冻融循环作用下混凝土结构寿命分析

分析混凝土冻融试验资料,推导出混凝土的粘聚力c及内摩擦角φ值与混凝土冻融循环次数N、未冻融前单轴抗拉强度ft0及单轴抗压强度fc0的关系公式;推导出弹性模量E及泊松比μ与混凝土冻融循环次数N的关系公式;通过联系实验室冻融和现场冻融的等效室内冻融循环次数公式,得出等效室内冻融循环次数的经历时间.然后采用有限单元法对混凝土结构在冻融循环条件下的应力、应变及屈服状态进行分析,并对其寿命进行预测.最后,采用此方法,预测了一个混凝土简支梁结构的寿命.     

混凝土的硫酸盐侵蚀机理及其影响因素

通过分析混凝土硫酸盐侵蚀反应类型,阐明了混凝土硫酸盐侵蚀机理;通过对混凝土组分、混凝土内部孔隙类型及其分布、侵蚀溶液及混凝土所处的工作环境的研究,探讨了影响混凝土硫酸盐侵蚀的因素,并在此基础上从降低混凝土组分与硫酸盐反应的活性和改善混凝土的孔隙结构等方面提出了提高混凝土抗硫酸侵蚀能力的思路和途径.     

Macroscopic and microscopic fracture features of concrete used in coal mine under chlorine salt erosion

The microscopic morphology and pore structure characteristics of concrete with composite admixtures(fly ash and mineral powder) after chlorine salt erosion were analyzed via scanning electron microscopy(SEM) and mercury injection porosimetry(MIP), providing the basis for the design and maintenance of concrete shafts in coal mines. The above-mentioned characteristics were compared with the macroscopic characteristic of concrete fractures under uniaxial compression. The results show that the macroscopic fracture characteristics of concrete under uniaxial compression change from longitudinal split fracture and oblique section shear fracture to conjugate cant fracture, and the degree of breakage increases.Interface cracks, cement paste cracks, spherical surface cracks, and aggregate cracks appear in concrete under uniaxial compression. In the early stages of corrosion, the original cracks which are obvious are repaired. When the corrosion becomes more serious, cement paste cracks appear, and the number of harmful holes increases while the number of harmless holes decreases. This study also reveals the relationship between the macroscopic properties and microscopic structure of concrete under chloride salt erosion. Finally, the paper preliminarily discussed the relationship between the macroscopic properties and mesoscopic characteristics of concrete under chlorine salt erosion.     

高性能混凝土冻融耐久性与孔结构变化的关系

为了揭示高性能混凝土在非力学破坏因素作用下宏观性能劣化与细观结构变化之间的关系,以冻融作用为试验条件,采用压汞法测试混凝土的孔结构,研究了高性能混凝土冻融耐久性与其孔结构变化的关系．研究证明,正是高性能混凝土良好的孔结构赋予其优异的抗冻耐久性．     

Prediction of the residual strength for durability failure of concrete structure in acidic environments

According to the results of accelerated tests of acidification corrosion depth and compressive strength of concretes subjected to sulfuric acid environments, the acidification depth laws of concretes were predicted based on the grey system theory. Thus, the remaining compressive strength was calculated when the acidification depth reached the protection layer thickness of concrete structures, which indicates that the limit state of durability failure can be defined based on strength degradation, and the calculation process was illustrated by an example. The calculated results show that the remaining compressive strength values in the durability failure limit state for the concrete structures exposed to pH=2 and 3 sulfuric acid water environments and wet-dry cyclic sulfuric acid environment with pH=2 are 74%, 72%, and 80% of initial strength, respectively. The method provides references for the durability evaluation of concrete structure design under the acidic environments.     

钢筋混凝土结构冻融破坏的随时模糊可靠度分析

通过对普通混凝土冻融破坏机理和失效准则的模糊性的分析,认为钢筋混凝土结构的冻融耐久性失效具有随机性和模糊性,并应该考虑抗力随时间的变化,在此基础上提出了混凝土结构冻融耐久性失效的随时模糊可靠度分析模型.算例分析表明,提出的钢筋混凝土结构冻融破坏的随时模糊可靠度分析模型,能够更好地反映结构在冻融循环作用下的实际可靠度.     

Durability of Concrete under Multi-damage Action

Several different experiments, including freezing-thawing,freezing-thawmg drying-wetting,and drying-wetting, in salt solution and in water respectiwely, were designed to determine the durability of concrete. The durability damage features of concrete in the above experiments were studied. It is demonstrated that the demage extent of concrete under.freezing-tluacing and freezing-thawing doing-wetting in salt solution is larger than that in water. Thus,freezing-thawing and freezing-thawing doing-wetting in salt solution are stricter and more effeetive methods to evaluate the durhility of concrete in salt-existing envirorunent in cold regions. The damage extent of concrete under freezing-thawing drying-wetting shows an ultra-superposition effect. The order of concrete durability deterioration degree in these experiments is determined. It shows that effects of multi-demulge factors are greater than those of single-damage factor.     

不同环境条件下混凝土构件氯离子侵蚀试验

为研究不同环境条件下混凝土构件氯离子侵蚀劣化规律,开展弯拉应力构件的氯离子浸泡侵蚀试验和无应力构件的盐雾侵蚀试验.基于氯离子质量分数、构件弯拉强度及弯拉应变等测试结果,研究了侵蚀时间、环境温度、应力水平、环境氯离子质量分数及侵蚀方式等因素对氯离子扩散特征和构件抗弯性能的影响.试验结果表明:浸泡环境中混凝土内部氯离子质量分数较盐雾环境高;试件内部氯离子质量分数随腐蚀时间、环境温度、环境氯离子质量分数及应力水平的增大而增大;氯离子扩散系数随应力水平和环境温度的提高而增大;在较低应力水平、较低环境温度和较短的侵蚀时间内,混凝土构件极限弯拉强度有小幅度上升趋势,然后随侵蚀时间的增长而衰减;混凝土构件的极限弯拉应变随各影响因素的增大而降低.研究结果可为钢筋混凝土构件在氯盐侵蚀环境下的耐久性评估及设计提供依据,具有一定工程实际意义.     

养护条件与暴露环境对氯离子传输的耦合作用

为研究早期养护条件和后期暴露环境作用对混凝土抗氯离子扩散性能的耦合作用效应,选取不同的早期养护条件和海洋暴露环境对混凝土试件进行暴露试验.设定5种环境干湿状况及养护龄期用以模拟施工中出现的不同养护条件,并选取具备不同干湿循环比例的海洋环境对混凝土试件进行6个月的暴露.暴露结束后,通过酸溶法氯离子浓度分布测定及稳态电迁移试验讨论氯离子在混凝土中的传输特性影响.同时还对氯离子在非饱和混凝土中的传输进行数值模拟研究.结果表明,早期的不充分养护和后期的干湿交替环境使得混凝土浅表层的毛细吸附行为和氯离子在浅表层的富集变得十分显著.服役环境的供水能力强,则氯离子在混凝土内部的扩散效应显著;反之,氯离子的扩散效应被弱化.因此提出,在海洋环境中服役的钢筋混凝土结构进行耐久性设计时,必须重视并且考虑早期养护条件和后期暴露环境的干湿循环比例的耦合作用.     

氯盐与弯曲荷载对碳化混凝土的抗冻性的影响

在未加载与加载条件下,采用快冻法研究了快速碳化28 d后的普通混凝土(Ordinary Portland Cement Con-crete,OPC)、大掺量矿物掺合料混凝土(Concrete with High Content Mineral Admixture,HCMC)以及同时掺加混杂纤维、膨胀剂、引气剂和大量矿物掺合料的绿色高耐久性混凝土(Green High Durable Concrete,GHDC)在水和10%NaCl溶液中的抗冻性。结果表明,碳化作用降低了OPC和HCMC在NaCl溶液中的抗冻性,但能够改善GHDC在NaCl溶液中的抗冻性。在NaCl溶液的化学腐蚀及其与弯曲荷载的耦合作用下,碳化OPC与碳化HCMC很快发生冻融破坏,其破坏特征并非表面剥落,而是内部微裂纹的扩展。GHDC即使发生了严重的碳化作用,在NaCl溶液、弯曲荷载与冻融循环及其耦合作用下仍然具有非常高的耐久性能。     

腐蚀环境下再生混凝土结构耐久性设计研究

为推广耐久性设计在再生混凝土结构工程设计中的应用,在考虑再生粗骨料来源的复杂性和再生混凝土初始损伤的影响基础上,结合近年来我国再生混凝土结构相关研究与应用成果,根据普通混凝土结构耐久性设计原则,分析研究腐蚀环境条件下再生混凝土结构的耐久性设计问题,然后确立腐蚀环境条件下再生混凝土结构耐久性设计的基本方法。结果表明:在再生混凝土与普通混凝土强度等级相同的情况下,当30%再生粗骨料取代率≤50%及再生粗骨料取代率50%时,钢筋保护层厚度应适当分别增加3 mm和5 mm,而再生混凝土养护时间应适当分别延长24 h和48 h。     

氯盐对灌注桩混凝土硫酸盐腐蚀规律的影响

复杂盐渍环境多种离子侵蚀灌注桩混凝土等现浇混凝土结构的腐蚀规律研究较少.文中对未经标准养护的混凝土试块进行全浸泡侵蚀试验,模拟混凝土灌注桩受硫酸盐及氯盐共同作用的侵蚀过程,探讨氯盐对现浇混凝土硫酸盐腐蚀规律的影响.结果发现,混凝土试块受侵蚀的前7 d,其抗压耐蚀系数均高于1,之后呈现先增大后减小的趋势;侵入混凝土试块中的硫酸根离子随着侵入深度的增加逐渐减小,并且越向深处侵入混凝土内部的硫酸根离子含量衰减速度越快;氯离子的存在抑制了硫酸根离子在混凝土内部的扩散,且加速了硫酸根离子随深度的衰减速度.由于氯离子的先期反应阻碍了石膏型硫酸盐侵蚀发生,从而减少了硫酸盐对于混凝土侵蚀所造成的强度损失,氯盐含量低时效果最明显.     

短肢剪力墙结构设计

近些年，在住宅建筑中越来越多地采用了钢筋混凝土短肢剪力墙结构，笔着重对小墙肢剪力墙和连梁的设计要点及构造进行分析，论述了现阶段应用较广泛的短肢剪力墙结构的性能及特点，提出了简易可行的判别设计方法，同时，在结构体系的设计中结合规范提出了一些看法．通过对框架结构、剪力墙结构和短肢剪力墙结构进行比较分析，得出短肢剪力墙结构的优缺点．     

基于可靠度的混凝土结构耐久性环境区划

以混凝土结构设计区划为研究对象,根据环境对混凝土结构寿命的影响程度,对影响混凝土结构耐久性的环境因素进行区域等级划分,并提出给定分区耐久性设计指标规定的基本方法.综合国内外研究成果,给出与耐久性有关的标准内部参照条件的确定原则及相应参数的基准参考值.针对碳化作用,结合环境温度、湿度和混凝土强度对混凝土碳化深度影响的试验研究,建立适合于区划的结构耐久性极限状态和耐久可靠指标及相应的预测模型,确定了结构耐久性寿命预测的概率方法.以预测的耐久寿命为主导标志,根据损伤梯度等分原则确定区域划分边界值,建立了全国版图范围内碳化侵蚀作用下的混凝土结构耐久性环境区域划分,给出了与现行规范相结合的利用区划进行混凝土结构耐久性设计的具体方法.     

大体积混凝土基础底板施工的裂缝控制

针对基础工程结构设计特点,以某基础工程大体积混凝土的施工实例,介绍了大体积混凝土的原材料选择、配合比设计、浇注工艺、养护测温及温度控制技术,并给出了完整的温差和温度应力的理论计算数据。由于采取了综合技术措施,该基础工程大体积混凝土施工时不留置任何后浇带或施工缝,一次性连续浇捣成型。经观察,未发现任何有害裂缝,混凝土质量优良,确保了工程质量。     

预应力混凝土建筑施工事故案例分析

施工期间的预应力钢筋混凝土结构,是时变结构体系,除承受施工荷载外,还承受预应力等效荷载,因缺乏理论支持,其设计施工容易出现问题.本文介绍的某工程实例为预应力钢筋混凝土结构,且设计有跨后浇带与不跨后浇带两组预应力钢筋,施工期间后浇带两侧结构出现过大变形差,影响结构施工安全,通过将后浇带钢筋的约束作用简化为弹性支座,分析对象简化为弹性支座连续梁,并考虑施工荷载和等效预应力荷载,分析了该工程出现过大变形的原因,结合预应力筋锚固角度等参数分析,给出了留后浇带预应力钢筋混凝土结构设计施工的建议.     

混凝土冻融环境区划与抗冻性寿命预测

针对现场冻融环境和室内冻融环境间的巨大差异,建立室内冻融试验与现场冻融之间的关系和衡量混凝土现场冻融环境作用效应强弱的量化方法.结合我国部分地区的实测或统计年均冻融循环次数,以年均负温天数为指标建立现场冻融循环次数的统计方法,进一步给出计算现场冻融循环次数的实用公式.以环境的平均降温速率为指标,基于静水压理论,针对饱水状态下的混凝土得到不同冻融环境下混凝土损伤之间的比例关系,给出室内等效冻融循环次数的计算方法,利用室内等效冻融循环次数对混凝土抗冻耐久寿命进行预测.以等效室内冻融循环次数为量化指标完成了全国冻融环境的耐久性影响程度区域等级的划分,提出利用区划图进行耐久性设计的方法.     

弯曲荷载对混凝土抗卤水冻蚀性的影响

在未加载和加载条件下，测定了普通混凝土、高强混凝土与高性能混凝土在冻融和盐湖卤水腐蚀双重破坏因素作用下的耐久性。结果表明：弯曲荷载加快了混凝土在冻融和盐湖卤水腐蚀过程中相对动弹性模量的降低速度，荷载比越大影响越明显，而且弯曲荷载对混凝土冻融后抗压强度的降低作用存在一个比例阈值。     

预应力锚垫板结构优化设计

预应力混凝土结构应用范围的扩大对锚下混凝土结构的安全性提出了更高的要求.根据南水北调中线干线工程预应力设计中对于锚垫板的锚具要求,对OVM锚固体系中YM-M15E-12D进行优化改进分析,提出优化设计思路,确立新型锚垫板M15CJ-12D的结构形式,对新结构进行ANSYS分析,并与原结构进行有限元对比分析,且通过荷载传递试验测试构件的性能及检验其安全性,对比分析锚下混凝土结构试验应变值跟模拟应变值,验证模拟的各项参数符合实际工况,最终得到更为安全、先进、经济的锚下混凝土结构体系.     

盐雾环境下氯离子在混凝土中的扩散

通过模拟滨海盐雾环境,采用不同配合比的混凝土试样,进行盐雾环境下的腐蚀试验,研究盐雾氯离子在混凝土中的扩散模型.研究发现,盐雾氯离子在混凝土中的扩散与Fick第二定律的解析解存在一定差距.实验引入环境系数概念,提出经修正的Fick第二定律,推导出修正后的解析解.实验结果显示,实测数据和修正的Fick第二定律符合很好.在实际滨海环境下,选取两处有代表性的钢筋混凝土结构,在典型部位抽取芯样,考察了实际盐雾氯离子对混凝土结构的作用,结合当地环境特征,通过拟合数据点,确定环境系数,验证了环境系数在实际混凝土结构中的应用及其评价意义.