混凝土强度等级对全珊瑚海水钢筋混凝土梁抗剪性能的影响

通过对全珊瑚海水钢筋混凝土梁(coral aggregate reinforced concrete beam, CARCB)和普通钢筋混凝土梁(ordinary aggregate reinforced concrete beam, OARCB)进行斜截面抗剪性能试验,研究了混凝土强度等级对CARCB的裂缝发展、破坏形态、跨中变形及抗剪承载能力的影响,建立了弯矩-跨中挠度、挠度-梁长、荷载-最大裂缝宽度的关系,探讨了CARCB抗剪承载力(Vcs)的计算模型.结果表明:随着混凝土强度等级的提高, CARCB正截面开裂荷载(Vcr)、斜截面Vcr和Vcs均逐渐增大.不同混凝土强度等级的CARCB,其裂缝宽度均随着荷载的增大而增长,加载初期,在梁跨中附近出现正截面弯曲裂缝,裂缝宽度开展非常缓慢,随着荷载的增加,在支座向集中力作用点处出现斜裂缝,斜裂缝宽度迅速增大,最终导致梁破坏.在C60的CARCB中采用有机新涂层钢筋能有效抑制钢筋锈蚀.最后,综合考虑箍筋锈蚀和高强珊瑚混凝土(coral aggregate concrete, CAC)的影响,提出了更加合理的CARCB抗剪承载力计算模型.     

不同措施对热带海洋砼结构服役寿命的影响

海工钢筋混凝土结构由于长期受到海洋盐雾大气、浪溅与潮汐、高温等环境因素作用,大量氯离子侵入混凝土中,致使结构中的钢筋严重锈蚀,从而使混凝土结构难以达到50年的设计寿命要求.本文基于修正的氯离子扩散理论与可靠度理论,通过南海实际工程来探讨一些结构措施和附加措施对海工混凝土服役寿命的影响.结果表明:增大结构的保护层厚度能有效延长结构的服役寿命.对混凝土结构施加一定的附加防护措施,也能够有效地延长混凝土结构在热带海洋环境下的服役时间.最有效的附加防护措施是采用不锈钢钢筋,但是价格太高而应用受限,比较适用的是硅烷外涂或者使用阻锈剂,但对于一维结构而言仅仅使用其中一种并不能保证结构50年的设计寿命.     

南海海域混凝土结构的钢筋锈蚀特征

为了探究热带海洋环境下混凝土结构的钢筋锈蚀现状,对中国南海岛礁珊瑚混凝土结构和普通混凝土进行现场调研与测试,研究了混凝土结构的钢筋锈蚀率、锈蚀钢筋强度与变形的规律以及钢筋锈蚀率与钢筋表面自由氯离子含量之间的关系.结果表明:在南海岛礁工程中,多风、高温、潮湿的海洋环境对钢筋混凝土结构具有很强的腐蚀破坏作用,钢筋锈蚀率较大,其主要破坏特征为混凝土保护层胀裂、剥落、垮塌、露筋、钢筋锈蚀等,钢筋锈蚀以坑蚀为主;随着钢筋锈蚀率的增大,锈蚀钢筋的屈服强度逐渐降低,锈蚀钢筋的屈强比也呈下降趋势.普通混凝土结构因氯离子扩散导致的钢筋起锈时间不足22~25a;不同暴露区域对钢筋锈蚀率的影响规律是浪溅区水下区大气区.     

层合非圆截面柱壳的非线性振动分析

在Timoshenko-Mindlin假设和Donnell型板壳理论基础上研究了层合非圆截面柱壳的非线性振动,得出了考虑剪切变形和面内转动惯量影响的层合非圆截面柱壳的一般非线性运动控制方程。对两端夹支椭圆截面柱壳,假设其振动形式解,用迦辽金法得到一组关于时间函数的非线性微分方程,以谐波平衡法求解,给出了数据计算结果,并就圆柱壳结果和已有文献作了比较。     

混凝土外加剂与碱式硫酸镁水泥适应性

研究了普通混凝土减水剂与碱式硫酸镁水泥(MOSC)的适应性,通过消泡剂复配改善M OSC体系的力学性能.采用X射线衍射、扫描电子显微镜分析混凝土外加剂对M OSC力学性能、水化产物和微观结构的影响.实验结果表明,三聚氰胺(SM)、萘系(FDN)、氨基磺酸盐(ASP)和脂肪酸磺酸盐(SAF)均对MOSC产生减水效果,减水率分别为8. 02%,12. 35%,16. 12%和11. 77%.但减水剂会降低M OSC力学性能,FDN-M OSC体系1,28 d抗压强度分别为基准试样的64. 5%和80. 5%.消泡剂能够有效提高MOSC及减水剂-MOSC体系的早期强度,减少减水剂-MOSC体系的后期强度损失.单掺消泡剂A10-MOSC体系1,28 d抗压强度分别为基准试样的132. 7%和95. 7%,减水剂和消泡剂复合FDN-NXZ-MOSC体系1,28 d抗压强度分别为基准试样的120. 8%和90. 3%.普通混凝土外加剂没有改变MOSC水化产物组成,消泡剂能够有效提高MOSC和减水剂-MOSC体系的力学性能.     

混凝土的抗酸雨腐蚀性及其机理研究

为了考察混凝土建筑在酸雨环境腐蚀下的耐久性问题,研究不同配合比的混凝土材料在酸雨侵蚀作用下的抗压强度、抗折强度和抗冲击性等性能,通过X射线衍射(XRD)、压汞测孔法(MIP)、扫描电镜和能谱仪(SEM-EDS)等测试方法,从粉煤灰、膨胀剂、聚丙烯纤维的作用机理入手,研究了侵蚀前后混凝土试块中水化产物微观结构及内部孔结构特征的变化.结果表明,聚丙烯纤维粉煤灰膨胀混凝土的抗酸雨腐蚀性效果最佳.基准混凝土水化产物在酸雨介质侵蚀下易转换为石膏和SiO2·nH2O,而聚丙烯纤维粉煤灰膨胀混凝土结构致密,有害孔显著减少,可有效阻碍酸雨介质侵蚀作用.     

基于钢筋锈蚀时变模型的氯氧镁水泥钢筋混凝土初裂时间

针对氯氧镁水泥混凝土中氯离子含量较高的问题,通过电化学试验研究了氯氧镁水泥混凝土中钢筋锈蚀速率的时变模型,并结合钢筋腐蚀电流密度以及理论模型,对氯氧镁水泥混凝土中钢筋的初始锈蚀时间和混凝土开裂时间进行预测.研究结果表明:裸露钢筋(S1)锈蚀速率符合幂函数型时变模型,BNC~水性涂层钢筋(S2)、Zintek涂层钢筋(S3)、Dacromet涂层钢筋(S4)和Geomet涂层钢筋(S5)锈蚀速率均符合对数型时变模型,Magni涂层钢筋(S6)锈蚀速率符合指数型时变模型.钢筋腐蚀电流密度限值可以作为氯氧镁水泥混凝土中钢筋初始锈蚀时间计算标准.S1,S2,S4和S6开始测试时已锈蚀,S3的初始锈蚀时间为1 115 d,S5的初始锈蚀时间为2 760 d;与S1相比,S2,S3,S4,S5和S6的混凝土开裂时间分别延迟了345,2 127,192,3 745和1 877 d,验证了氯氧镁水泥混凝土中涂层钢筋应用的可行性、长期稳定性和有效性.     

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。     

三维编织钢纤维增强渍浆混凝土准静态力学性能

为了优化钢纤维混凝土的各项力学性能,设计优选了大流动性细粒混凝土与长度为70mm、长细比达93.3的长钢纤维,采用三维钢纤维编织技术与渍浆纤维混凝土施工工艺,成功制备出钢纤维体积率Vf为5%和10%的三维编织钢纤维增强渍浆混凝土试件(3D-BSFC).采用微机控制电液伺服万能试验机对基体强度为C50的试件进行了准静态3种低应变率(10-6/s,10-4/s及10-2/s)下的单轴压缩试验,测出了应力-应变全曲线、强度、压缩韧性以及弹性模量,研究了其受压力学特性及钢纤维掺量和应变率对基本力学性能的影响规律.结果表明,高掺量三维正交钢纤维对基体混凝土的强度提高最高达3倍以上,同时改善其变形能力,使韧性增强最高达3.87倍;在较低应变率状态下,强度和弹性模量随着应变率的增大而增大,但增长幅度不大.