冻融与氯盐侵蚀下混凝土的耐久性研究

为了研究混凝土结构在冻融循环与氯盐侵蚀耦合作用下的耐久性退化问题,在分析了冻融循环及氯盐侵蚀作用破坏机理的基础上,进行了混凝土单轴受压和双轴受压条件下的冻融试验,以及冻融循环与氯盐侵蚀耦合作用下的单轴受压试验。结果表明,冻融循环次数越多,混凝土的极限压应力越小,且双向受压混凝土的极限抗压强度大于单向受压混凝土,在一定冻融次数以内,脆性程度反之。冻融循环与氯盐侵蚀双重因素耦合作用下,比任一单因素作用下混凝土的极限抗压强度小,且至少比单因素作用下降低10%以上。     

掺不同品种混合材的高强砼与钢纤维高强砼在冻融、冻融-氯盐同时作用下的耐久性能

采用快冻试验方法,研究了掺量分别为２０％粉煤灰、硅灰以及磨细矿渣的高强混凝土（ＨＳＣ）与钢纤维高强混凝土（ＳＦＲＨＳＣ）,在标准养护室内浸水养护９０天的抗冻性,以及在氯盐侵蚀与冻融循环双重因素作用下的抗冻耐久性。试验结果表明,在单纯冻融循环作用下,掺入硅灰能够提高ＨＳＣ和ＳＦＲＨＳＣ的抗冻性,而掺磨细矿渣和粉煤灰则不能,在冻融循环与氯盐侵蚀同时作用下,掺入硅灰和磨细矿渣,能显著提高ＨＳＣ和ＳＳＦＲ     

冻融循环与复合盐侵蚀耦合作用下再生混凝土耐久性研究

以质量分数3%NaCl和不同浓度的Na₂SO₄复合盐溶液以及水为侵蚀介质,采用快冻法对再生混凝土进行冻融循环试验,测定各组再生混凝土试件的质量损失、抗压强度以及相对动弹性模量的试验数据,研究了再生混凝土在冻融与复合盐侵蚀耦合作用下的性能劣化规律,通过曲线损伤模型预测了再生混凝土的耐久性寿命。研究结果表明：在不同浓度复合盐溶液侵蚀下,3%NaCl+10%Na₂SO₄溶液冻融中质量损失,抗压强度劣化最为严重,3%NaCl+5%Na₂SO₄溶液中的冻融损伤度最大;再生混凝土损伤层厚度与相对动弹模量之间存在负相关性,可以采用相对动弹性模量表征混凝土内部损伤;曲线模型可以较好评价再生混凝土在复合盐环境下的冻融损伤,在3%NaCl+5%Na₂SO₄溶液中,再生混凝土的抗冻耐久性寿命最差。     

氯盐对再生混凝土硫酸盐侵蚀的抑制作用研究

将再生骨料取代率为50%的混凝土试块自然浸泡在单一Na₂SO₄溶液、MgSO₄溶液和NaCl-Na₂SO₄复合溶液、NaCl-MgSO₄复合溶液中,其中复合溶液中的氯盐质量分数分别为0%,2%,5%和10%。在整个试验周期内,每隔30 d测量不同溶液中再生混凝土试块的表观形貌、超声声速和质量变化率,得出了氯盐对Na₂SO₄溶液和MgSO₄溶液侵蚀再生混凝土的抑制规律。最后结合试验结果,详细分析了氯盐抑制不同硫酸盐溶液侵蚀再生骨料混凝土相关性能差异的机理。研究结果表明:氯盐对再生混凝土的硫酸钠侵蚀有明显抑制作用,氯盐质量分数为5%时抑制效果最明显,但是氯盐质量分数继续增大,抑制效果没有明显的提高; 氯盐对硫酸镁溶液侵蚀再生混凝土的抑制效果较弱,甚至在氯化钠质量分数为2%时,再生混凝土试块表观侵蚀程度比未掺加氯化钠的还严重; 氯离子对硫酸根离子侵蚀有抑制作用,但是对镁离子的侵蚀无明显抑制作用; 所得结论为再生骨料混凝土在实际工程中的耐久性应用提供了借鉴。     

冻融与氯盐侵蚀作用下预应力结构耐久性试验及数值模拟

为探索预应力混凝土结构在侵蚀环境作用下的耐久性,通过对12根预应力混凝土梁在不同冻融循环次数后进行的氯离子侵蚀试验,主要研究影响冻融与氯盐侵蚀环境下结构耐久性的因素。针对季节性冰冻地区的预应力海工结构耐久性失效特点以及结构耐久性具体要求,综合考虑正负峰值温度差与预应力的影响,提出了冻融条件预应力结构氯盐侵蚀的耐久性分析模型,通过工程实例验证模型的可行性。研究结果表明,采用Crank-Nicholson格式差分进行数值模拟,模拟结果与实际工程检测结果吻合较好;预应力水平和冻融循环次数是影响预应力混凝土梁氯离子扩散的主要因素,冻融损伤严重缩短结构的使用寿命,预应力延缓了混凝土冻融损伤;冻融循环次数越大,扩散深度越深;对于冻融损伤度为24%的混凝土,其氯离子扩散所需的时间是未损伤混凝土的15%~25%。     

冻融和氯盐侵蚀耦合作用下的大掺量粉煤灰混凝土耐久性探讨

鉴于北方海洋环境十分恶劣,对混凝土的破坏严重,目前对于海工混凝土耐久性问题的研究主要集中在氯离子渗透、硫酸盐侵蚀、冻融作用等方面。其中,氯盐侵蚀和冻融作用对混凝土造成的破坏尤为严重,所以对海工混凝土进行抗冻、抗盐害的设计尤为重要。出于混凝土劣化的主导因素和经济性的考虑,在海工结构中,大掺量粉煤灰混凝土(High Fly Ash Content Concrete,简称HFCC)以其经济效益和环境效益被人们愈来愈重视。主要对氯盐和冻融耦合作用下的大掺量粉煤灰混凝土的耐久性进行了探讨。     

氯盐对改性混凝土的侵蚀研究

采用干湿交替的试验方式,探讨氯盐溶液中氯离子在改性混凝土新材料中的渗透情况和氯离子扩散机理。并在试验的基础上,建立腐蚀环境中混凝土抗压强度劣化的灰色预测模型,从而为耐腐蚀混凝土新材料的选择提供试验依据。     

氯盐溶液与快速冻融共同作用下混凝土的性能

对混凝土在3.5%盐溶液中快速冻融的研究结果表明,盐溶液对混凝土抗冻性的影响具有双重性,盐溶液使混凝土试件表面饱和程度的提高导致严重剥落,重量损失大幅度增加,溶液降低冰点的作用使混凝土内部破坏程度较小,相对动弹性模量下降略为缓慢。     

不同侵蚀溶液耦合冻融作用下混凝土力学性能差异

以清水、质量分数为5%的硫酸钠溶液、5%硫酸钠+3%氯化钠的混合溶液为侵蚀介质,采用慢冻法及干湿交替环境,对强度为54.71 MPa、水胶比为0.4的高强混凝土进行0、100、200、300次冻融循环,观察各组试件表面剥蚀情况,测定质量损失和抗压强度。试验结果表明:随着冻融循环及侵蚀次数增加,混凝土试块表面剥蚀趋于严重,质量损失率增加,抗压强度减小。侵蚀介质为5%硫酸钠+3%氯化钠溶液的混凝土试件,各参数的变化幅度最大。     

混凝土在氯离子侵蚀和冻融耦合作用下的研究

氯盐作为最主要的除冰盐,一方面可以清除冰雪;另一方面在冻融循环下,氯盐将引起混凝土路面的破坏和钢筋的锈蚀。对盐冻破坏机理以及氯离子侵蚀和冻融的相互影响作用进行了较全面的综述,分析了氯离子在混凝土中的侵蚀过程与冻融损伤对氯离子侵蚀作用的影响,并对其发展进行了展望。介绍了近年来一些学者的研究成果,提出氯离子在混凝土中的扩散不仅与自身性质有关,还受氯盐种类及冻融循环等外部因素的影响。此外,回归分析结果表明,冻融损伤与氯离子扩散系数、扩散深度之间均可以建立良好的非线性关系。     

氯盐种类及冻融对混凝土氯离子迁移的影响

通过试验研究了盐溶液类型及冻融循环等外部环境对混凝土中氯离子扩散性能的影响.介绍了混凝土电阻和氯离子扩散系数受盐溶液类型及冻融循环影响的变化情况.并试验结果表明,氯盐种类和冻融循环对混凝土中氯离子的迁移都有影响.     

混凝土在多重因素作用下的氯离子扩散方程

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，得到了混凝土的氯离子扩散理论基准模型。建立了考虑多种耐久性因素作用下的混凝土表面剥落氯离子扩散理论模型，混凝土冻融循环氯离子扩散理论模型和混凝土损伤氯离子扩散理论模型。借助于大量的实验和工程数据，对理论基准模型进行了实验验证和工程验证，结果表明，在海洋，除冰盐和盐湖等氯离子环境中，混凝土氯离子浓度实测值与本文理论模型预测值完全相符，取得了满意的验证效果。     

氯盐环境下混凝土结构的耐久性设计方法

为了建立氯盐腐蚀环境下混凝土结构的耐久性设计方法,根据混凝土结构性能劣化的特点,在分析结构耐久性失效状态、可靠度设置水平、环境荷载及抗力影响因素的基础上,建立了钢筋初锈、保护层锈胀开裂及锈胀损伤达到最大限值这3种情况下的耐久性极限状态方程.基于结构可靠度设计理论,引入荷载和抗力变量的分项系数来反映结构耐久目标可靠指标的要求,建立了结构耐久性设计的分项系数表达形式.按照概率设计与分项系数设计具有相同可靠度水平的原则,给出了抗力分项系数的确定方法及不同耐久性极限状态下抗力分项系数的取值.     

交变荷载和氯盐环境耦合作用下钢绞线的腐蚀特征及力学性能

为探究钢绞线在交变荷载和氯盐环境耦合作用下的腐蚀特征及力学性能,通过开展盐雾腐蚀试验,模拟钢绞线的腐蚀规律,并基于灰度理论定量研究了应力幅对钢绞线腐蚀的影响,分析了不同应力幅作用下钢绞线的破坏形式及疲劳寿命.结果表明:在氯盐环境下,所施加应力幅越大,钢绞线的腐蚀越严重,易出现单疲劳源断口破坏;随着应力幅的降低,钢绞线腐蚀速率有所下降,易出现多疲劳源破坏和分层破坏;钢绞线的抗拉强度与腐蚀率呈指数关系,其延伸率与腐蚀率呈线性衰减趋势;腐蚀程度的增加对钢绞线的疲劳寿命影响较为显著.     

多孔混凝土在干湿交替作用下加速硫酸盐侵蚀的耐久性评价

研究了干湿交替作用下加速硫酸盐侵蚀对植生型多孔混凝土耐久性的影响.采用正交实验方法,研究了净浆水胶比、矿粉掺量和骨料粒径三种因素对多孔混凝土抗硫酸盐侵蚀性以及对抗压强度的影响.试验通过将测量的超声波波速换算为相对动弹模量以评价多孔混凝土的硫酸盐侵蚀破坏程度.实验结果表明,在相同空隙率情况下,骨料粒径越小,抗硫酸盐侵蚀性能越好;水胶比在0.25～0.29的范围内,净浆水胶比越大,抗硫酸盐侵蚀性能越好;磨细矿粉掺量大于20%时,不利于提高多孔混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能.     

城市混凝土桥梁盐冻病害调查与研究

为了探究盐冻作用下城市混凝土桥梁的破坏特征及评价盐冻环境混凝土桥梁主体结构的服役现状,通过现场调研、检测、取样和室内试验,研究了混凝土的主要物理力学性能、氯离子质量分布和表层混凝土及钢筋锈蚀物的微观结构.结果表明:盐冻作用下混凝土桥梁使用13a以后,其主体结构发生了严重的除冰盐冻融破坏和钢筋锈蚀破坏,混凝土的氯离子结合能力很低,自由氯离子浓度很高,钢筋锈蚀物中物理吸附了大量的氯离子,且氯离子迁移多堆积于靠近钢筋表面的混凝土层,其总氯离子质量高于钢筋表面及受力钢筋间混凝土近2倍;实际混凝土结构工程在盐冻作用下,混凝土保护层的氯离子浓度分布规律并不符合Fick第二扩散定律;在盐冻环境作用下进行混凝土桥梁结构的耐久性设计时,必须提高其抗盐冻能力、抗氯离子扩散渗透能力,氯离子扩散模型必须考虑表层效应.     

碳化与氯盐复合作用下硫氧镁胶凝材料的护筋性

为探究硫氧镁(MOS)胶凝材料的护筋性,研究了自然养护、碳化、氯盐以及碳化和氯盐复合作用下MOS胶凝材料的电化学阻抗、钝化和脱钝钢筋的极化曲线以及锈蚀面积率.结果 表明:碳化、氯盐单独作用下,MOS胶凝材料中钢筋的阻抗均低于自然养护下的相应阻抗,且随着龄期的延长,钝化钢筋的阻抗均呈现先减小后增大的趋势,脱钝钢筋的阻抗则持续减小;碳化和氯盐复合作用下MOS胶凝材料中钢筋的锈蚀程度明显增加,碳化和氯盐复合作用对MOS胶凝材料内部钢筋锈蚀程度具有叠加效应;各种腐蚀环境中脱钝钢筋的锈蚀程度均高于钝化钢筋.     

盐冻环境下混凝土的微结构和氯离子渗透性

研究了水灰比、含气量等因素对混凝土在冻融和盐冻环境下劣化的影响,进行了混凝土微观形貌分析和冻融条件下氯离子在混凝土中的传输性试验,分析了盐冻条件下混凝土孔结构变化及氯离子传输规律.结果表明:当冻融循环25次时,盐冻条件下混凝土的质量损失率约是水冻条件下混凝土质量损失率的10倍;在冻融早期,盐冻条件下的混凝土动弹性模量损失比水冻条件下的混凝土动弹性模量损失缓慢;引气混凝土中50"m以上孔径的气泡较多,未引气混凝土的平均气泡间距为引气混凝土的2.5倍;引气能够降低冻融下混凝土的氯离子渗透性,但盐冻后引气混凝土表层有氯离子富集现象,考虑到钢筋混凝土构件的保护层厚度范围,这有可能不利于钢筋的保护.     

服役混凝土在二元及多元因素耦合作用下耐久性研究综述

将混凝土在服役期间可能经受的有害因素归纳为化学、物理、力学三大类,接着对此三类单因素条件下的损伤及其破坏机理进行了描述。根据实际工程多因素同时作用的情况,将组合为化学和力学、物理和力学的二元叠加。结合国内外的大量文献资料,对组合中可能出现的双因素复合的机理进行深入的阐述,最后对多元复合的情况进行了描述,揭示了不同因素耦...