矿物掺合料高性能混凝土氯离子扩散特性研究

为研究沿海地区高性能混凝土桩基础的耐久性,采用干湿循环浸泡法对18个高性能混凝土试件进行了氯盐侵蚀试验,分析了高性能混凝土的氯离子浓度分布,得到了高性能混凝土的表面氯离子浓度、氯离子扩散系数的时变方程。在此基础上进行了高性能混凝土氯盐侵蚀的数值模拟,分析了钢筋直径（20、28 mm和36 mm）和保护层厚度（20、30、40 mm和50 mm）对沿海地区高性能混凝土桩基础氯离子浓度分布和氯离子扩散系数的影响,提出了相应的耐久性设计建议。研究结果表明:高性能混凝土毛细管吸附区与氯离子扩散区的位置在0~5 mm之间,高性能混凝土的最大稳定深度为50 mm;随着时间的增长,高性能混凝土氯离子扩散系数逐渐降低,氯离子浓度增长速率拐点为25 mm;相较氯盐侵蚀溶液浓度,氯离子扩散系数与氯盐侵蚀时间的关系更大。结合钢筋的临界氯离子浓度正态分布,建议沿海地区输电工程高性能混凝土桩基础的保护层厚度为70 mm。     

氯盐侵蚀下预应力混凝土结构耐久性分析

介绍了氯盐侵蚀下影响预应力混凝土中氯离子扩散的各种因素,并参照试验结果,得出保护层厚度、氯离子扩散速度以及表面氯离子浓度是影响预应力混凝土结构耐久性的三个重要参数。运用可靠度理论,建立了氯盐侵蚀下预应力混凝土结构的耐久性分析模型,并提出了基于一定可靠度水准的耐久寿命预估方法。分析结果表明,保护层厚度对氯盐侵蚀下的预应力混凝土结构耐久性影响最大,另外两种因素次之。     

海洋环境下预应力混凝土桥梁耐久性分析与设计

为了研究海洋环境下氯离子侵蚀引起的混凝土结构耐久性行为,在重点考虑材料、环境、混凝土应力水平以及表层对流区影响的基础上,建立了预应力混凝土氯离子侵入扩散模型;随后,基于预应力混凝土桥梁结构耐久性失效的特点,提出了以预应力筋临界锈蚀作为耐久性极限状态的标志;并在各随机变量统计分析的基础上,采用Monte-Carlo方法研究了不同水胶比、不同保护层厚度时的可靠指标变化情况,得出了给定目标可靠指标下预应力筋的最小保护层厚度。相关研究成果可以为工程设计提供一定参考。     

混凝土中氯离子扩散有限元分析

通过结合混凝土中氯离子的初始浓度和混凝土表面浓度,将满足Fick第二定律的混凝土中氯离子扩散问题转变成初边值问题,建立了其相应的有限元方程。由于氯离子扩散系数是扩散时间、温度和混凝土材料的函数,因此基于该有限元方程利用欧拉后插法和Newton-Raphson迭代法建立了增量形式的有限元方程,并通过分析具有解析解的一维、二维氯离子扩散问题,说明该增量有限元方程的可行性。在考虑扩散时间、温度、混凝土材料、混凝土表面涂层等多因素前提下,利用该增量有限元方程分析海洋环境下处于浪溅区、盐雾区混凝土的耐久性寿命,说明该增量有限元方程在海工结构耐久性设计中的可行性。     

海岛强腐蚀环境下某变电站混凝土结构耐久性评估

结合某岛屿变电站土建结构的耐久性劣化情况的调研结果,对海岛强腐蚀环境下,混凝土结构的耐久性进行了评估。考虑杂散电流作用下氯离子的侵蚀过程,基于Fick第二定律对不同环境和部位下的构件进行了耐久性寿命预测和分析,指出混凝土保护层厚度是保证变电站土建结构耐久性的最关键因素。     

氯离子在混凝土中双时变扩散分析研究

氯离子侵蚀是除冰盐环境下混凝土结构耐久性劣化的主要原因。目前多采用Fick第二定律及一维稳态扩散模型对混凝土中的氯离子浓度进行预测与耐久性评价,但分析结果与实际氯离子侵蚀情况存在偏差。为更准确地描述氯离子扩散的时变规律,基于氯离子瞬态扩散理论和非稳态扩散方程,推导出前期时变与后期恒定的氯离子扩散系数模型的修正表观扩散系数公式以及表面氯离子浓度为指数及幂函数模型下的修正解析表达式,并与时变扩散有限元方法结合应用到实桥分析中,解析解与数值分析结果吻合较好,验证修正表观扩散系数与解析公式的正确性以及氯离子时变扩散有限元分析方法的适用性。     

满足100年耐久性设计的自密实海工高性能混凝土寿命评价技术研究

分析了海工混凝土结构的腐蚀机理,并对海工混凝土结构的腐蚀危险性进行了评估,表明氯离子对混凝土结构内钢筋的腐蚀是混凝土结构与构件耐久性的主要控制因素。确定了菲克第二扩散定律的解析解中表面氯离子浓度、临界氯离子浓度和保护层厚度等参数的取值,获得了不同矿物掺合料自密实海工高性能混凝土满足100年耐久性设计年限要求的有效氯离子扩散系数控制指标,并表明掺合料的种类和掺量在合理的范围时,自密实海工高性能混凝土的耐久性可满足设计使用年限100年的耐久性要求。     

氯离子环境下钢筋混凝土结构耐久性寿命评估

混凝土结构耐久性寿命终结的标志应视工程对象和使用要求不同而有不同 ,提出了氯离子环境下混凝土结构耐久性寿命评估的方法。将混凝土表面氯离子浓度、保护层厚度作为随机变量 ,将扩散系数作为随机过程 ,建立了混凝土保护层中氯离子浓度分布的随机模型 ,推导出了氯离子浓度的均值 ,用于计算钢筋开始锈蚀时间。本文对某海港西大堤钢筋混凝土护栏的耐久性寿命进行了评估 ,采用实测数据的耐久性寿命评估结果与现场调查结果较为一致     

连云港盐渍土中混凝土耐久性研究

通过调查连云港盐渍土,分析其盐分类型以及含量分布,并评价土壤的腐蚀性,指出连云港盐渍土属于氯盐盐渍土,对钢筋的腐蚀性为中等腐蚀性。盐分随土层深度呈现半抛物线形式分布。综合考虑混凝土中氯离子的扩散过程以及混凝土的吸附作用,建立氯离子运移方程。根据盐渍土中盐分分布特点,对土层分层,采用有限差分的方法计算不同年代混凝土内部氯离子含量分布状况,并对比不同混凝土保护层厚度下钢筋表面最大氯离子溶度,指出混凝土保护层厚度至少大于5cm。     

氯离子在混凝土桩中扩散的解析解

基于菲克第二定律和桩的边界条件,采用分离变量法,得到氯离子扩散方程的解析解。该解析解与基于半无限体边界条件的传统的解析解不同。引用所得计算结果对混凝土桩中的氯离子扩散浓度进行分析,探讨了桩径、扩散系数以及钢筋保护层厚度对氯离子浓度的影响。     

混凝土中氯离子扩散方程的解析解

目前多采用Fick第二定律及其数学模型的解析解对混凝土中的氯离子浓度进行分析,现解析解也仅限于一维和二维扩散条件,难以准确预测混凝土中不同时间、不同位置的氯离子集聚和扩散情况.基于Fick第二定律建立的氯离子扩散方程,假定混凝土试件为规则的长方体,把边界条件分为封闭面和暴露面两种,应用分离变量法推导了不同边界条件下,混凝土试块中氯离子三维扩散方程的解析解.并给出了扩散系数为常数、时变函数、以及氯离子扩散方程降为二维、一维时的解析解,最后通过算例进一步证明了本文解析解的正确性.     

海洋环境下混凝土结构耐久性寿命的概率分析

对连云港码头所处海洋环境下的混凝土结构的耐久性进行了概率分析，采用了一种预测混凝土结构使用寿命的概率分析方法，建立了考虑参数统计特征的混凝土结构耐久性评估模型。结合连云港码头的长期现场检测数据以及国内外参考文献，详细分析了模型参数的统计特性，采用蒙特卡罗模拟方法计算了混凝土结构不同暴露时间下的失效概率及可靠指标，提出了综合考虑GB/T 50476—2019《混凝土结构耐久性设计标准》、最优可靠度以及可靠指标差值Δ三者的概率分析方法。研究了混凝土保护层厚度和氯离子扩散系数对混凝土结构使用寿命的影响。结果表明：混凝土保护层厚度和氯离子扩散系数都对混凝土结构使用寿命有重要影响，相比之下，混凝土结构使用寿命对混凝土保护层厚度的变化更为敏感。     

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。     

混凝土圆柱中氯离子扩散的数值分析

为了更好地理解氯离子在混凝土中的扩散机制,运用有限差分法,对混凝土圆柱在氯盐环境下服役时的氯离子扩散过程进行数值模拟,模型同时考虑了混凝土圆柱表面氯离子浓度和柱内氯离子扩散系数的时间依赖效应,得到了氯离子在混凝土圆柱截面内随时间变化的浓度分布云图。结果表明:为延长服役寿命,工程实践中可以考虑适时更换钢筋外侧的混凝土保护层,混凝土保护层的更换会产生结构内氯离子浓度的重新分布,可通过减小钢筋附近的氯离子浓度来有效延长结构服役寿命,数值模拟的结果对混凝土结构中钢筋的布筋位置具有指导意义。     

高性能混凝土的氯离子扩散及服役寿命研究

通过快速氯离子扩散试验测试了不同矿物掺和料高性能混凝土和普通混凝土的电通量,分析计算了氯离子扩散系数和钢筋锈蚀的临界氯离子浓度;利用边界元法计算了普通混凝土和高性能混凝土的服役寿命.结果表明:基于边界元法的氯离子扩散场计算长度理论及数值分析模型能很好预测混凝土的服役寿命.三掺粉煤灰、硅灰和矿渣高性能混凝土其耐久性优于单掺粉煤灰高性能混凝土,具有最佳抗氯离子扩散能力.     

海洋环境下预应力混凝土结构耐久性的参数敏感性分析

对于海洋环境下的预应力混凝土结构,各类结构和环境因素如保护层厚度、氯离子扩散系数、氯离子临界浓度以及表面氯离子浓度等对结构在设计使用寿命内耐久可靠性有着至关重要的影响.基于氯离子的扩散侵蚀机理,结合预应力混凝土结构的耐久性失效特点,建立其耐久性失效的极限状态方程,对各耐久性影响参数的敏感性进行理论分析,并基于各参数的统计分布特征进行Monte Carlo仿真模拟,以对结构耐久性设计及工程质量控制提供参考和依据.     

氯盐腐蚀环境下混凝土结构氯离子扩散模型研究

混凝土结构耐久性降低会导致结构失效并带来巨大的经济损失,研究氯离子扩散规律是氯盐腐蚀环境下混凝土结构耐久性评估的关键工作,在Fick第二扩散定律基础上,建立了考虑环境温度、混凝土材料对氯离子结合作用、氯离子扩散系数的时间性、混凝土应力状态和材料劣化效应的氯离子扩散理论模型,通过工程算例对理论模型进行验证,为氯盐腐蚀环境下混凝土结构的耐久性分析提供了理论依据,最后提出进一步研究的方向。     

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。     

氯离子在混凝土管桩中的扩散规律

混凝土管桩在海工环境中广泛使用,管桩内表面为封闭面,外壁常常暴露于氯盐环境中。根据菲克第二定律和管桩的边界条件,采用分离变量法,得到氯离子扩散方程的解析解。该解析解包含稳态解和瞬态解2部分,而稳态解由贝塞尔函数构成,与基于半无限体边界条件的传统解不同。采用该解答计算PHC管桩氯离子扩散,探讨内外半径之比、扩散系数以及钢筋保护层厚度对氯离子扩散的影响。当内外半径之比a/b为1.5时,瞬态解的次?糠炙ゼ跛俾时戎饕-糠衷即螵?倍。     

沿海混凝土结构的环境盐雾分区研究

处于近海盐雾区的混凝土结构,其表面的氯离子浓度是随着时间的增长而逐步累积的,同时又是随着距海岸距离及离海面高度的增大而降低的.根据这一特点,建立在近海陆上和海上盐雾区环境下以时间、距离和高度为变量的混凝土结构表面的氯离子浓度模型,在该边界条件下根据Fick第二扩散定律建立一维扩散模型方程.根据计算出的混凝土保护层厚度,进行近海盐雾区的分区,即轻度盐雾区和重度盐雾区.通过模型计算结果,分析了水胶比对不同设计使用寿命时混凝土保护层厚度的影响.