横向弯曲裂缝对混凝土内氯离子侵蚀作用的影响

分析了横向开裂混凝土内氯离子的侵入机理及其主要影响因素,建立了基于双重孔隙介质模型的修正Fick定律氯离子扩散模型,并对持续加载下的开裂钢筋混凝土梁构件进行了氯盐干湿循环侵蚀试验。试验采用浓度为5%的NaCl溶液,在进行15个干湿循环后,借助快速氯离子含量检测RCT（Rapid Chloride Testing）法,对各裂缝处不同深度的氯离子含量进行了测定。试验结果表明：1）干湿循环侵蚀作用下,开裂混凝土表层0~20 mm范围内氯离子含量出现峰值,故可取表层对流区深度为15~20 mm左右;2）当表面裂缝宽度小于0.3 mm时,等效氯离子扩散系数平稳增大,模型的预测精度较高;当裂缝宽度大于0.3 mm后,等效氯离子扩散系数快速增大,氯离子侵入受对流作用的影响加大;3）受弯开裂混凝土等效氯离子扩散系数的劣化因子与裂缝宽度有直接关系,建议采用二次幂函数或分段函数来进行描述。     

干湿交替下受弯开裂混凝土梁内氯离子侵蚀试验研究

分析干湿交替对受弯开裂混凝土梁内氯离子侵蚀的影响,建立考虑表层对流区影响的氯离子等效扩散模型,并借助氯盐干湿循环试验对此模型进行验证。经过30个干湿循环后,采用快速氯离子含量检测(RCT)法,对各裂缝处及其周围混凝土内自由氯离子浓度进行测定。试验结果表明:干湿交替下,完好及受弯开裂混凝土的表层对流区深度在10¹5 mm;弯曲裂缝(宽度不大于0.339 mm)截面处,对流区以内混凝土同一深度处自由氯离子浓度比完好处显著提高,且同一裂缝处的浓度分布符合扩散的基本规律;裂缝周围一定范围内混凝土的自由氯离子浓度随距裂缝横向距离的增大而减小,超过一定范围后,弯曲拉应力对混凝土氯离子渗透性能有一定的提高作用;经回归,裂缝处(宽度不大于0.339 mm)等效氯离子扩散系数D eq(t)与裂缝宽度w之间存在二次函数关系。     

干湿交替作用下受弯开裂钢筋混凝土梁内氯离子侵蚀特性

为了研究干湿交替条件下受弯开裂混凝土内氯离子侵蚀机理及其分析方法,对两两自锚并保持开裂状态下的混凝土梁进行氯盐溶液干湿循环试验。借助15和30次干湿循环的两次取样结果,分析完好截面、裂缝截面及其周围一定范围内的自由氯离子含量分布规律,并对提出的等效氯离子扩散模型的适用性、弯曲裂缝宽度的影响规律以及扩散系数的时变特性等问题进行探讨。研究结果表明:1氯盐干湿交替作用下,开裂截面处的表层对流区深度在10~20mm之间,弯曲裂缝的存在将加快混凝土内部氯离子的渗透速度;2裂缝周围混凝土内的氯离子传输受到裂缝(0.1mm)及混凝土弯曲拉应力的共同影响,当与裂缝距离增大时,混凝土弯曲拉应力对氯离子传输的影响也会增大;3拟合结合表明,当裂缝宽度w0.30mm时,用等效扩散模型分析开裂截面的氯离子含量分布是可行的,且等效氯离子扩散系数的劣化特性可用w的多项式函数进行回归分析;4对普通混凝土而言,氯离子扩散系数的时间衰减指数m与水灰比有关,且随水灰比的减小而减小。     

裂缝对混凝土中氯离子侵蚀作用的影响

为研究裂缝对混凝土中氯离子侵蚀作用的影响,设计了受弯开裂构件,模拟海工环境进行了干湿循环试验,对混凝土构件中氯离子的含量进行测试分析。试验结果表明:构件开裂后氯离子对流扩散区的深度在15~25 mm之间;宏观裂缝加速了氯离子的侵蚀过程,并且以裂缝为新界面,为氯离子的二维扩散提供条件。通过对试验数据总结分析和模拟,基于Fick第二定律提出了综合考虑了时间衰减,裂缝宽度和氯离子结合系数的氯离子扩散模型。     

干湿循环作用下PVA-FRCC氯离子侵蚀深度研究

通过聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料(polyvinyl alcohol fiber reinforced cementitious composite,PVAFRCC)和普通混凝土在干湿交替条件下的氯盐侵蚀试验,研究了干湿循环次数、纤维体积掺量、温度梯度对PVAFRCC氯离子侵蚀深度的影响,并从水泥基内部孔隙结构和微裂缝两个主要方面进行了机理分析。结果表明,随干湿循环次数的增加,PVA-FRCC与普通混凝土氯离子侵蚀深度均在增大,且PVA-FRCC氯离子侵蚀深度和侵蚀速度均比普通混凝土的低,随着纤维掺量从0~2%增加,PVA-FRCC氯离子侵蚀深度总体呈降低趋势;随着干循环温度以20℃、40℃、60℃的梯度升高,PVA-FRCC氯离子侵蚀深度增大,纤维掺量为2%的PVA-FRCC表现出较好的抗氯盐侵蚀能力。     

再生混凝土中氯离子渗透性能试验研究

通过氯离子自然扩散试验,测定再生混凝土试件中的氯离子浓度,分析了再生骨料、粉煤灰掺量、全浸泡与干湿循环方式对再生混凝土中氯离子渗透性能的影响.结果表明:再生混凝土抗氯离子渗透能力比普通混凝土差;掺入粉煤灰能提高再生混凝土抗氯离子渗透能力,粉煤灰最佳掺量为20%(质量分数);干湿循环方式可加快再生混凝土中氯离子的渗透速度.     

开裂后延性材料与钢纤维混凝土抗氯离子侵蚀对比

通过施加弯曲荷载预先在混凝土梁中产生宽度不等的裂缝或不同的拉应变损伤,然后以3%(质量分数)NaCl溶液连续浸泡或干湿循环方法对混凝土梁进行氯离子侵蚀.测定混凝土裂缝处氯离子含量,研究比较钢纤维混凝土和高延性低收缩材料(LSECC)中裂缝对氯离子侵蚀性能的影响.结果表明:混凝土中裂缝对氯离子渗透影响显著,裂缝大大加快了氯离子的侵蚀.钢纤维混凝土裂缝处氯离子含量(质量分数)最高可达相同浸泡龄期无裂缝处的3～4倍.连续浸泡30d时,钢纤维混凝土裂缝处氯离子含量随裂缝宽度的增大而增加,连续浸泡60d时氯离子含量基本达到饱和.干湿循环条件下,钢纤维混凝土所受的氯离子侵蚀更为严重,经10次干湿循环后其裂缝处氯离子含量可达连续浸泡后的3倍左右.在连续浸泡和干湿循环环境中,LSECC抗氯离子侵蚀性能均优于钢纤维混凝土,尤其在干湿循环环境中,LSECC抗氯离子侵蚀能力更为突出.     

干湿循环和粉煤灰掺量对混凝土氯离子结合能力的影响

用自然扩散法测定了混凝土中的总氯离子和自由氯离子浓度,计算了粉煤灰混凝土氯离子结合能力,研究了粉煤灰掺量、干湿循环次数对混凝土氯离子结合能力的影响。结果表明:随粉煤灰掺量的增加,混凝土对氯离子的结合能力趋势是先升后降;混凝土的氯离子结合能力随干湿循环次数的增加而增大;粉煤灰掺量与干湿循环次数对混凝土氯离子结合能力是不存在耦合作用。因此,在盐湖地区的混凝土结构,建议选用掺加30%的粉煤灰混凝土。     

矿物掺合料对氯离子扩散系数的影响

采用宏观试验和微观试验相结合的方法,研究了矿物掺合料对混凝土氯离子侵蚀的影响。采用氯离子含量快速测定仪测试混凝土中自由氯离子和总氯离子质量分数分布,通过电通量法和RCM法测定氯离子扩散系数,利用压汞法测试分析掺合料混凝土孔结构的演变规律。结果表明:氯离子侵蚀初期,混凝土内部氯离子质量分数增长较快,侵蚀后期增长变得缓慢;单掺18%矿渣、单掺15%粉煤灰以及双掺15%粉煤灰与18%矿渣都有效地降低了混凝土内部自由氯离子质量分数和总氯离子质量分数;不掺粉煤灰与矿渣、单掺粉煤灰、单掺矿渣和双掺粉煤灰与矿渣4种混凝土的电通量与其扩散系数符合由大到小的顺序,即4种混凝土的扩散性能依次递减;氯离子侵蚀对混凝土孔结构的影响较小,相比较而言,双掺粉煤灰与矿渣的混凝土孔结构最好,单掺矿渣次之,而不掺粉煤灰与矿渣则最差。     

持续荷载和环境耦合作用下钢筋混凝土抗氯盐侵蚀试验研究

沿海混凝土结构长期处于持续荷载和侵蚀环境的耦合作用中。试验设计可持续施加拉/压应力的加载装置,对13根混凝土梁施加不同等级的荷载;同时对受力状态下的混凝土梁进行模拟海水干湿循环的侵蚀。通过试验,研究不同等级荷载和氯盐侵蚀耦合作用下混凝土梁抗氯盐侵蚀性能的变化规律。试验结果表明:(1)通过在梁的受压、受拉侵蚀面浇筑水池,以取水注水的方式来模拟干湿循环可以有效防止盐水对持荷装置的侵蚀,可使试验梁受力更稳定;(2)以施加荷载的大小占极限荷载的比例记做荷载水平λ。当λ=0.3时,受拉区混凝土开裂,各条裂缝最大宽度为0.04 mm,此时裂缝处氯离子浓度与不受力无裂缝混凝土内部氯离子浓度相近;当裂缝最大宽度为0.08 mm时,同深度处氯离子浓度较小幅度增加,影响氯离子传输速率的临界荷载裂缝宽度为0.04 mm。随着λ的增加,受拉区各位置氯离子浓度呈非线性增大,且距离裂缝越近,同深度处氯离子浓度越大;(3)λ<0.45时,混凝土梁受压区氯离子浓度随着荷载水平的增大而减小,当λ>0.45时,受压区氯离子浓度随着荷载水平的增大而增大;在压应力作用下,影响氯离子传输速率的临界λ=0.45。研究表明,荷载和氯盐侵蚀耦合作用对钢筋混凝土结构耐久性能具有巨大的危害,尤其是荷载裂缝处的氯盐侵蚀,实际工程中应采取相关措施加以防范。     

粉煤灰混凝土的氯离子结合性能

采用干湿交替方式研究了粉煤灰混凝土的氯离子结合性能,得到了混凝土中自由氯离子含量和总氯离子含量的分布,探讨了粉煤灰对氯离子结合性能的影响,分析了氯离子结合性能随深度的变化规律.结果表明:粉煤灰的掺入提高了混凝土中的结合氯离子含量,但粉煤灰混凝土的氯离子结合率和相对氯离子结合系数均低于未掺粉煤灰混凝土,且两者均随着粉煤灰掺量的增加呈降低趋势;混凝土中结合氯离子含量随深度的增加呈先降低再升高的趋势;氯离子结合能力随深度的增加呈上升趋势并逐渐趋于平稳.     

恒定气候环境下表面裂缝对混凝土内部湿度响应的影响

为了研究开裂混凝土内部微环境与外部环境的湿度响应关系,通过人工模拟恒定气候环境,开展了不同裂缝工况下混凝土内部湿度响应试验,并考虑了不同水灰比和不同粉煤灰掺量的影响;提出了考虑表面裂缝影响的混凝土等效湿气扩散系数计算公式,建立了恒定气候环境下带表面裂缝混凝土内部湿度响应预测模型,并验证了模型的可行性.结果表明:有裂缝混...     

粉煤灰高性能混凝土氯离子渗透性研究

通过试验研究不同强度等级C30、C45、C60粉煤灰高性能混凝土的氯离子扩散系数,分别研究不同粉煤灰品质(包括II、I级粉煤灰及10%、20%、30%、40%掺量)情况下粉煤灰高性能混凝土的氯离子扩散系数,并研究了I级粉煤灰掺量为15%不同强度等级引气混凝土的氯离子扩散系数。分析了粉煤灰品质及掺量对混凝土强度及氯离子扩散系数的影响,并与未掺粉煤灰的普通混凝土进行对比。最后根据试验数据回归了粉煤灰高性能混凝土抗压强度与氯离子扩散系数间的对应关系。     

昌吉- 古泉±1100kV 特高压直流输电线路甘肃段基础混凝土耐久性试验研究

为研究多种因素作用下输电线路基础混凝土的耐久性变化规律,通过电通量法、快速冻融法和硫酸盐干湿循环腐蚀,测试了不同混凝土的抗氯离子渗透性、抗冻性和抗硫酸盐腐蚀性。试验结果表明:水胶比越大的混凝土,其抗氯离子渗透性越差,随着龄期的增长,混凝土抗氯离子渗透性有一定的提高,且提高幅度与粉煤灰掺量正相关;C30混凝土在冻融循环过程中,发生酥松破坏,抗冻等级仅能达到F150,其余混凝土抗冻等级能达到F200,且破坏程度随着混凝土强度的提高而降低;在硫酸盐干湿循环作用下,不同强度等级的混凝土的抗压强度都遵循着先提高后降低的趋势。但强度转变所对应的干湿循环次数不同,强度等级越高的混凝土出现的越晚。     

引气混凝土的抗碳化性能研究

分别研究了不同浆骨比、含气量和水胶比情况下,掺入粉煤灰后高耐久性混凝土的抗碳化性能和抗氯离子渗透性能。研究结果表明:碳化深度随粉煤灰掺量的增加而增大;氯离子扩散系数随粉煤灰掺量的增加而减小,当粉煤灰掺量超过一定掺量时氯离子扩散系数又随粉煤灰掺量的增加而增加。碳化深度、氯离子扩散系数随含气量增加而减小,而当含气量大于4%时,碳化深度、氯离子扩散系数又随含气量的增加而增大;碳化深度、氯离子扩散系数随浆骨比(32.5/67.5至37.5/62.5)的增大而增大;水胶比越小的抗碳化性能越好、氯离子扩散系数越小。     

掺活化湿排粉煤灰混凝土性能试验研究

本文采用石灰预处理工艺处理低等级湿排粉煤灰作混凝土的掺合料,发现其配制的混凝土强度超过同掺量的普通二级干灰配制的混凝土强度。通过研究掺活化湿排粉煤灰的混凝土的抗冻性能、收缩性能、抗氯离子渗透性能,发现其耐久性能良好。处理后的粉煤灰可作为优质的混凝土掺合料。     

长龄期粉煤灰混凝土氯离子扩散系数的试验研究

通过电导率法研究了水胶比、骨料含量、粉煤灰掺量和龄期对混凝土氯离子扩散系数的影响。测试结果表明,混凝土氯离子扩散系数随着水胶比的减小或骨料含量的增大而减小。粉煤灰的掺入显著增大了混凝土的抗氯离子渗透能力,最佳掺量为30%。从龄期的影响看,540 d内的混凝土氯离子扩散系数表现出显著减小的趋势,当龄期从540 d增加到1800 d时,混凝土氯离子扩散系数几乎维持不变。     

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.