计算混凝土中氯离子扩散系数的实用方法

在海洋环境中,含有大量的氯离子,而氯离子是引起钢筋锈蚀的一个重要因素,因此预测混凝土中氯离子的浓度是计算海洋环境中钢筋初始锈蚀时间的前提,而氯离子扩散系数又是预测氯离子浓度的要素。但传统的计算氯离子扩散系数的方法比较繁琐而且误差较大,本文将传统的计算模型进行了转化,给出一种简单且更加合理的计算方法。     

计算混凝土中氯离子扩散系数的实用方法

在海洋环境中,含有大量的氯离子,而氯离子是引起钢筋锈蚀的一个重要因素,因此预测混凝土中氯离子的浓度是计算海洋环境中钢筋初始锈蚀时间的前提,而氯离子扩散系数又是预测氯离子浓度的要素。但传统的计算氯离子扩散系数的方法比较繁琐而且误差较大,本文将传统的计算模型进行了转化,给出一种简单且更加合理的计算方法。     

离岸混凝土氯离子扩散系数的人工神经网络模型

为研究人工神经网络在离岸混凝土氯离子渗透中的应用,从已有文献中选用653组数据,建立网络结构为13-27-1的模型进行训练、预测。研究结果表明:人工神经网络能有效预测离岸混凝土中的氯离子扩散系数;水灰比,水泥、减水剂、外加剂(粉煤灰、矿渣、硅灰)、骨料的含量以及混凝土的抗压强度、养护机制、试验方法、暴露时间和暴露环境均会对氯离子扩散系数产生影响。     

开裂混凝土中氯离子等效扩散系数计算方法

氯离子侵蚀对钢筋混凝土结构有严重的劣化作用,混凝土中的裂缝为氯离子的快速扩散提供了通道,进而加快了结构力学性能的失效速度。现有研究多集中于单一裂缝特征因素对氯离子扩散系数的影响,根据试验结果给出的拟合公式具有局限性。结合机器视觉技术提取和量化多个裂缝特征因素,构建考虑裂缝密度、裂缝内界面粗糙度和裂缝取向度叠加影响的代表性单元体积（REV）模型,并计算其等效扩散系数,将已有研究的试验结果与基于REV模型的计算结果进行对比。结果表明：不同盐冻条件下的平均相对误差为1.6%,完成28次盐冻后不同初始裂缝条件下的平均相对误差为2.9%,计算结果与试验结果较为吻合,表明提出的开裂混凝土中氯离子等效扩散系数具有较好的可靠性。     

矿物掺合料混凝土早期氯离子扩散系数的试验

目的 研究掺不同矿物掺合料及Na2SO4混凝土的Cl-扩散系数变化规律,分析其对混凝土早期孔结构的影响.方法 试件在标准养护条件下养护3 d、7 d、14 d、21 d,采用饱盐混凝土电导率(NEL)法测试混凝土氯离子扩散系数.结果 粉煤灰、矿粉混凝土早期的Cl-扩散系数随掺量的增加而增加;粉煤灰与掺Na2SO4粉煤灰混凝土的Cl-扩散系数差值随粉煤灰掺量的增加而增加;矿粉与掺Na2SO4矿粉混凝土的Cl-扩散系数差值在3 d、7 d随矿粉掺量的增加而增加,14 d、28 d差值接近于零;粉煤灰与矿粉混凝土的Cl-扩散系数的差值随掺量增加而增加;掺Na2SO4的粉煤灰与矿粉混凝土的Cl-扩散系数差值在3 d、7 d随掺量的增加而增加,14 d、28 d随掺量增加无明显变化.结论 掺合料的早期活性低于水泥,且粉煤灰低于矿粉;硫酸钠可激发掺合料的活性,但3 d、7 d矿粉混凝土的孔结构比粉煤灰密实,14 d、21 d基本相同,硫酸钠在14 d、21 d时激发作用已完成.     

混凝土氯离子扩散系数预测的两步解析法

针对现有混凝土氯离子扩散理论模型的不足,提出了混凝土氯离子扩散系数预测的两步解析法．将混凝土看成一种是由骨料、水泥石基体和界面组成的三相复合材料,基于非均匀界面模型,估算出水泥石基体和界面的水灰比、水化度和氯离子扩散系数,然后根据微分有效介质方法,提出了混凝土氯离子扩散系数的简单解析解．做了一组混凝土氯离子扩散试验,通过与试验结果比较初步证实了所提出的两步解析法的有效性．最后通过敏感性分析量化了影响混凝土氯离子扩散系数的两个主要因素,结果表明：随着水灰比增大或骨料体积分数减小,混凝土氯离子扩散系数增大．     

混凝土氯离子扩散系数预测的三相复合圆—格构模拟方法

提出了混凝土氯离子扩散系数预测的三相复合圆—格构模拟方法.基于骨料分布的体视学分析,给出了界面面积百分数的解析算法.应用能量等效原理,导出了梁单元和连续体氯离子扩散系数之间的解析关系式.将混凝土模拟成三相复合圆,应用格构模拟方法确定每一个梁单元的刚度矩阵,并计算混凝土氯离子扩散系数.在数值方法的有效性得到试验结果的证实后,定量评价了最大骨料直径、界面氯离子扩散系数、骨料级配和界面厚度对混凝土氯离子扩散系数的影响.     

海洋环境混凝土中氯离子浓度预测的多系数扩散方程

综合考虑了影响氯离子扩散系数的时间效应、混凝土的氯离子结合能力、温度、劣化效应、应力与开裂状态、环境条件等因素,对基于Fick第二定律的扩散方程进行修正,得到了预测混凝土中氯离子浓度分布的多系数扩散方程,给出了解析解.通过浸泡试验和暴露试验对预测模型进行验证,发现预测值与实测值吻合较好,证明了预测方程的有效性.     

应用分形插值及分形维数预测混凝土损伤裂纹

分形理论可用于研究混凝土在损伤演化期间形成的极其不规则的微裂纹.首先运用分形插值构造了迭代函数系统,预测了损伤裂纹,然后使用网格盒子法计算了分形维数,定量的描述了损伤裂纹.同时,在构造迭代函数系统时根据观测数据提出了一种确定纵向压缩因子的数值方法,这种确定纵向压缩因子的方法较前人的工作而言考虑了每个插值区间上的偏差值,将整体的变化特征映射到局部中,会使得插值更加准确,模拟形态更加逼真.最后通过算例的计算结果验证了此模型的有效性.     

一个改进的混凝土氯离子扩散计算模型

通过对影响混凝土中氯离子扩散的因素分析,根据Fick第二定律导出的简化模型,建立综合考虑水灰比、混凝土掺合料、龄期、温度、湿度、混凝土与氯离子结合能力及冻融损伤影响的扩散模型,通过与现有解析模型和有限差分法模型的计算结果的对比,验证模型的正确性和有效性。与现有解析模型相比,该模型考虑的因素更广泛,综合考虑温度、湿度的季节变化及冻融损伤的时随效应对氯离子扩散的影响;与数值模型相比,该模型计算效率高,便于工程应用。     

海洋和除冰盐条件下混凝土结构的Cl-扩散行为及耐久性设计

研究了海洋和除冰盐条件下暴露7～18a的混凝土结构Cl-浓度分布规律,探讨了混凝土结构的耐久性设计.结果表明,在严酷环境条件下混凝土结构的Cl-扩散行为符合修正的Fick第二扩散定律,混凝土的最大水胶比和最小保护层厚度是保证结构工程使用寿命的重要耐久性设计参数.     

高性能混凝土及防腐涂料在浙江某码头中的应用

依托舟山嵊泗县李柱山西侧客运码头工程,将高性能混凝土应用于部分码头结构,分析码头涂敷防腐涂料隔绝码头受海洋环境的影响。通过分析这两项措施对改善码头耐久性能的有效性和经济性,提出改善混凝土码头耐久性能的建议。研究认为,就原材料成本而言,高性能混凝土价格略微低于原普通混凝土,氯离子迁移系数仅为约原普通混凝土的一半,防腐涂料的采用将增加码头建设成本。建议防腐涂料仅在结构中重要的部位或容易受腐蚀的部位采用,而不必整个码头采用。     

Assessment on Chloride Contaminated Resistance of Concrete with Non-steady-state Migration Method

A preparation technology of ctdoride contaminated resistant concrete was presented. The newly developed non-steady-state migration test method was employed for the evaluation of chloride ions diffusion coefficient of the concrete. The experimental results show that this method has a good correlation with the traditional NT Build 443 method, and it provides an effective and quick approach to assess the resi,resistant capacity of concrete aginst chloride ions.     

Chloride diffusivity in flexural cracked Portland cement concrete and fly ash concrete beams

In order to examine the effect of load-induced transverse cracks on the chloride penetration in flexural concrete beams, two different concretes, Portland cement concrete（PCC） and fly ash concrete（FAC）, were tested with various crack widths. Total 14 reinforced concrete（RC） beams, ten of which were self-anchored in a three-point bending mode, were immersed into a 5% NaCl solution with the condition of dry-wet cycles. Then, the free chloride ion contents were determined by rapid chloride testing（RCT） method. Based on the proposed analytical models of chloride penetration in sound and cracked concrete subjected to dry-wet cycles, the apparent chloride diffusion coefficient and chloride diffusivity of concrete were discussed. It can be found that the performance of chloride diffusivity in both concretes will be improved with the increase of crack width, and that the influence of convection action will also be augmented. Based on the two samples obtained in sound concrete after 15 and 30 cycles, the time-exponent, m, for chloride diffusion coefficient was determined to be 0.58, 0.42, 0.62 and 0.77 for PCC1, PCC2, FAC1 and FAC2 specimens, respectively. Finally, two influencing factors of fly ash content and crack width on chloride diffusivity were obtained by regression analysis of test data, and it can be seen that factors kf and kw can be expressed with quadratic polynomial functions of fly ash content, f, and crack width, w, respectively.     

预应力混凝土氯盐侵蚀模型及耐久性分析

针对氯盐环境下氯离子侵蚀预应力混凝土结构这一耐久性问题,介绍了国内外有关混凝土氯盐侵蚀模型的研究成果,分析评价了几种典型的扩散方程,并改进了预应力混凝土氯离子侵蚀模型.以氯离子扩散速度、表面氯离子浓度以及保护层厚度为分析变量建立了耐久性可靠度分析模型.应采取综合措施提高预应力混凝土耐久性.     

预估混凝土氯离子分布的新方法

氯离子侵蚀引起钢筋锈蚀是沿海地区钢筋混凝土结构失效的一个主要原因.目前在应用Fick定律进行氯离子扩散分析时,一般不考虑混凝土对氯离子的固化作用以及扩散系数在服役期间的变化.本文基于Fick第一、第二扩散定律,提出了一种简单而可靠的推算氯离子质量分数的方法.该方法考虑了混凝土对氯离子的线性固化,以及扩散系数在服役期间的变化.根据一个自然环境中对混凝土试件现场氯离子质量分数试验的数值分析发现,混凝土中的氯离子质量分数随服役时间的增加而增加,随扩散深度的增加而减少.氯离子扩散系数是一个随时间、扩散深度和氯离子质量分数变化的变量.