新老混凝土界面区氯离子传输特征与模型

为研究新老混凝土界面区氯离子传输的特征及模型，制作了不同水灰比搭配、不同界面凿毛深度的新老混凝土接合体试件，进行为期90 d的氯盐溶液干湿循环侵蚀试验.然后对各试件不同位置处的氯离子浓度进行测试，据此分析界面区氯离子传输特征，并结合相关文献中本体混凝土氯离子传输模型建立界面区氯离子传输模型.结果表明：界面区氯离子浓度明显高于两侧新老混凝土本体区域，氯离子传输存在典型的界面区效应；当新老混凝土水灰比相同且界面未凿毛时，界面区呈现出良好的对称性；而当水灰比不同或(和)界面凿毛时，界面区呈现出非对称性，界面区重心偏向水灰比较高的老混凝土一侧，且水灰比差距越大或(和)凿毛深度越大，界面区向老混凝土一侧的偏移也越多，同时界面区效应水平也越弱.通过与其他试验结果的对比，验证了界面区氯离子传输模型具有较好的适用性.     

干湿循环条件混凝土内氯离子输运试验拟合与分析

为了进一步揭示干湿循环条件下氯离子在混凝土中的输运机理,对比分析全浸泡和干湿循环两种条件下的已有试验数据,分开考虑浓度扩散作用和孔隙吸附作用,对混凝土内氯浓度的分布与侵入深度和侵蚀时间的关系进行拟合,得到氯离子浓度随时间和深度变化的经验公式.比较不同水灰比及掺粉煤灰混凝土的试验数据与公式计算数据,拟合情况较好.该式在传统扩散模型基础上引入了孔吸附作用,更符合工程实际多种因素共同作用的情况.     

盐冻耦合作用对掺CWCPM混凝土性能的影响及其机理分析

为研究建筑垃圾复合粉体材料(CWCPM)掺量、水灰比对小型混凝土预制构件抗冻性能的影响以及小型混凝土预制构件在不同盐溶液质量分数下的冻融损伤规律,借助XRD和压汞试验,对CWCPM改善混凝土抗冻性能的微观机理进行分析.分析结果表明:CWCPM提高了混凝土的抗冻性能,且存在最佳掺量30%;盐冻耦合作用加剧了混凝土的冻融破坏,存在最不利盐溶液质量分数3.5%;CWCPM的掺入降低了混凝土内部Ca(OH)2的含量,改善了混凝土水化产物组成细化了混凝土内部孔结构,降低了孔隙水的渗透和结冰速率,减小了孔隙内部静水压力和渗透压,宏观上表现为抗冻性能得到提高.     

盐溶液侵蚀环境下混凝土耐久性的研究

采用普通硅酸盐水泥和矿渣硅酸盐水泥，分别配制了水灰比在0．45-0．60的混凝土试件，采用加速腐蚀试验研究了在盐溶液侵蚀后，其强度、重量损失随时问变化的规律及原因，并为试件损伤状态定量化解析提供了试验数据．结果表明，在相同的试验条件下，矿渣硅酸盐水泥混凝土耐久性优于普通硅酸盐水泥混凝土；混凝土试件的抗蚀系数为0．8时，与美国ASTM标准规定的强度损失25％的界限值吻合较好．     

掺CWCPM混凝土的冻融损伤机理及演化模型

建筑垃圾的大量堆积和冻融破坏作用导致的混凝土耐久性衰减是目前土木建筑工程领域面临的两大严峻挑战。为提高建筑垃圾再生利用率,并从本质上揭示掺建筑垃圾(废砖粉)复合粉体材料(CWCPM)混凝土的冻融损伤演化机理,采用室内加速试验和理论分析相结合的研究方法,分析不同因素对混凝土宏观抗冻性能劣化规律的影响,并采用多因素分析方法建立掺CWCPM混凝土的冻融损伤演化模型。借助微细观测试手段,分析冻融过程中掺CWCPM混凝土微观形貌及孔结构的损伤演化规律,揭示混凝土冻融损伤演化机理。结果表明:随水灰比、冻融循环次数的增加和盐溶液的加入,混凝土冻融损伤破坏程度增加;CWCPM的掺入提高了混凝土的抗冻性能,与基准试件相比,50次冻融循环后,掺30%CWCPM混凝土的单位面积剥蚀量降低27.1%,抗压强度提高6.2%;基于宏观试验结果建立的冻融损伤演化模型可较好地预测混凝土抗冻性能。由混凝土微细观试验结果可知,掺CWCPM混凝土的冻融损伤的实质是其内部微观结构逐渐松散、孔结构逐渐劣化的物理变化过程,是试件内部裂纹、孔隙等缺陷产生、扩展直至破坏的损伤积累过程。     

饱水混凝土中硫酸根离子扩散-反应模型研究

针对硫酸盐环境下混凝土的劣化问题,本文从腐蚀机理出发,采用Fick第二定律,考虑硫酸根离子在混凝土中扩散的曲折度,结合水泥水化、腐蚀产物填充和材料损伤度对孔隙的影响建立了硫酸盐侵蚀下混凝土的扩散-反应模型;开展了3种水灰比的混凝土在2种浓度的硫酸盐侵蚀条件下的浸泡腐蚀试验,并与模型计算结果对比分析。结果表明：模型计算值与试验实测值基本一致;相同浓度下,水灰比越大混凝土内部同一截面硫酸根离子含量越高;水灰比一样的混凝土,侵蚀浓度越高腐蚀产物填充孔隙周期越短,相同周期内侵蚀深度越大。最后通过建立的混凝土受硫酸根离子侵蚀的最大深度预测模型,可见硫酸盐侵蚀混凝土的最大侵蚀深度随着侵蚀龄期的延长而逐渐变缓,后随着腐蚀产物对混凝土产生损伤,扩散速率加快,侵蚀深度变大。     

干湿循环下受硫酸钠侵蚀混凝土内钙钒石热分析研究

按照硫酸钠溶液浸泡15d/自然风干15d的循环制度进行了混凝土腐蚀试验,采用热分析技术对混凝土腐蚀产物进行了辨别和定量比较.试验表明:干湿循环与硫酸钠共同作用下,腐蚀龄期360d内的混凝土腐蚀产物以钙钒石为主,仅处于硫酸根离子浓度为50000mg/L的硫酸钠溶液中的混凝土表面在部分龄期检测到了石膏的生成.钙钒石的含量按混凝土试件由表及里依次递减,达到一定龄期时,第二层(距表面1.5—3.5mm)混凝土中钙钒石的含量大于第一层(距表面0—1.5mm).同一水灰比混凝土的相同层中钙钒石的含量随龄期增长而增多.混凝土中钙钒石的含量一般随硫酸根离子浓度的升高而增多,水灰比对混凝土中钙钒石含量的影响因硫酸根离子浓度而变化.硫酸根离子浓度为800mg/L和6000mg/L的硫酸钠溶液中,第一层混凝土中钙钒石的含量随水灰比增大而减小,第二层混凝土中钙钒石的含量随水灰比增大而增加,混凝土中钙钒石的总含量随水灰比增大而降低.硫酸根离子浓度为50000mg/L的硫酸钠溶液中,混凝土中钙钒石的总含量随水灰比增大而增多.     

常温下不同浓度盐溶液中石膏细观结构衍化研究

为了研究层状盐岩矿床水溶开采及其中油气储库建造过程中、盐溶液对石膏夹层溶蚀破坏的影响,以及了解不同浓度盐溶液作用下石膏的细观结构变化,本文使用扫描电子显微镜(SEM),对常温下不同浓度盐溶液溶浸作用下的石膏试件进行了细观结构衍化及其特征分析。研究发现:在不同浓度盐溶液中,由于晶体溶浸水化、吸水膨胀以及饱和溶液中晶体析出等作用影响,石膏晶体结构与尺寸会发生不同程度的变化。在不同浓度盐溶液中石膏晶体细观结构的变化,严重影响石膏夹层的物理力学特性,开展不同环境(温度、浓度、压力等)条件下石膏及相关盐岩夹层物理力学特性研究有重要理论意义与应用价值。     

建筑垃圾再生骨料透水性混凝土试验研究

根据室内试验,研究了骨灰比、砂率和水灰比的变化对混凝土强度和透水系数的影响,得出能使混凝土强度和透水性能达到最佳平衡点的合理配合比为:骨灰比3.5,砂率15%,水灰比0.34。研究结果提高了人们对再生骨料和透水性混凝土的认识,推动了建筑垃圾再生骨料透水性混凝土在工程实践中的应用。     

超强吸水剂对混凝土早期内部相对湿度的影响

测定了高性能混凝土不同深度处早期湿度随时间的变化,探讨了不同掺量的超强吸水剂(SAP)对不同的外界温湿度条件、不同水灰比的高性能混凝土早期相对湿度的影响。结果表明,与未掺SAP的混凝土相比较,掺SAP混凝土的早期内部湿度有了明显的提高,其内部湿度分布均匀且随龄期的经时变化减小;而且随SAP掺量提高,效果继续增强,尤其是在干热环境以及低水灰比混凝土,SAP的作用更好。结论认为,SAP通过内部引水可以提高混凝土内部的含湿量,改善内部湿度梯度,能够为混凝土提供自养护。     

高性能混凝土抗硫酸盐侵蚀的研究

对内掺复合料制成的高性能细石混凝土、普通硅酸盐水泥以及由抗硫酸盐水泥制成的高性能细石混凝土进行了实验对比研究,将其在硫酸钠溶液中进行干湿循环后,对动弹性模量、重量变化率进行测量,结果表明掺加复合掺和料的高性能细石混凝土对硫酸盐侵蚀有较好的抵抗性能.     

动弹性模量在混凝土抗侵蚀性能评价中的应用

用力学指标评价混凝土抗侵蚀性能具有破坏性和测值离散的特点,采用混凝土试件在饱和硫酸钠溶液中浸泡和干湿循环的相对动弹性模量的测试结果与混凝土力学破坏试验结果比较的方法,探讨了相对动弹性模量测试等非破损方法在评价混凝土抗硫酸盐盐结晶侵蚀性能的可行性和有效性.结果表明,相对动弹性模量表征的抗盐结晶侵蚀系数与相对抗折强度及劈拉强度表征的抗盐结晶侵蚀系数评价指标具有较好的相似性.以相对动弹性模量测试的非破损方法辅助一定数量的力学测试可以用于评价混凝土的抗侵蚀性能.图6,表2,参8.     

弯曲荷载与盐溶液复合作用下混凝土冻融损伤

依据损伤力学的理论与方法建立了冻融损伤变量,采用超声波法进行混凝土冻融损伤的测试,选取弹簧加载系统对试件施加弯曲荷载,系统试验研究了混凝土在弯曲荷载、硫酸盐、氯盐复合因素作用下的冻融损伤规律和特点.结果表明:弯曲荷载不仅加剧混凝土冻融损伤,而且改变了混凝土的破坏形式,表现出突然的脆性破坏特征;3.5%氯盐溶液、5.0%硫酸盐溶液和3.5%氯盐 5.0%硫酸盐复合溶液均减缓混凝土冻融损伤.     

土木工程结构混凝土寿命预测的损伤演化方程

借助损伤力学的原理,通过系统实验,研究了混凝土在冻融与腐蚀条件下损伤失效过程的规律与特点.建立了具有普适意义的混凝土损伤演化方程,提出了损伤速度和损伤加速度的新概念,并提出了一套预测混凝土结构使用寿命的基本方法与理论体系,为重大土木工程结构混凝土的寿命预测提供了一种新方法.此外,通过专门设计的(35%弯曲荷载 冻融)双重因素和(35%弯曲荷载 冻融 3.5%NaCl溶液腐蚀 5%Na2SO4溶液腐蚀)多重因素等耐久性实验,重点研究了国家重点工程润扬大桥的主体结构混凝土的使用寿命预测问题.结果表明,润扬大桥的箱梁、索塔、墩身和锚碇采用高强高性能混凝土以后,其预期使用寿命均能达到100年设计要求.     

聚丙烯纤维混凝土耐久性与冻融损伤模型研究

掺入适量聚丙烯纤维即可以提高混凝土力学性能,又能够很好地改善混凝土耐久性。通过完成不同纤维掺量聚丙烯纤维混凝土抗水渗透试验、抗冻试验,得出耐久性最佳配合比。利用现有理论,结合数值分析最小二乘拟合方法,建立以相对动弹性模量和冻融累积损伤为损伤变量聚丙烯纤维混凝土的冻融损伤模型,完善现有软岩隧道喷层支护耐久性理论,对于软岩隧道支护技术发展具有广泛推广意义。     

Description of Concrete Durability Damage Process

0 IntroductionItnur ceitsy a irnef craosmtrmuoctnur.eSso r ietc iosns ntercuecstisoanry, ttoh eca rcroync oreutte t hster ruec--search onthe concrete structure health monitoring,structuraldiagnosis andlife-span evaluation[1].The current health monitoring and structural diagnosismethod of concrete structures pri marily contain two majortypes ,one is to supervise and control themti mely at service,then pass the collection of the structural dynamic displace-ments ,velocity and acceleration,via nu…     

再生骨料对高钙粉煤灰基地聚物混凝土力学及耐久性能的影响

试验分别采用再生骨料和天然骨料作为粗骨料,制备了碱激发高钙粉煤灰基地聚物再生骨料混凝土和地聚物天然骨料混凝土。测试了其密度、抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度、吸水率、渗透孔隙率、氯离子渗透深度及抗硫酸侵蚀等指标,探讨比较了再生骨料与天然骨料高钙粉煤灰基地聚物混凝土物理力学性能和耐久性的差异;并进一步分析了不同NaOH溶液浓度(6 mol·L~(-1)、12 mol·L~(-1)和18 mol·L~(-1))对其相关性能的影响。结果表明:再生骨料可以用作粗骨料制备高钙粉煤灰基地聚物混凝土,其抗压强度在30.64~38.22 MPa之间,略低于天然骨料制备的地聚物混凝土。随着NaOH溶液浓度的增加,粉煤灰基地聚物混凝土的力学性能及耐久性能均显著改善,且当NaOH浓度为12 mol·L~(-1)时,其各项性能综合较优。     

聚合物超细粉体混凝土耐久性能实验分析

为了对比硅灰、聚丙烯纤维和聚丙烯超细粉体3种外掺料对混凝土的改性作用,设计了基准混凝土、掺硅灰混凝土、掺聚丙烯纤维混凝土及掺聚丙烯纤维超细粉体混凝土4组C30强度高性能水工混凝土配合比。采用混凝土耐久性能实验方法,研究了混凝土的物理力学、抗裂、抗渗、抗冻及抗撞磨等耐久性能指标,分析不同外掺料对高性能水工混凝土的耐久性能影响。实验结果表明,利用超临界溶液快速膨胀法制备的聚丙烯超细粉体作为一种新型的聚合物混凝土掺合料,综合了有机聚合物材料与无机矿物超细粉体的部分优良特性,能全面提高混凝土的力学性能,并能有效改善混凝土的抗裂、抗渗及抗冻等部分耐久性能。     

高性能混凝土应力腐蚀影响因素显著性分析

混凝土的应力腐蚀破坏是影响其耐久性能的主要原因。利用自行设计的应力腐蚀加载试验装置，通过正交设计方法，研究了高性能混凝土在3分点加荷及腐蚀溶液耦合作用下抗折强度衰减规律，提出了应力腐蚀因子和介质腐蚀因子两项评价指标，根据方差结果分析了不同影响因素对高性能混凝土应力腐蚀试验结果的敏感性。结果表明，水胶比、粉煤灰掺量、腐蚀溶液对高性能混凝土应力腐蚀因子和介质腐蚀因子都具有显著的影响，但水胶比对其影响特别显著，而应力水平仅对应力腐蚀因子的影响具有显著性。因此，对配合比设计参数中的水胶比、外掺材料进行优化设计可有效地提高公路建设用混凝土的耐久性。     

冻融循环下混凝土细观结构演化及力学损伤特性研究进展

周期性冻融循环会对季冻区混凝土材料的细观结构产生不可逆损伤,进而劣化其承载能力与耐久性能。混凝土的冻融破坏本质上是内部孔/裂隙等初始缺陷在周期性冻胀力的作用下发生的疲劳损伤累积。因此,开展冻融循环条件下混凝土材料细观结构损伤演化特性的研究对于评估寒区在役混凝土结构的安全性具有重要的意义。围绕冻融循环条件下混凝土细观结构演化及力学损伤特性两个核心内容,针对混凝土细观结构获取与表征技术、混凝土冻融循环室内物理试验与数值模拟方法,以及混凝土力学损伤特性与耐久性评估等方面的研究现状进行了系统的总结与分析。传统的冻融研究主要集中于宏观尺度下混凝土局部损伤演化,从细观尺度入手,研究了冻融循环下混凝土细观结构演化与力学损伤特性,有助于更加深入地了解宏观力学性能与耐久性劣化背后的冻融破坏机制与初始孔/裂隙缺陷扩展-聚并-贯通的发展规律。在此基础上,建立考虑冻融参数的细观结构演化与宏观损伤特性之间的内在联系,实现冻融环境下混凝土材料宏观物理力学特性的准确分析。为寒区工程结构服役期的损伤特性识别、稳定性与耐久性分析提供参考。