下的氯离子结合能力.研究发现:孔隙率的减小能有效地提高预应力混凝土抗氯离子侵蚀能力.     

海工混凝土表面氯离子浓度时间相似关系研究

根据相似理论,以混凝土表面氯离子浓度时变性为纽带,建立现场环境和人工模拟加速侵蚀环境下混凝土构件的时间相似关系.分别对海工混凝土构件和试验构件做取粉试验,通过RCT法检测构件中自由氯离子含量并计算表面氯离子浓度值,分析表面氯离子浓度的时变模型.最终提出时间相似系数表达式并计算得到时间相似系数,为服役中的混凝土结构寿命预测奠定基础.     

新型混凝土表面防护材料的研究

以纳米SiO2、硅灰、粉煤灰作为矿物掺和料对水泥基材料进行改性,形成混凝土表面防护层.利用RCM法测定氯离子扩散系数,并通过SEM、XRD、DSC等手段研究改性水泥基材料的水化产物组成及微观结构,分析改善机理.结果表明:混凝土表面砂浆防护层能将混凝土抗氯离子侵蚀能力提升56.75％,并且这种提升效果随着粉煤灰、硅灰、纳米SiO2的掺入更加明显,且其提升能力依次增加;粉煤灰依靠其微集料效应及填充效应,增强了水泥石的密实程度;纳米SiO2、硅灰依靠其火山灰活性促进水泥的水化并产生二次水化,进而提升抗氯离子侵蚀能力.研究结果说明了利用无机矿物掺合料对水泥基材料进行改性形成防护层可明显提升混凝土的抗氯离子侵蚀能力,为进一步研究无机混凝土表面防护体系提供了研究基础.     

基于环境与荷载因素的水泥混凝土硫酸盐侵蚀研究进展

硫酸盐侵蚀是混凝土耐久性研究的热点之一.结构混凝土在实际服役过程中,常常遭受多变的环境与荷载因素的影响,使得结构混凝土硫酸盐侵蚀机理更加复杂.总结了考虑环境因素的硫酸盐侵蚀、荷载因素的硫酸盐侵蚀以及环境与荷载因素耦合作用下硫酸盐侵蚀的研究成果,指出了其研究中存在的不足.考虑实际结构混凝土服役的情况,为今后的研究提出了一些建议.     

干湿循环-硫酸盐侵蚀下矿物掺和料对混凝土耐久性的影响

研究了干湿循环-硫酸盐侵蚀耦合作用下,纯水泥混凝土、粉煤灰掺量10%和20%的粉煤灰混凝土及矿粉掺量15%和30%的矿粉混凝土的质量损失率、抗压强度和氯离子扩散系数的演变规律.采用X射线衍射、扫描电子显微镜、能谱分析研究了侵蚀后试件的微观形貌与物质元素组成.结果表明干湿循环-硫酸盐侵蚀耦合作用下混凝土性能发展分为2个阶段:即侵蚀初期性能的提高段与随后性能的劣化段:矿物掺和料的掺入不能改善混凝土的抗干湿循环-硫酸盐侵蚀性能.     

干湿交替作用下碱激发混凝土氯盐侵蚀性能

“零”水泥制备的碱激发混凝土(AAC)因其具有快硬高强、耐久性好等优异性能,已被认为是一种具有广泛应用潜力的新型绿色胶凝材料。氯盐侵蚀是引起钢筋锈蚀从而导致钢筋混凝土结构耐久性失效的主要原因之一,尤其是在海洋干湿循环区域。因此,开展干湿交替作用下AAC的氯盐侵蚀性能分析对其耐久性理论的发展具有重要意义。将AAC与C50混凝土进行对比,通过自设计的干湿循环全自动实验装置,研究了干湿循环时间比(3.0:1.0、11.0:1.0、85.4:1.0)和暴露时间(30、90、180 d)对AAC氯盐侵蚀性能的影响;基于此,建立了干湿循环作用下氯盐侵蚀理论模型,并进行数值计算与模型验证。结果表明：AAC氯离子含量明显少于C50混凝土,这是由于AAC具有较小的孔隙率和致密的孔隙结构,内部的孔径明显小于C50混凝土,从而表现出更好的抗氯盐侵蚀性能;随着干湿循环时间比的增加,混凝土表面氯离子浓度和表观氯离子扩散系数都呈现先增大后减小趋势;经验证,利用所建立的干湿循环作用下非饱和混凝土氯离子传输模型的数值计算结果与试验结果吻合较好。     

干湿交替硫酸盐环境中混凝土耐久性研究进展

阐述了干湿交替硫酸盐环境中混凝土硫酸盐侵蚀类型、机理模型、损伤评判准则和试验制度方法等,剖析了混凝土硫酸盐侵蚀机理与耐久性退化特征.分析结果表明既有研究存在许多不足,主要体现为研究成果与实测结果偏离较大、模拟试验侵蚀机理失真、试验制度参数选取缺乏依据,既有侵蚀模型多基于经验获得,尚未提出合理的混凝土硫酸盐侵蚀评判准则和量化方法.此外,未探讨模拟试验和真实服役环境下混凝土硫酸盐侵蚀间的相关性,试验结果的合理性和真实性值得商榷.