硫酸盐环境下基于COMSOL混凝土损伤劣化模型

结合Fick第二定律和修正Davis方程,建立多离子耦合作用下混凝土在硫酸盐纯浸泡环境中离子扩散数值模拟过程,并通过化学平衡建立离子和腐蚀产物之间的定量关系,最终得到简化的硫酸盐纯浸泡模型.利用Matlab和COMSOL Multiphysics实现硫酸根离子扩散模型的建立,以时间为自变量,通过设置温度、浓度等初始条件...     

氯盐对受硫酸盐腐蚀混凝土性能的影响

通过单一氯盐环境、单一硫酸盐环境以及氯盐和硫酸盐共同环境中混凝土的浸泡腐蚀试验,测试了不同腐蚀环境中混凝土抗压、抗折强度随浸泡时间的变化规律,采用XRD方法对各腐蚀环境中的腐蚀产物进行分析,研究腐蚀环境中氯盐的存在对受硫酸盐腐蚀混凝土性能的影响.结果表明,氯盐的存在可延缓混凝土的硫酸盐损伤进程,氯盐浓度越高,延缓效果越...     

受硫酸盐腐蚀的锈蚀型钢混凝土梁抗弯刚度研究

型钢混凝土梁可能同时出现型钢锈蚀、混凝土受硫酸盐腐蚀的情况,为了研究此情况下的适用性问题,进行了四种不同情形(硫酸根离子浓度为0%、3%、6%、10%;型钢因锈蚀引起的失重率分别为0%、12%、28%、36%)下型钢混凝土梁受弯变形性能的试验研究。对各型钢混凝土梁进行了三分点处的集中加载,测得跨中挠度-荷载曲线与挠曲线,分析了延性性能的变化。结果表明,当混凝土受硫酸盐腐蚀及型钢锈蚀程度逐步加深时,跨中挠度-荷载曲线的非线性段逐步提前出现,梁的延性逐步增大,极限挠度值逐步降低,梁的抗弯刚度B_s也下降。进一步分析了出现这些规律的主要原因,并基于跨中挠度-荷载关系获得了梁短期抗弯刚度B_s的确定方法,可用于适用性中变形条件的验算。     

早龄期受硫酸盐侵蚀下的混凝土分层腐蚀模型

为研究早龄期受硫酸盐侵蚀下混凝土的损伤劣化规律,本文采用压汞法（MIP）测定了清水环境和硫酸盐环境下不同腐蚀龄期混凝土试样的孔隙率,利用分光光度法测定了混凝土中硫酸根离子的分布,并测试了不同腐蚀龄期混凝土的超声波声速值。结果表明：清水组中混凝土的孔隙率先降低后逐渐趋于一个定值,硫酸钠溶液中混凝土的孔隙率则先降低后增加;混凝土超声波声速值的变化规律与孔隙率的变化规律呈负相关性。最后,结合硫酸根离子的分布规律和Fick第二定律,建立了腐蚀混凝土分层理论计算模型,并利用混凝土密实速率系数评估了混凝土的损伤劣化进程。     

碱矿渣陶粒混凝土密实性及硫酸盐腐蚀试验

通过孔结构、抗渗性和硫酸盐腐蚀试验,研究碱矿渣陶粒混凝土的密实性以及受硫酸盐腐蚀混凝土的退化性能.研究结果表明,对于同种骨料,碱矿渣混凝土的密实性优于普通混凝土;对于同种水泥,陶粒混凝土的电通量较高,其密实性比砾石混凝土的差.混凝土在硫酸盐溶液中浸泡会使混凝土强度先提高再降低,但碱矿渣混凝土强度下降幅度比普通混凝土的小,且碱矿渣陶粒混凝土的下降幅度比碱矿渣砾石混凝土的小.碱矿渣陶粒混凝土具有较好的耐硫酸盐腐蚀能力.     

氯盐、硫酸盐溶液长期腐蚀下混凝土组成的生态控制

为解决材料与腐蚀溶液的相适应性,用3.5%NaCl溶液、3.5%NaCl与5.0%Na2SO4两种不同的腐蚀溶液对掺有不同工业废渣的生态混凝土进行长期浸泡,测试矿物掺合料含量的变化对混凝土依时扩散系数的影响.以混凝土的服役寿命为目标,确定混凝土中矿物掺合料的最佳掺量.结果表明,材料的种类和掺量以及腐蚀溶液的变化对混凝土服役寿命具有非常显著的影响,矿物掺合料掺量可以用3次多项式进行材料参数的表征;在腐蚀溶液相同,且当掺量均为30%时,粉煤灰混凝土的抗氯离子能力好于矿粉混凝土的抗氯离子能力;在3.5%NaCl溶液中,选用30%粉煤灰混凝土抗氯离子侵蚀能力较好;在3.5%NaCl和5.0%Na2SO4复合溶液中,选用30%粉煤灰和20%矿粉复掺的混凝土更能使混凝土结构耐久.     

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.     

废弃橡胶颗粒对减小混凝土硫酸盐侵蚀破坏的研究

在5%Na2SO4溶液的浸泡环境中,对硫酸盐侵蚀环境下掺加不同橡胶掺量混凝土试件的力学性能进行了研究。以抗压强度为衡量指标,探讨硫酸盐溶液侵蚀环境下不同橡胶掺量试件的力学性能。实验结果表明：适量掺入橡胶集料可以提高混凝土的抗压强度,改善混凝土的耐腐蚀性能。     

初始损伤对混凝土硫酸盐腐蚀劣化性能的影响

通过试验研究含初始损伤混凝土在硫酸盐腐蚀和干湿循环共同作用下的性能,分析了不同初始损伤程度混凝土随腐蚀时间的增加,其质量、超声波传播速度、强度、单轴压缩应力应变曲线以及声发射活动的变化,运用损伤力学对腐蚀损伤进行定量评价和参数拟合,基于声发射特性建立含初始损伤混凝土的腐蚀受荷损伤模型并进一步分析其损伤演化过程,借助环境扫描电镜与电子能谱技术观测分析受硫酸盐腐蚀作用初始损伤混凝土微结构的变化,揭示其损伤机理.试验结果表明,随着腐蚀时间的增加,不同初始损伤程度混凝土的质量、超声波传播速度和强度均呈先增大后减小,初始损伤程度增加会加速混凝土在腐蚀作用下物理力学性能的劣化,其影响存在阈值,分别以抗压强度、超声波速为损伤变量可以建立混凝土的腐蚀损伤劣化方程,并进一步得出不同损伤表达式间的函数关系;相同腐蚀时间下,初始损伤的增加使声发射活动减弱且产生明显的声发射的时间滞后;初始损伤下,基于声发射特性的混凝土损伤演化过程可分为初期压密阶段、损伤稳定演化阶段和损伤加速发展阶段3个阶段;初始损伤的增加使混凝土内部腐蚀反应更为活跃,微裂纹网络体系比无初始损伤状态下更加发达,呈现龟裂状延伸和扩展,进而改变了混凝土的宏观物理力学性质.     

混凝土抗硫酸盐侵蚀试验方法

为配合《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》(GBJ82-85)的修订工作,编制组对国内外混凝土抗硫酸盐腐蚀的研究和试验方法进行了充分的调研.对该调研分析报告进行梗概性介绍,旨在促进对外部硫酸盐侵蚀机制的了解和对混凝土试验方法标准的研究.列举了目前我国混凝土抗硫酸盐腐蚀研究的自然试验、室内加速试验以及浸泡方式对混凝土腐蚀性能的影响,并对中美两国相关试验方法标准作了对比.调查结果表明:我国广大地区混凝土受硫酸盐腐蚀现象普遍、问题严重.基于目前的研究现状和水平,室内加速腐蚀试验——全浸泡试验和干湿循环试验可为相关研究和实际工程提供参考依据.建议将这2种方法纳入《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》.     

修正的混凝土内硫酸根离子迁移模型研究

研究因硫酸盐侵蚀导致的混凝土密实,建立了基于Fick扩散方程的考虑混凝土孔隙填充和离子迁移时间依赖关系的硫酸根离子迁移模型。模型从已有试验数据中得到了较好验证。硫酸钠溶液环境下,运用Comsol Multiphysics软件模拟混凝土内硫酸根离子的运移,分析了离子在混凝土内随时间和空间的分布以及混凝土的破坏规律。研究表明:混凝土内的硫酸根离子浓度随时间增加逐渐增加,增速急剧降低;随离子侵入深度增加,逐渐降低。孔隙填充对离子随时间侵入的影响很大。考虑密实的混凝土内硫酸根离子含量明显较小。外界硫酸根离子浓度越高,混凝土内离子含量越大,含量随时间的增加差距增加,增幅变化不大。混凝土受硫酸盐侵蚀是逐渐从表面向内的开裂破坏。     

浅议混凝土硫酸盐侵蚀

本文介绍硫酸盐侵蚀,硫酸盐侵蚀机理和影响因素及防治措施。     

钢筋非均匀锈蚀引起混凝土保护层内裂分析

根据自然环境下保护层锈胀开裂前的钢筋锈蚀形态,将锈蚀层简化为半椭圆状的非均匀分布,从而建立了钢筋非均匀锈蚀理论模型。经过求解得到了混凝土中锈胀应力理论解,并与有限元计算结果对比,验证了理论解的精确性。根据理论解可知最大周向应力在水平轴上,因此锈蚀层的发展会首先引起保护层内部水平裂纹的产生。增加钢筋直径可有效减低锈胀应力,提高结构抗锈裂的能力。与均匀锈蚀理论模型对比结果表明:均匀锈蚀要远小于非均匀锈蚀条件下的临界锈蚀层厚度,均匀锈蚀的计算结果偏于保守。因此,对锈胀问题进行理论分析时,应采用更接近真实锈蚀形态的非均匀锈蚀模型。     

恒电流脉冲法研究钢筋在模拟混凝土孔溶液中的腐蚀行为

通过恒电流脉冲法研究了钢筋在不同pH值模拟混凝土孔溶液中的腐蚀行为.应用时间常数与双电层电容计算了钢筋的极化电阻.结果表明:钝化钢筋的时间常数大于活化腐蚀钢筋,钝化钢筋的双电层电容比活化腐蚀钢筋小;腐蚀末期较好的抗腐蚀能力证实了钢筋在CP模拟液(pH13·6)中形成的钝化膜比在CH模拟液(pH12·5)中更致密,耐蚀性更好,而在CN模拟液(pH11·0)中基本无法形成完整的钝化膜;SO2-4与SiO2-3加入CP模拟液能提高钢筋的极化电阻,钢筋表面形成了更致密的钝化膜,在腐蚀末期钢筋表现出了更好的耐蚀性.最后,比较了恒电流脉冲、线性极化及电化学阻抗谱所测的极化电阻与腐蚀电流密度,表明这三种电化学方法在测试钢筋腐蚀速率方面具有较好的相关性.     

盐湖地区混凝土的腐蚀和防治

总结了盐湖地区混凝土遭受侵蚀的三种主要方式 :溶解腐蚀、化学反应腐蚀和固相生成物体积膨胀腐蚀 ,研究了其腐蚀机理 ,给出了利用聚合物水泥混凝土防治腐蚀的方法 .聚合物水泥混凝土的使用不但提高了混凝土的强度、密度和韧性 ,而且减小了水泥石侵蚀的反应截面和通道 .     

硫酸盐腐蚀环境下沥青混合料耐久性能

针对国内外对硫酸盐腐蚀环境下沥青混合料耐久性能研究甚少的现状,采用干湿循环作用下不同质量分数(2.5%,5%和10%)Na2SO4溶液加速劣化试验,研究了沥青混合料在硫酸盐腐蚀介质中的马歇尔力学性能、高温稳定性和低温抗裂性的变化规律。试验结果表明:沥青混合料在硫酸盐腐蚀环境下的性能衰减较蒸馏水环境下更为严重,且沥青混合料的性能随硫酸盐浓度的增加呈降低趋势;SMA-13沥青混合料的耐硫酸盐侵蚀性优于AC-13沥青混合料;SEM微观分析表明,硫酸盐溶液较蒸馏水更易侵入沥青膜与集料界面,加速水损害,并在干燥环境中结晶膨胀,导致界面强度降低,这是沥青混合料各项性能衰减的主要原因。     

抗硫酸盐腐蚀-AAR-氯离子扩散耦合作用对混凝土性能影响研究

按照西宁火车站改造工程需要,为了研究混凝土总含碱量对混凝土在高浓度的碱作用下的物理力学性能劣化与失效规律,在6种混凝土配合比的基础上,按是否掺外加剂、含碱量为1.6％掺入NaOH和不掺入NaOH,共设计了12个试验配合比,分别在常温（20±1）℃和加温（40±2）℃的腐蚀溶液中进行了强度变化、质量变化、长度变化的测试和观察.结果表明：C50强度等级的混凝土配合比完全满足抗硫酸盐腐蚀-AAR-氯离子扩散的耦合作用下工程要求的各项性能指标.     

硫酸盐溶液中混凝土抗冻融干湿循环性能

研究了冻融干湿循环交替作用下,不同强度等级、不同含气量的混凝土在水中和7%硫酸钠溶液中的耐久性能.采用40mm×40mm×160mm试件直立半浸入介质进行干湿循环试验.结果表明:在冻融干湿交替作用下,混凝土在硫酸盐溶液中表面剥落较水中严重;引气后混凝土的质量损失和相对动弹模下降均减小;混凝土的抗压强度在几次循环后下降,且在硫酸盐溶液中的损失大于水中;非引气混凝土的抗压强度损失大于引气混凝土;试件上半部的抗压强度损失明显大于下半部.适量的引气可以极大地改善混凝土的抗冻融干湿循环性.