干湿循环下氯盐对现浇混凝土硫酸盐

盐渍土地区地表及地下现浇混凝土结构往往遭受多离子 干湿交替的复合侵蚀作用.利用室内试验条件模拟实际工程中地下现浇混凝土结构复合侵蚀过程.测定了试件的尺寸、质量、抗压强度变化及硫酸盐在不同深度的分布情况,进一步采用SEM（扫描电子显微镜）、XRD（X射线衍射）及EDS（电子能谱测试）观察了混凝土试样微观结构及物相变化,并对比和分析了干湿循环条件下氯盐对硫酸盐在现浇混凝土中扩散规律的影响.结果发现,干湿及氯盐影响下现浇混凝土硫酸盐侵蚀更为剧烈,干湿条件下复合侵蚀的混凝土试样在腐蚀后期强度显著降低,氯盐影响下现浇混凝土中硫酸盐的扩散和积累速度更快.研究表明,干湿交替下氯盐对硫酸盐腐蚀存在协同加速效应,氯盐促进了硫酸盐在现浇混凝土中的扩散及积累.     

干湿循环下氯盐对现浇混凝土硫酸盐腐蚀劣化及扩散影响

盐渍土地区地表及地下现浇混凝土结构往往遭受多离子-干湿交替的复合侵蚀作用.利用室内试验条件模拟实际工程中地下现浇混凝土结构复合侵蚀过程.测定了试件的尺寸、质量、抗压强度变化及硫酸盐在不同深度的分布情况,进一步采用SEM(扫描电子显微镜)、XRD(X射线衍射)及EDS(电子能谱测试)观察了混凝土试样微观结构及物相变化,并对比和分析了干湿循环条件下氯盐对硫酸盐在现浇混凝土中扩散规律的影响.结果发现,干湿及氯盐影响下现浇混凝土硫酸盐侵蚀更为剧烈,干湿条件下复合侵蚀的混凝土试样在腐蚀后期强度显著降低,氯盐影响下现浇混凝土中硫酸盐的扩散和积累速度更快.研究表明,干湿交替下氯盐对硫酸盐腐蚀存在协同加速效应,氯盐促进了硫酸盐在现浇混凝土中的扩散及积累.     

盐害环境钢筋混凝土井壁腐蚀机理与类型研究

钢筋混凝土井壁的耐久性研究对井壁的安全运行意义重大。文章在调查的基础上提出了井壁周围的地下水中含有的盐害离子的种类,分析了混凝土的化学成分,研究硫酸盐、碳酸盐腐蚀混凝土的机理及类型;研究氯盐腐蚀钢筋与混凝土的类型与危害。结果表明盐害离子对钢筋混凝土井壁极具腐蚀性,是井壁耐久性的隐患。     

抗盐渍土侵蚀混凝土的工程实践与试验研究

通过盐渍土对建筑物混凝土及钢筋混凝土的腐蚀情况调查、工程实践及试验研究,结合现有防腐效果,提出新的防腐处理措施,来解决目前青海高原地区建筑物受盐渍土强烈腐蚀的问题。     

近海混凝土结构氯盐危害机理及其耐久性控制的探讨

近海地区受到浓重的盐雾作用,混凝土构件遭受盐害破坏严重。而当前我国东南沿海地区正加快进行基础设施建设,其工程的结构设计使用年限较长,各项工程混凝土结构耐久性要求较高,对近海地区混凝土结构的盐害机理研究及其耐久性控制十分必要。本文针对近海盐雾环境对混凝土结构侵入腐蚀的特点,通过对氯盐危害机理的分析,探索控制和提高混凝土结构耐久性的措施。     

青海氯盐渍土地区半埋混凝土耐久性研究

文章在现场调查的基础上,针对青海察尔汗盐湖至格尔木高速公路上使用的混凝土进行氯盐快速腐蚀试验和氯离子测试实验。试验结果表明:混凝土相对动弹性模量先上升后下降;混凝土吸附区氯离子的分布规律为先随着距表层距离的增加而增加,在0.75cm处达到最大值,之后随着距表层距离的增加而下降。结合半埋状态下混凝土各部位和周围盐渍土之间的离子交换传输机理,以及氯离子的腐蚀机理,对半埋混凝土状态下钢筋混凝土的使用寿命进行了预测。结果表明:半埋状态下混凝土和周围盐渍土之间的离子交换机理是外部"蒸发-浓缩"和毛细管吸附,内部为扩散;氯离子在半埋混凝土靠近表层处浅层区域的传输机理主要是毛细管吸入,深层区域为扩散;钢筋混凝土腐蚀的主要原因是氯离子使钢筋表面钝化膜破坏,形成腐蚀电池并产生孔蚀,随着铁锈体积增大,导致混凝土保护层开裂。最后,研究得出的青海氯盐渍土地区的半埋钢筋混凝土使用寿命和钢筋保护层厚度之间的关系与调查结果基本一致,说明了文中的寿命预测方法的合理性。     

铁路钢筋混凝土桥梁结构混凝土氯盐病害

基于严重病害的既有铁路钢筋混凝土桥梁的检测实践,通过对典型病害构件(桥面板、盖梁、梁体、墩等)混凝土的试验测试分析,研究了实际服役环境条件下铁路钢筋混凝土桥梁氯盐侵蚀破坏特征,调查了混凝土中氯离子迁移特性和分布,以及相应混凝土中的碱含量、pH值的变化规律.结合微观结构分析,进一步对铁路钢筋混凝土桥梁的氯盐破坏机理及其微观结构特征进行了深入探讨.研究结果表明:氯化钠盐溶液在该结构混凝土中的迁移速度非常快且发生了物理结晶作用;氯化钠盐溶液的侵入引起了混凝土中碱含量的明显增加和pH值的降低.混凝土内部孔结构发生了明显粗化.研究结果可为既有铁路钢筋混凝土桥梁氯盐病害的整治与修复提供科学依据和技术支持.     

混凝土内修正的氯离子运移模型及耐久性分析

基于Fick第二定律,建立了混凝土内综合考虑扩散、电场迁移与结合作用的氯离子运移耦合模型,并通过已有试验数据对模型进行验证。以南通盐渍土环境为例,运用Comsol Multiphysics软件分析盐渍土内混凝土中氯离子的运移机制以及混凝土内氯离子随时间和空间的分布,研究不同强度等级的普通硅酸盐水泥混凝土和粉煤灰混凝土抗氯盐侵蚀的能力。结果表明:盐渍土腐蚀环境下,普通硅酸盐水泥混凝土结构仅靠提高混凝土强度和保护层厚度不能满足高耐久性要求,采用粉煤灰混凝土能延长结构使用年限;在保证使用年限为100 a的前提下,建议南通盐渍土环境中的钢筋混凝土结构采用粉煤灰混凝土,强度等级为C30、C40、C50和C60的混凝土结构保护层厚度分别为55 mm、50 mm、45 mm和40 mm。     

荷载-环境耦合作用下钢筋混凝土柱退化过程分析

针对荷载与环境因素耦合作用下钢筋混凝土柱承载性能退化及柱截面应力重分布问题,以受轴压荷载和硫酸盐、氯盐侵蚀耦合作用的钢筋混凝土柱为研究对象,根据硫酸盐侵蚀混凝土损伤机理,建立了基于Kent-Park模型的混凝土腐蚀损伤本构模型。基于氯盐导致的钢筋锈蚀机理,给出了混凝土内锈蚀钢筋有效截面积的计算公式。最后,采用纤维网格法建立了荷载与硫酸盐、氯盐耦合作用下钢筋混凝土柱承载力和柱截面应力的计算方法,并进行了数值分析。结果表明,在荷载-环境耦合作用过程中,钢筋混凝土柱承载力逐渐减小,且柱截面应力发生了重分布现象,钢筋和未腐蚀混凝土的应力随腐蚀时间的增加而增大,而腐蚀后的混凝土应力由表及里逐渐增加。     

盐渍土腐蚀机理与防腐措施分析

盐渍土是内陆和沿海地区分布广泛的特殊土,盐渍土对公路具有严重的腐蚀性,致使盐渍土地区的公路服务能力严重滞后于非盐渍土地区,严重制约了当地经济的发展.以连云港滨海相盐渍土环境中的公路构筑物腐蚀为例,系统分析盐渍土的分类、腐蚀特性、腐蚀机理和防腐措施,指导盐渍土地区构筑物的防腐蚀设计和施工.     

混凝土防盐腐蚀措施的探讨

为了解决建筑物、构筑物及大型桥梁在强盐渍土、盐湖地区的桩基混凝土腐蚀问题,通过分析目前混凝土防腐蚀常用的措施,包括提高混凝土自身性能、加大结构断面尺寸、加强施工防护、包裹隔离、表面涂层、阴极保护,对这些措施的适用范围进行探讨,研究土工布袋及大直径袋装混凝土灌注桩的防腐机理及在防盐蚀方面的效果,并在混凝土试件中内掺、外涂XYPEX防水材料,然后通过卤水浸泡、干湿循环,对XYPEX防水材料的防盐蚀试验研究结果进行分析。研究表明:混凝土常用防盐蚀措施均具有一定的适用局限性,并且不太适合强盐渍土及对承载力要求较高的大型桥梁;大直径袋装混凝土灌注桩是解决桩基承载力要求较高的大型桥梁桩身混凝土防盐蚀新的尝试;XYPEX防水材料对防止混凝土在强盐渍土、盐湖地区盐蚀有一定的效果。研究结果可为不同环境下的新建建筑物、构筑物及大型桥梁采用何种防盐蚀措施提供参考。     

盐渍地区抗腐蚀混凝土耐久性试验研究

研发了适用于西北盐渍地区特殊地质水文环境的掺有粉煤灰和高效减水剂的耐腐蚀双掺混凝土.在实验室对混凝土的抗腐蚀、抗渗、抗碳化、抗冻融性能进行了试验,并在盐渍地区对混凝土的抗腐蚀和抗渗性能进行了现场试验.通过试验得出了粉煤灰掺量与各混凝土耐久性能指标之间的关系.在混凝土中掺加粉煤灰和减水剂的方法能够改善混凝土抗硫酸盐腐蚀的性能和抗渗性能,但掺加粉煤灰对混凝土的抗碳化性能有不利影响;这种配方也使混凝土的抗冻性能变差.经综合考虑,推荐在盐渍地区使用粉煤灰掺量为40%的双掺混凝土,使各项耐久性指标都较高.     

基于冻融作用的固化硫酸盐渍土-混凝土界面力学行为

冻融作用下固化盐渍土强度发生劣化并影响土体与结构的相互作用。鉴于此，开展了不同固化剂对硫酸盐渍土力学特性的影响研究并得知石灰+硅灰双掺改良效果显著；在此基础上，探索了石灰-硅灰双掺固化剂、含盐量、冻融次数等因素对非饱和固化硫酸盐渍土-混凝土接触面力学性能的影响。结果表明， 石灰-硅灰固化硫酸盐渍土与混凝土界面内摩擦角随着冻融循环次数的增加先增大后减小再增大，黏聚力随着冻融次数的增加逐渐减小，接触面抗剪强度随着冻融次数的增加先增加后逐渐减小并趋于稳定；在相同的冻融次数下，接触面的内摩擦角及黏聚力均随着含盐量的增大先增大后减小，两者含盐量阈值分别为3%和2%。在本试验范围内，5%石灰+10%硅灰对含盐量为2%~3%的硫酸盐渍土改良效果较好；冻融前后，固化盐渍土-混凝土接触面剪应力-剪切位移曲线分为四个阶段：弹性变形阶段、强化阶段、软化阶段及流动阶段。     

盐湖地区钢筋混凝土结构使用寿命的预测模型及其应用

根据Fick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，建立了用于预测混凝土使用寿命的氯离子扩散理论模型，用暴露于青海盐湖地区的C20和C40混凝土立方体试件对理论模型进行了实验验证，用在青海盐湖地区实际运行19a的钢筋混凝土结构对理论模型进行了工程验证，结果表明，本文理论模型的预测值与实测值非常吻合，而Fick第二扩散定律与实测值明显不符，此外，运用本文理论模型预测普通钢筋混凝土电杆在盐湖地区的使用寿命仅1．2a，而抗腐蚀钢筋混凝土电杆的使用寿命能够达到50a以上。     

近海大气环境下RC结构钢筋锈蚀程度预测

钢筋锈蚀是影响近海大气环境下RC结构使用寿命的重要因素之一。为研究近海大气环境下混凝土碳化与氯离子侵蚀双重作用对钢筋锈蚀的影响,对沿海地区不同龄期钢筋混凝土结构进行了工程实测,包括混凝土抗压强度、碳化深度、钢筋表面氯离子浓度及锈蚀深度。基于实测结果,拟合得到了混凝土碳化深度与抗压强度间的关系模型,建立了同时考虑混凝土碳化深度与钢筋表面氯离子浓度的钢筋锈蚀深度预测模型。在此基础上,利用Abaqus分析软件对不同龄期、轴压比的RC框架柱进行了损伤塑性分析,得到了锈蚀RC框架柱抗震性能随服役龄期与轴压比的变化规律。     

钢筋锈蚀作用下盾构隧道结构损伤劣化性能

在长期的水土荷载和侵蚀性物质联合作用下，盾构隧道钢筋混凝土衬砌结构会经历腐蚀-损伤-劣化过程而逐渐失效，导致服役性能大幅降低。本文引入内聚力模型（CZM）及混凝土塑性损伤模型（CDP），建立考虑钢筋混凝土间粘结滑移的盾构隧道衬砌锈蚀三维数值模型。综合考虑钢筋锈蚀引起的自身力学劣化、混凝土有效截面损失及钢筋混凝土粘结性能退化等因素，分析了围岩水土荷载和钢筋锈蚀耦合作用下衬砌结构形变、损伤演变规律和整体结构劣化特征。研究表明：1）锈蚀作用导致衬砌结构刚度降低，大大加深了衬砌结构的变形程度。锈蚀造成衬砌结构不同部位的刚度损失不同，反映了锈蚀作用下衬砌结构损伤的差异性。2）衬砌结构的围岩侧与临空侧损伤差异较大。相同锈蚀率下，衬砌受压侧受到挤压作用，限制裂缝的发展，导致受压侧损伤很小。3）在锈蚀过程中隧道衬砌结构拱顶弯矩不断减小，拱顶损伤不断加深，损伤区域逐渐扩展，截面刚度损伤最显著。4）衬砌结构自身性能不断劣化，出现内力重分布。衬砌结构的裂缝多出现在围岩侧。研究成果可为隧道衬砌结构服役性能的评估提供参考。     

近场地震作用下锈蚀钢筋混凝土桥墩的IDA分析

利用锈蚀钢筋混凝土柱的滞回试验结果,验证钢筋混凝土构件中锈蚀模型的正确性;利用钢筋混凝土框架的振动台试验结果,验证用OPENSEES程序进行钢筋混凝土结构非线性动力分析的可行性.在此基础上,从PEER地震数据库中选取了30条地震记录,采用OPENSEES建立弹塑性有限元动力分析模型,对钢筋锈蚀的钢筋混凝土桥墩在远场地震、近场非脉冲地震和近场脉冲地震作用下的性能进行非线性时程分析,研究桥墩柱在三类地震作用下的反应,以及钢筋锈蚀对结构地震响应的影响.针对近场脉冲地震对结构进行增量动力分析(Incremental dynamic analysis,IDA),得到结构的IDA曲线和近场地震作用下钢筋锈蚀对结构抗震性能的影响.分析结果表明,在考虑钢筋锈蚀因素时,近场脉冲地震对结构抗震性能影响最为显著,在结构抗震设计中应引起注意.