氯离子侵蚀环境下混凝土结构耐久性寿命评估方法研究

根据氯离子侵蚀环境下混凝土结构中钢筋锈蚀的发生和发展,分析了结构性能的衰退过程,得到了氯离子侵蚀环境下结构耐久性寿命评估模型.考虑到寿命评估模型中主要参数的不确定性影响,基于Monte Carlo原理,采用CrvstalBall软件对混凝土构件进行了随机模拟.随机模拟结果显示,保护层厚度及氯离子浓度是影响氯离子侵蚀环境下混凝土结构耐久性寿命的重要参数.     

海洋工程混凝土耐久性研究

深入了解造成混凝土结构使用寿命缩短的原因,通过研究混凝土构件可靠度分析方法,对混凝土进行了配合比设计,试验结果表明掺人聚丙烯腈纤维比掺引气剂具有更好地提高混凝土冻融耐久性的作用.将混凝土表面氯离子浓度,保护层厚度和扩散系数作为随机变量,根据传统Fick第二定律建立了混凝土保护层中氯离子浓度的随机模型,基于体积稳定性设计的混凝土并掺人少量聚丙烯腈纤维后的混凝土显示了优良的抗氯离子渗透能力,从而提出了海洋环境下混凝土结构耐久性寿命评估的方法.     

基于现场耐久性检测的承台海工混凝土寿命预测

金塘大桥受恶劣的海洋气候环境和海水腐蚀影响严重,其结构设计基准期为100年.根据现场对大桥已建部分承台混凝土检测的保护层厚度、表面氯离子浓度和氯离子扩散系数等耐久性参数,以Fick第二定律为基础的理论模型对混凝土结构抵抗氯离子侵蚀耐久寿命进行预测.此研究成果可为氯盐侵蚀环境下混凝土结构耐久性设计与评估提供参考.     

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。     

基于有效介质方程的混凝土氯离子扩散模型及扩散规律分析

氯离子在混凝土内的扩散预测是氯离子环境下混凝土耐久性预测的重点和难点。采用Nernst-Einstein方程改进有效介质(GEM)方程一般式,结合试验数据推导了可以预测不同空隙特征、不同保护层厚度混凝土的氯离子扩散过程方程,分析了混凝土养护龄期,矿物掺合料量,纤维掺加量对氯离子扩散过程方程中扩散指数n的影响规律,结合使用寿命预测模型,以氯离子浓度为控制目标,预测了100年设计寿命时,不同混凝土保护层厚度下的临界混凝土孔隙率要求,当最小保护层厚度为6 cm时,混凝土的孔隙率应控制在8%以下,预测结果基本合理,预测方法为沿海混凝土结构工程的氯离子腐蚀耐久性优化设计提供了参考。     

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。     

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。     

混凝土电化学除氯过程钢筋周围氯离子迁移规律试验研究

随着服役年限增长,氯盐环境中钢筋混凝土结构的耐久性劣化问题越来越突出。电化学除氯技术是钢筋混凝土耐久性修复重要方法,可有效排除保护层中氯离子,然而电化学除氯过程混凝土内部氯离子迁出规律有待研究。重点研究了电化学除氯过程中钢筋周围氯离子迁出的空间规律。结果表明,电化学除氯结束后,钢筋周围氯离子浓度降低显著,保护层内随着距离钢筋径向距离的增加,残余氯离子浓度增大,表现出明显的非均匀分布。研究成果可为进一步完善钢筋混凝土电化学除氯后的耐久性评估和寿命预测提供依据。     

氯盐侵蚀下结构混凝土服役寿命的可靠度分析

为了全面考虑随机因素对氯盐侵蚀下结构混凝土耐久性的影响,研究建立了氯盐环境下混凝土服役寿命分析的可靠度随机边界元法。首先基于全时域初值推进法研究建立了混凝土中氯离子随机时变扩散分析的摄动随机边界元法,进而基于正常使用极限状态建立了混凝土结构服役寿命分析的可靠度分析格式,据此研究了保护层厚度、氯离子扩散系数等随机参数对结构混凝土服役寿命的影响,克服了传统的随机边界元法的缺陷。结果表明,混凝土材料及氯盐腐蚀环境的随机性、混凝土结构几何外形所导致的二维扩散现象等对氯盐环境下混凝土结构的服役寿命具有显著影响,在耐久性设计中必须合理考虑才能保障使用寿命。     

钢筋混凝土结构物抗盐冻性能的影响因素与寿命预测

对钢筋混凝土结构物抗盐冻性能的影响因素进行了研究,并对其使用寿命进行了预测。结果表明,硫酸盐能使混凝土中氯离子侵蚀浓度降低,在侵蚀早期比较明显,在晚期表现不显著。在钢筋混凝土结构进入到了冻融循环的时候开始,保持二者的龄期基本趋向一致,就会发现这两种混凝土材料中的耐腐蚀混凝土材料中所收到的侵蚀远比普通混凝土材料的严重,尤其体现在质量的变化上。温度对混凝土氯离子扩散速度具有显著影响,氯离子扩散速率随温度降低而变慢。临界氯离子浓度提高、混凝土保护层厚度增加、氯离子结合系数增大都能延长结构耐久性寿命;结构材质的耐久性寿命对于多个参数的影响程度很是敏感,例如氯离子的扩散系数、钢筋混凝土的保护层层厚度、其最原始的氯离子浓度、临界值氯离子浓度等,发现其表面的氯离子浓度的敏感程度比较低。     

氯盐环境钢筋混凝土构件服役寿命计算

根据混凝土构件承载力的耐久性退化作用,建立了腐蚀环境作用下混凝土结构的3阶段服役寿命理论模型:诱导期、退化期和破坏期;即钢筋表面的自由氯离子浓度达到锈蚀临界值的时间、混凝土结构的主要材料(混凝土和钢筋)达到其材料耐久性破坏的限值、混凝土结构的承载力降低到安全使用极限状态作为各阶段的时间节点.基于氯离子扩散计算模型、钢筋...     

考虑施工需求的混凝土结构耐久性定量设计参数协调取值方法

由传统耐久性设计方法所确定的混凝土结构一维和二维扩散区的耐久性定量设计参数取值往往互不相同,导致混凝土的制备和施工浇筑存在困难。鉴于此,提出了考虑施工需求的混凝土结构耐久性定量设计参数的协调取值方法。首先考虑氯离子扩散系数的时变特性,推导了混凝土结构中一维和二维扩散区氯离子浓度分布的时变解析模型;然后分析了混凝土结构角部箍筋弯折对混凝土附加保护层厚度的影响,并依据不同扩散区耐久性定量设计参数的协调一致性要求,建立了箍筋协调弯弧内半径的计算表达式,进而提出了混凝土结构耐久性定量设计参数的协调取值方法,从而满足对于同一截面上具有不同扩散区的构件能够一次性完成混凝土浇筑的施工需求。分析表明,该方法基于箍筋协调弯弧内半径和耐久性定量设计确定混凝土结构的耐久性设计参数取值,使混凝土结构能够在规定的腐蚀环境作用下满足预定的设计使用年限要求,从而克服传统耐久性设计方法所存在的缺陷。     

基于碳化的既有钢筋混凝土桥梁耐久性的概率分析

分析讨论了混凝土碳化机理及其影响因素，并探讨了混凝土碳化深度的预测数学模型，基于既有钢筋混凝土桥梁的实测数据。对碳化系数和混凝土强度进行回归分析，建立了根据混凝土强度预测碳化深度的数学模型。将混凝土强度，保护层厚度。计算模式不确定性系数作为随机变量，以混凝土的碳化深度作为一个随时问变化的随机过程，建立了混凝土碳化到钢筋表面的时变概率随机模型．并以一座实际桥梁为例。给出了在不同使用年限时混凝土碳化到钢筋表面的预测值。结果表明，该模型可用于大气环境下基于碳化的钢筋混凝土桥梁结构耐久性评估。     

PERMIT离子渗透测定方法的应用研究

混凝土保护层的抗氯离子渗透性直接影响钢筋混凝土结构的耐久性。为提高混凝土保护层的抗氯离子渗透性,可以使用透水模板布、防水涂料、防腐涂层等多种技术。介绍一种现场测定混凝土保护层抗氯离子渗透性的非破损试验方法——PERMIT离子渗透试验,并用该方法在青岛海湾大桥工程中评价混凝土保护层的性能改善技术措施的效果。试验结果表明,PERMIT试验方法可以现场测定混凝土保护层或表层混凝土的抗氯离子渗透性,设备简单,操作方便,试验时间短。透水模板布、防水涂料、防腐涂层等技术措施对混凝土保护层均有不同程度的改善。透水模板布的品种不同,改善效果有差异。防水涂料和防腐涂层效果最好。     

In-situ condition monitoring of reinforced concrete structures

Performance of concrete structures is significantly influenced and governed by its durability and resistance to environmental or exposure conditions, apart from its physical strength. It can be monitored, evaluated and predicted through modeling of physical deterioration mechanisms, performance characteristics and parameters and condition monitoring of in situ concrete structures. One such study has been conducted using Non-destructive testing equipment in the city of Bhopal and around located in India. Some selected parameters influencing durability of reinforced concrete (RC) structures such as concrete cover, carbonation depth, chloride concentration, half cell potential and compressive strength have been measured, for establishing correlation among various parameters and age of structures. Effects of concrete cover and compressive strength over the variation of chloride content with time are also investigated.     

沿海桥梁混凝土结构腐蚀调查及分析

针对日照沿海桥梁的耐久性现状进行调研,通过对桥梁墩身、边梁和栏杆混凝土的保护层厚度、碳化深度以及桥梁不同部位的游离氯离子浓度的检测表明:桥梁混凝土结构保护层厚度偏小、车辆超载、结构设计不合理、施工管理不当、缺乏维护管理是导致沿海桥梁混凝土结构损伤劣化的主要原因。此外,海洋环境中的氯离子和空气中的二氧化碳将导致桥梁混凝土中钢筋腐蚀,海水中的盐在混凝土中结晶将导致桥梁墩身腐蚀破坏。     

氯盐环境条件下预应力混凝土氯离子侵蚀模型研究

文章总结了国内外有关混凝土中氯离子侵蚀模型的研究现状,并对国内外几种典型的扩散方程进行了分析评价;针对氯盐侵蚀的预应力混凝土结构,讨论了氯离子扩散系数的计算。氯离子扩散系数对于预应力混凝土来说是一个重要的因素,因此合理确定氯离子扩散系数,对预测氯离子环境条件下预应力结构的耐久性具有重要意义。对于预应力混凝土,计算氯离子扩散系数除了要考虑混凝土与氯离子之间的结合能力、环境温度、湿度影响外,还要考虑混凝土的应力水平,氯离子有效扩散系数是变化的,且氯离子扩散系数对PC结构耐久性的影响很大。本文对预应力混凝土氯离子侵蚀模型进行了改进,并根据试验结果对改进后模型进行了评价。