滨海环境混凝土渗透特性与微观结构关系研究

从实际混凝土结构中抽取芯样,通过RCM试验和微观性能测试,得出了氯离子快速渗透系数,比表面积和单位孔体积等参数,并对参数之间的关系做了定量的描述,研究氯离子渗透性能和微观孔结构之间的关系.试验结果表明,混凝土的渗透性能和比表面积、平均孔径等微观参数之间有很强的相关性.     

浮石混凝土抗氯离子渗透性能及孔结构试验研究

浮石混凝土作为轻骨料混凝土的一种,具有许多优良特性,如:轻质高强、抗裂性好、耐火性好、抗震性能好,同时它还具有较好的综合技术经济效益。因此研究混凝土的耐久性是一项长期且重要的课题和任务。采用RCM法对3种强度的普通混凝土与浮石混凝土对比分析,并通过孔结构试验观察二者的微观差异,结果表明:(1)混凝土的抗氯离子渗透性能与其强度成正相关:强度越大,其氯离子迁移系数越小,即抗氯离子渗透性能越强。(2)浮石集料质轻、多孔,其作为粗骨料的混凝土抗氯离子渗透性能劣与普通混凝土。(3)二者的宏观力学与一些微观孔结构参数存在关系。     

混凝土的微观孔结构及对渗透性能的影响

孔是混凝土微观结构中重要特性,试验采用不同水灰比的混凝土试样,测量了微观孔结构和氯离子快速渗透系数,采用氯离子快速渗透系数来表征混凝土的渗透性能.结果表明:氯离子快速扩散系数随水灰比的增大而增大,呈线性关系,采用低水灰比的混凝土,可以显著增强混凝土抗渗透的能力;平均孔径和氯离子快速渗透系数之间的相关性较强,氯离子快速渗透系数随着平均孔径的增加而增加,和混凝土的渗透性能密切相关.     

养护温度和水灰比对混凝土孔结构的影响研究

为研究养护条件和水灰比对混凝土抗氯离子渗透性与微观孔结构的影响规律与程度,采用压汞法和RCM法对-3℃养护条件下和标准养护条件下的不同水灰比的混凝土28 d微观孔结构和氯离子渗透系数进行了测试,并用分形理论对其结果进行了分析。试验结果表明:-3℃负温养护条件下混凝土的临界孔径和最可几孔径明显大于标准养护条件下的同种混凝土,孔径粗化严重,粗大孔明显增多,其氯离子渗透系数也明显大于标准养护条件下的混凝土,与孔结构的发展规律一致。标准养护条件下,随着水灰比的提高,混凝土水泥石孔结构劣化,混凝土抗氯离子渗透性减弱;但在-3℃养护条件下,混凝土水泥石孔结构随着水灰比的提高呈现出先优化后劣化的趋势,混凝土抗氯离子渗透性变化规律亦与之相同。通过对比分析得出:孔分形维数与孔特征参数之间存在良好的线性关系,故与混凝土的氯离子渗透性之间亦有一定的联系。     

粉煤灰掺量对混凝土抗渗性影响的研究

由于混凝土中的孔大小及孔结构直接影响其抗渗性能,而抗渗性又间接影响混凝土的耐久性。因此,研究混凝土各组分材料对其孔结构的影响,并通过氯离子快速渗透试验和压汞法结合评价对混凝土抗渗性能的影响。结果表明,粉煤灰的掺入可以提高混凝土的抗渗性,同时在试验范围内水灰比减小和粉煤灰掺量增加都可以提高混凝土的抗渗性能。     

基于长期暴露试验的海工高性能混凝土耐久性分析

以高耐久性为重要特征的海工高性能混凝土已经在海港码头、沿海和跨海桥梁等基础设施得到广泛的应用。为研究分析海工高性能混凝土在实际海洋环境下长期性能，文章以广东湛江海洋暴露试验站混凝土长期暴露试件为研究对象，在采用传统方法磨粉化学分析氯离子含量分布情况的基础上，采用压汞法(MIP)、背散射电镜(BSE)和能谱分析(EDX)等微观测试技术，测试混凝土的孔结构及水化产物对氯离子的固化性能。经对比分析，海工高性能混凝土比普通混凝土具备更优的孔结构，且长期暴露于氯盐环境下有大量的弗里德尔盐生成，固化氯离子效果显著。长期暴露试验和工程实践证明，海工高性能混凝土是有效提高海洋环境混凝土结构抗氯离子渗透性的根本措施，可显著提高混凝土结构耐久性，大幅延长工程的使用寿命。通过追溯和回顾，陈肇元院士对文章的研究工作给予重要的启发和促进，并对海工高性能混凝土的推广应用发挥重要的推动引领作用。     

杂散电流对氯离子向混凝土中传输性能的影响

采用硝酸银滴定方法跟踪测定研究了杂散电流对氯离子向混凝土内传输性能的影响,建立了考虑杂散电流强度、氯离子浓度及其耦合作用下的Cl-传输预测模型。结果表明:杂散电流能明显增大氯离子向混凝土中的传输速率,减少氯离子穿透混凝土到达钢筋表面的时间。杂散电流强度愈大,氯离子浓度愈高,腐蚀龄期愈长,混凝土内各深度层的氯离子含量愈高,对结构的耐久性影响愈大。此外,已建的Cl-传输预测模型是通过Cl-扩散系数来表征,与试验数据吻合较好,为进一步探索地铁环境下钢筋混凝土结构耐久性评估与寿命预测提供理论依据。     

海洋混凝土结构耐久性定量分析与设计

针对当前结构耐久性设计缺少定量计算模型,难以保证设计的混凝土结构在海洋环境腐蚀作用下达到预定服役寿命等问题,提出海洋混凝土结构耐久性设计的计算模型和定量设计方法。首先,利用试验数据和回归分析理论建立混凝土电通量与氯离子扩散系数的关系模型,分析验证该模型的合理性和适用性;进而选取混凝土保护层厚度、龄期衰减系数和氯离子渗透能力系数(混凝土电通量或氯离子扩散系数)等参数作为海洋混凝土结构耐久性设计参数,利用Fick第二定律建立耐久性设计参数的计算模型,提出海洋混凝土结构耐久性设计参数限值的确定方法和步骤,结合算例结果分析现行混凝土结构耐久性设计规范的局限性。研究表明,由于现行的混凝土结构耐久性设计规范所选取的设计参数中没有选取龄期衰减系数,且缺少定量计算模型,导致在部分情况下不能满足混凝土结构预定的服役寿命要求或混凝土制备要求。该文方法通过合理选取耐久性设计参数并依据定量计算模型确定设计参数限值,克服了现行设计规范存在的缺陷和不足。     

混凝土中氯离子扩散性能研究

混凝土是当今社会最重要的结构工程材料之一,但由于受外界环境的影响,混凝土的耐久性严重不足,从而造成了混凝土结构的过早破坏。而钢筋锈蚀是导致混凝土结构过早破坏,影响混凝土耐久性的一个重要因素,氯离子侵蚀又是引起钢筋锈蚀的首要因素,因此,本文开展了不同水灰比、粉煤灰掺量和矿渣掺量对混凝土中氯离子扩散性能的研究,探讨氯离子在混凝土中的传输规律。     

复掺矿物掺合料混凝土抗氯盐侵蚀与抗冻性试验研究

为研究矿物掺合料对混凝土耐久性能影响,分别对单掺粉煤灰、双掺粉煤灰和硅灰、三掺粉煤灰、硅灰和矿渣微粉3种情况下混凝土抗压强度、电阻率、氯离子扩散系数以及抗冻性能进行了试验研究。此外,通过对试件进行电镜扫描,揭示了矿物掺合料对混凝土微观结构的影响。结果表明:矿物掺合料可以改善混凝土孔结构,提高密实性。掺入矿渣微粉混凝土3 d抗压强度略低,但7、28 d强度增长明显,28 d强度分别比单掺和双掺试件提高3.80%、43.29%;硅灰和矿渣微粉均能显著提高混凝土抗氯离子渗透能力,双掺和三掺混凝土试件氯离子扩散系数分别比单掺试件降低69.16%、83.13%;硅灰可以提高混凝土抗冻性,双掺混凝土比单掺抗冻耐久性系数提高3.86%;同时混凝土电阻率和氯离子扩散系数之间存在线性负相关关系。在冻融循环过程中,混凝土动弹性模量与质量损失和动弹性模量损失均存在负相关性。     

不同因素对混凝土抗氯离子渗透性的影响机理

为探讨混凝土在不同环境因素下的抗氯离子渗透性能变化规律及机理,开展了三种类型混凝土分别在标准养护、干湿循环、冻融循环和碳化条件下的试验研究,测试了混凝土氯离子扩散系数、碳化深度及微观孔隙参数,探讨了混凝土抗碳化与抗氯离子渗透性之间的关系,并引入"混凝土孔隙曲折度"的概念进行了分析。结果表明,混凝土氯离子扩散系数与孔隙曲折度之间具有良好的负相关关系,不同环境因素对混凝土抗氯离子渗透性的影响不同,主要与孔隙曲折度对不同作用的反应不同有关。标准养护、干湿循环和碳化均可以提高孔隙曲折度,但冻融循环会降低孔隙曲折度。此外,矿物掺合料的掺入可以细化孔隙结构,提高混凝土孔隙曲折度,从而提高其抗渗性。     

基于灰关联的混凝土耐久性分析

混凝土的宏观性能与其内部细观或微观结构有着很密切的联系,而孔结构是水泥混凝土微观结构的重要构成部分.采用压汞法测试混凝土孔径分布,研究孔径分布对混凝土强度和耐久性的影响.通过灰色系统理论中灰色关联度,以混凝土强度、电通量、耐久性系数作为特征序列,分析影响混凝土强度、耐久性的原因.     

氯离子侵蚀环境下混凝土结构的耐久性评估

对氯离子侵蚀环境下混凝土结构的耐久性评估方法进行了研究。尝试运用结合费克扩散定律的泊松分布来描述氯离子侵蚀现象，给出了相应的公式，并且运用该方法对某钢筋混凝土码头进行了耐久性评估。对于耐久性可靠指标较低的混凝土结构，要进行适当的处理，以增强其耐久性，这种方法可以为氯离子侵蚀环境下混凝土结构的耐久性评估和加固处理提供一定的参考和依据。     

基于孔结构的单面冻后混凝土抗压强度模型研究

通过单面冻融试验,研究了介质和冻融循环次数对混凝土抗冻性能和微观孔结构的影响规律.使用盒维数建立了混凝土单面冻融循环后的孔径分布分形模型,分析了分形维数与抗压强度的关系,建立了基于复合孔参数、分形维数的多因素抗压强度模型.结果表明：在不同冻融介质条件下,混凝土表观形貌、质量损失、相对动弹性模量、抗压强度、抗冻耐久性系数和孔参数随着冻融循环次数的增加逐渐劣化,盐冻对混凝土损伤程度大于水冻;混凝土孔径分布分形维数随着冻融循环次数的增加逐渐减小;在单面冻融循环过程中,混凝土孔参数演化分为初期、中期、后期3个阶段,中、后期对冻融循环作用较敏感的孔参数分别为气孔平均弦长和气孔比表面积、含气量和气孔间距系数;多因素抗压强度模型与复合孔参数、分形维数之间的回归效果显著,可以准确地描述水、盐单面冻融循环前后混凝土抗压强度与孔结构的定量关系.     

压荷载对混凝土抗氯离子渗透性能的影响

在提倡可持续发展的今天,混凝土作为一种广泛使用的建筑材料,在基建中扮演者越来越重要的角色。混凝土的耐久性下降主要是由于钢筋的锈蚀,而氯离子侵蚀又是导致钢筋锈蚀的主要因素。在压荷载作用下,混凝土的内部微观孔隙结构会随之改变,进而影响氯离子的扩散传输。因此,研究氯盐耦合作用下混凝土的渗透性能,对于国家基础设施建设有着重要的意义。本文主要阐述了近些年关于荷载作用下混凝土抗氯离子渗透性能的研究进展,并提出了相应的看法。     

北部湾海域混凝土结构中氯离子扩散模型研究

混凝土结构的耐久性和服役寿命长期以来一直是一个备受关注的问题,特别是暴露于氯盐环境下的混凝土结构,氯离子的侵蚀就成为影响混凝土结构耐久性的主导因素,因此搭建合理的氯离子扩散模型研究氯离子的扩散规律是研究氯盐环境下混凝土结构耐久性和服役寿命的关键性问题。通过对防城港、钦州港和铁山港三个码头的混凝土结构取样研究,在综合考虑胶凝材料、温度、湿度胶凝材料、混凝土结构养护龄期、暴露氯盐环境龄期、水灰比、结合氯离子等因素对混凝土结构中氯离子扩散系数影响的情况下搭建氯离子扩散模型,并与Life365模型和LNEC E465模型进行对比分析,发现文中所搭建的氯离子扩散模型更加准确反映北部湾氯离子在混凝土内部的传输特性。     

混凝土中氯离子扩散性能的深入探讨

氯离子引起的钢筋锈蚀是氯盐侵蚀环境下混凝土结构性能劣化的主要原因。目前,有关氯离子在混凝土中扩散性能的研究绝大多数是以自由氯离子为对象,而对总氯离子在混凝土中扩散性能的研究很少。通过采用自然扩散法对自由氯离子和总氯离子在混凝土中的扩散性能开展研究,探讨水胶比对氯离子扩散性能的影响,考虑氯离子扩散系数的时间依赖性,建立氯离子有效扩散系数与表观扩散系数之间的关系,为更加科学地预测氯盐侵蚀环境下混凝土结构耐久性寿命奠定了基础。     

氯离子侵入混凝土的可靠性研究

在沿海或使用除冰盐地区,氯离子是引起混凝土结构中钢筋锈蚀,进而导致结构破坏的主要原因,科学准确地描述氯离子侵入混凝土的过程,对于已有混凝土结构的寿命预测和新建结构的耐久性设计均具有重要的意义。目前,描述氯离子侵入混凝土的模型主要是Fick第二定律模型,该模型不能考虑各参数的随机性,可靠性模型则能够考虑模型中各参数的随机性,可以更科学全面的描述氯离子侵入混凝土的过程。     

自密实混凝土最大连续孔径及孔连通度的研究

用压汞仪(MIP)测定了自密实混凝土的孔结构参数,用电导率法测定了自密实混凝土的氯离子扩散系数。运用不同孔径区间的孔容与氯离子扩散系数的相关性,确定了自密实混凝土的最大连续孔径,用最大连续孔径和孔容推算了混凝土的孔连通度,分析了孔连通度与氯离子扩散系数的相关性。结果表明:自密实混凝土的最大连续孔径为60nm,连通孔的孔容与混凝土氯离子扩散系数的相关系数为0.9135,孔连通度与混凝土氯离子扩散系数有一定的相关性。     

基于灰关联理论的混凝土孔结构对强度和耐久性的影响分析

通过试验和分析得出混凝土的强度和耐久性与其微观孔结构联系紧密。利用灰色关联理论得到混凝土孔结构特征参数与混凝土强度、耐久性的灰色关联度,分析了不同孔结构特征参数对混凝土强度、耐久性影响程度。结果表明:小于20 nm的孔径分布与混凝土力学性能关联度最大;100～200 nm孔径分布对混凝土耐久性有较大的影响。