矿物掺和料对混凝土抗氯离子渗透性能的影响

采用氯离子扩散系数快速测定法(RCM法)测定混凝土Cl-渗透系数.分析矿物掺和料种类及掺量对混凝土抗Cl-渗透性能的影响.研究结果表明:同胶凝体系下,矿粉对混凝土的抗Cl-渗透性作用远大于粉煤灰,粉煤灰和矿粉(1∶1)复掺能够较好的提高混凝土抗Cl-渗透能力,同条件下粉煤灰混凝土的渗透系数是矿粉系列的2~3倍.     

功能梯度盾构管片的耐久性研究及寿命预测

针对隧道工程环境恶劣,要求混凝土材料耐久性高等特点,分析了隧道盾构管片耐久性的主要影响因素。以结构的耐久性为目标,采用功能梯度材料设计原理,提出了隧道盾构管片分层设计的技术路线。此外,还介绍了基于氯离子扩散理论模型的混凝土材料使用寿命预测方法,并对功能梯度盾构管片混凝土的使用寿命进行了对比计算和分析。     

基于梯度设计的地铁管片混凝土抗渗性能研究

针对长沙地铁地下水充沛的特点,通过内掺水泥基渗透结晶型材料(简称CCCW)和硅灰,外涂CCCW和聚氨酯涂料的方法,制备地铁管片混凝土。对其抗水渗透性能、抗氯离子渗透性能及早期收缩性能进行分析,并结合预制生产工艺,得出地铁管片混凝土抗渗梯度设计及工程应用的技术措施。研究表明,CCCW对混凝土一次抗压强度和一次抗渗性能没有明显改善,对其二次抗压强度和二次抗渗性能则改善明显;混凝土掺入硅灰有利于提高其抗渗性能,使其电通量减小,内部孔径分布更合理;地铁管片混凝土初凝后150h收缩率小于0.00020,早期收缩小可降低开裂风险。涂层改善地铁管片混凝土抗渗性能较明显,可用于恶劣的渗水环境,满足抗渗梯度设计的需求。     

盾构隧道功能梯度混凝土管片的研发及性能研究

武汉长江隧道工程所面临的高压富水环境要求衬砌结构管片具有高抗渗、长寿命的性能。引入功能梯度材料设计原理,对钢筋混凝土管片进行功能梯度设计与优化,实现管片外层高防水抗渗、结构层提供强度及内衬层耐火的多重功能。同时采用适当的界面处理技术,保证管片各功能层的性能均匀过渡,实现功能和结构一体化设计。对结构层混凝土、保护层材料性能分别进行测试,测试结果表明,保护层材料具有优良的抗渗性能,相比普通混凝土氯离子扩散系数降低一个数量级,寿命提高10倍以上,优于目前国际上已报道的最好水平(6×10-13m2/s);结构层、保护层混凝土力学性能优良,强度满足设计要求,保护层材料强度达C70以上,主体结构层达到C50;保护层材料与结构层材料体积稳定性良好;耐酸性气体腐蚀性能大大增强,90d中性化深度不足1mm;同时,管片内衬层通过刷涂防火抗爆材料有效提升了管片的内层耐火性能,耐火极限是未经处理试件的4.72倍;最后通过实际的生产及检测,进一步证明了功能梯度混凝土管片具有较好的服役性能。     

掺合料对Alite-CBA-(S)水泥砂浆抗CI-渗透性能的影响

研究了不同矿物掺合料对Alite-cBA(S)水泥砂浆抗Cl-渗透性能的影响.采用XRD和SEM对养护28d砂浆的相组成和微观结构进行了分析和观察,用PoreMaster-60压汞仪对其孔结构进行了分析.结果表明,在Alite-cBA(S)水泥浆体中,加入掺合料可以提高硬化砂浆结构的致密性,进而提高其抗Cl-渗透能力.矿渣、粉煤灰和沸石粉对抗Cl-渗透性能的影响程度为:矿渣＞沸石粉＞粉煤灰.     

功能梯度混凝土管片的设计及材性研究

引入功能梯度材料设计原理,对盾构隧道衬砌管片进行分层设计,制备出功能梯度混凝土管片。并针对影响混凝土管片性能的关键性指标如抗渗性能、体积稳定性以及力学性能等进行了试验研究。结果表明,混凝土管片保护层材料抗渗性优良,氯离子扩散系数相比普通混凝土管片降低1个数量级;保护层材料与结构层材料体积稳定性良好,且具有较好的体积变形匹配性能;同时保护层及结构层混凝土力学性能均完全满足工程需要,有效保证了混凝土管片的高耐久、长寿命。     

受荷状态下盾构隧道管片锈蚀劣化破坏过程研究

为研究服役期盾构隧道衬砌结构性能衰退演变规律,从隧道结构长期处于水土荷载和周围离子侵蚀环境耦合作用下的特点出发,根据服役盾构管片压弯荷载受荷特征,采用弯矩、轴力导入的方式,等效地模拟盾构隧道管片的实际受力状态,结合围堰式的电化学加速锈蚀方式,研发了可实现压弯受荷状态下进行盾构管片加速锈蚀劣化的试验系统,重点分析不同工况下盾构隧道管片锈蚀劣化发生发展规律。主要结论有：未锈蚀管片裂缝形态主要以受拉横向裂纹为主;未加载锈蚀管片在锈蚀阶段仅产生顺筋锈胀裂纹,裂纹宽度体现出先增大后趋于稳定的特点,加载破坏阶段锈蚀区混凝土在锈胀裂纹和受拉裂纹共同作用下将出现混凝土局部剥离与错动现象;压弯受荷状态下,管片裂缝的扩展是钢筋锈蚀与外加荷载共同作用的效果,管片受拉裂纹与锈蚀裂纹体现出相伴发生发展的规律,管片承载能力存在较大降低。研究成果可为设计基准期内盾构隧道管片衬砌结构长期安全性能评价提供重要参考。     

盾构隧道功能梯度混凝土管片生产技术及性能

管片性能优劣直接关系到隧道工程的服役寿命.针对武汉长江盾构隧道复杂的工程环境,引入功能梯度材料原理,设计并成功制备出功能梯度混凝土管片,探讨了其生产关键技术,并对其综合性能进行了跟踪检测.     

渗透棒消散盾构隧道周围土体超孔隙水压的研究

在对盾构隧道二次补浆时,管片外缝隙不贯通会导致局部管片应力上升,同时,由于注浆压力的影响,也会造成管片应力上升。为了降低管片应力水平,减小管片变形,通常情况下会采用从注浆孔内取土泄压的方式,但是这种施工方案会造成对周围土体的扰动。为了克服上述缺点,提出了渗透棒消散超孔隙水压的方案。通过理论推导得到了太沙基在极坐标下的表达形式及解析解,同时利用FLAC3D对施工过程进行模拟,发现:渗透棒能有效地减小超孔隙水压;最终孔隙水压的分布以渗透棒为中心呈辐射状分布,越靠近渗透棒,孔隙水压越小,呈抛物线形分布;渗透棒消散孔隙水压所需时间与渗透系数关系密切。     

CFRP加固海工混凝土结构的抗Cl-侵蚀试验研究

通过2组室内快速渗透试验,验证了混凝土表面黏贴碳纤维复合材料(CFRP)能够有效地阻止Cl-向混凝土中渗透:第1组试验验证了CFRP材料对Cl-阻隔的有效性;第2组试验则进一步验证了在混凝土表面黏贴CFRP对Cl-阻隔的作用.试验结果表明,对于海工混凝土结构,表面黏贴CFRP除了具有加固的作用以外,还具有阻隔Cl-的作用,进而可以延长加固结构的腐蚀诱导期.因此,当进行沿海混凝土结构CFRP加固设计时,建议考虑将CFRP和其他表面防护措施共同使用,并组成完整的表面防护体系.考虑到表面黏贴CFRP对Cl-的隔离作用是在一定时间内有效的,基于Fick第二定律,给出了海工混凝土结构外包CFRP加固后的寿命预测方程,为沿海混凝土结构CFRP加固设计及加固后耐久性评估提供了依据.     

试件获取方法对RCM混凝土氯离子扩散试验结果的影响

对比试验表明,混凝土实体试验芯样试件获取方法会对RCM混凝土氯离子扩散系数试验结果产生一定的影响,鉴于此,对产生影响的原因进行分析,并提出合理的RCM试验芯样试件的获取方法。     

基于交流阻抗技术的混凝土表层氯离子扩散性研究

采用以活性多孔银材料为电极的交流阻抗技术测试混凝土表层氯离子扩散性.结果表明,该方法对不同胶凝材料体系混凝土表层的氯离子扩散性区分较好,且测试过程无损、耗时短,可用于现场混凝土表层氯离子扩散性测试,从而为混凝土结构耐久性评估提供关键数据.     

越江隧道衬砌结构服役寿命研究

建立了基于裂缝限值准则的越江隧道衬砌结构服役寿命预测的方法体系,利用所建立的方法对上海长江隧道衬砌结构的服役寿命进行了理论预测,结果表明该隧道可以满足100年的设计使用年限。研究成果已在上海长江隧道中得到了初步应用。     

不同应力状态下混凝土抗氯离子侵蚀浸泡试验研究

通过在实验室浸泡的方法,对不同应力状态下、不同水灰比的普通硅酸盐混凝土试件进行抗氯离子侵蚀试验,研究不同强度等级混凝土在应力和氯离子侵蚀的共同作用下氯离子的扩散规律和分布规律。研究发现:在压应力状态下,氯离子含量会随压应力增大而减小,相反,在拉应力状态下,氯离子含量会随拉应力的增大而增大,但随着切片深度的增加,这种影响会逐渐减弱。在抗氯离子侵蚀性能方面,高强度混凝土对应力的影响更敏感。所得到的不同应力状态下、不同切片深度的混凝土结构中氯离子浓度分布,可为推导扩散系数和评估钢筋锈蚀程度提供分析依据。     

1/4球面开口屋盖风荷载体型系数的数值模拟分析

基于计算流体力学（CFD）理论,采用雷诺时均法,利用FLUENT软件对1/4球面开口屋盖进行数值风洞模拟.计算得出屋盖表面的风压分布,进而得出不同风向作用下结构的风荷载体型系数,以供工程设计参考.计算结果表明,利用数值风洞模拟建筑物表面风荷载体型系数是可靠的.     

机制砂中石粉对混凝土耐久性的影响研究

试验研究了石粉含量对不同强度等级机制砂混凝土强度、抗氯离子渗透性能和抗冻性能的影响。结果表明:石粉对低强和高强混凝土的影响不完全相同,对于低强度机制砂混凝土,随着机制砂中石粉含量的增加,混凝土的抗氯离子渗透性能提高,而抗冻性能降低,尤其是当石粉含量高于10%(石粉与水泥体积比超过1∶3.47)时,混凝土劣化明显;但对于高强混凝土而言,仅当石粉含量大于7%时,石粉使混凝土工作性出现劣化,而对于抗氯离子渗透性能,抗冻性能等耐久性,石粉含量从3.5%提高到14%,均未使高强机制砂混凝土出现劣化现象。     

混凝土氯离子扩散系数试验研究

采用Cl-电迁移方法、交流电导率测定和Cl-自然扩散方法研究了一系列不同龄期混凝土的Cl-传输特性,分析了影响混凝土Cl-扩散系数的主要因素,比较了混凝土的交流电导率与Cl-扩散系数的关系以及电加速对Cl-扩散系数的影响.结果表明,在饱水状态下,混凝土的孔隙率和孔结构是影响其Cl-扩散系数的主要因素.混凝土的交流电导率不能直接与Cl-扩散系数相互换算,Cl-电迁移试验结果接近自然扩散试验结果的4倍,而自然扩散箱试验更接近自然扩散过程.电加速试验结果应根据自然扩散试验进行修正.     

RCM法测试混凝土氯离子渗透扩散性

本文主要介绍一种新型的混凝土氯离子扩散系数快速测定方法——RCM法。对其工作原理及测试方法进行了评述。并测定了氰离子在一系列不同水灰比的混凝土中的扩散系数，结果表明，混凝土的抗氯离子渗透扩散能力随水灰比的减小而提高。     

隔墙位置对综合管廊力学性能影响分析

在软土地基上兴建双舱矩形综合管廊,存在结构两侧不均匀沉降和应力集中的问题,文中基于广州大学城综合管廊工程,考虑综合管廊与周围土体的相互作用,利用有限元软件MIDAS/GTS分析隔墙位置对双舱矩形综合管廊力学性能的影响,研究表明:不同隔墙位置时综合管廊底板和顶板的竖向位移曲线基本一致,竖向位移最大值始终出现在小舱室边墙处;综合管廊结构两侧的沉降差异随隔墙距管廊中轴线距离的增大而增大;综合管廊顶板和底板上部的水平拉应力最大值分别出现在隔墙和大舱室底板中央附近,且均随隔墙距管廊中轴线距离的增大而增大。