多因素作用下混凝土中氯离子扩散计算新方法

为改善现有氯离子扩散理论模型不能考虑计算期内大气温度、大气湿度随时间变化的不足,在Fick第二定律基础上,提出了一个计算氯离子在混凝土中扩散的新方法.该方法不但能考虑水灰比、龄期、温度、湿度、混凝土与氯离子结合能力的影响,而且能考虑混凝土结构服役期内大气温度和大气湿度的时变效应.通过与理论模型和有限差分法计算结果的对比,验证了该方法的正确性和有效性.     

冻融循环下海工预应力混凝土结构的耐久性

从冻融与氯盐侵蚀机理出发,分析了影响预应力混凝土结构耐久性的主要因素;通过试验,测定了不同冻融条件下的氯离子扩散深度.以预应力混凝土氯离子扩散模型为基础,综合考虑冻融损伤、氯离子扩散系数的时间依赖性等因素,建立冻融条件下预应力混凝土结构氯离子扩散模型,并采用Crank-Nicholson格式差分进行数值模拟,运用实测数据验证了模型的正确性.结果表明:冻融循环是引起混凝土破坏的动力;应力水平加速了混凝土的损伤与劣化过程;水化龄期的选取对提高氯盐侵蚀下的混凝土结构耐久性起着非常重要的作用.     

含多种因素的氯离子侵入混凝土的有限差分计算模型

针对氯离子侵入混凝土的主要途径和来源 ,阐明氯离子侵入混凝土的机理 ,分析氯离子侵入混凝土的现有计算模型的类型及其局限性 ,综合考虑水泥品种、温度、湿度和时间等因素对氯离子扩散系数的影响 ,建立了基于有限差分法的氯离子侵入混凝土的计算模型。该模型较好地反映了实际情况 ,具有一定的理论和应用价值。     

多因素作用下钢筋混凝土构件氯离子扩散系数模型

通过对钢筋混凝土氯离子侵蚀机理的分析,在Fick第二扩散定律基础上,建立了综合考虑水灰比、湿度、时间、温度、混凝土材料对氯离子结合作用等多因素作用下的氯离子侵蚀模型,并给出了考虑边界条件的侵蚀模型数学解.通过对长期现场暴露试验数据分析,验证了该侵蚀模型的有效性和可靠性.与传统的Fick第二扩散定律模型对比并分析得:该模...     

冻融与氯盐侵蚀作用下预应力结构耐久性试验及数值模拟

为探索预应力混凝土结构在侵蚀环境作用下的耐久性,通过对12根预应力混凝土梁在不同冻融循环次数后进行的氯离子侵蚀试验,主要研究影响冻融与氯盐侵蚀环境下结构耐久性的因素。针对季节性冰冻地区的预应力海工结构耐久性失效特点以及结构耐久性具体要求,综合考虑正负峰值温度差与预应力的影响,提出了冻融条件预应力结构氯盐侵蚀的耐久性分析模型,通过工程实例验证模型的可行性。研究结果表明,采用Crank-Nicholson格式差分进行数值模拟,模拟结果与实际工程检测结果吻合较好;预应力水平和冻融循环次数是影响预应力混凝土梁氯离子扩散的主要因素,冻融损伤严重缩短结构的使用寿命,预应力延缓了混凝土冻融损伤;冻融循环次数越大,扩散深度越深;对于冻融损伤度为24%的混凝土,其氯离子扩散所需的时间是未损伤混凝土的15%~25%。     

北部湾海域混凝土结构中氯离子扩散模型研究

混凝土结构的耐久性和服役寿命长期以来一直是一个备受关注的问题,特别是暴露于氯盐环境下的混凝土结构,氯离子的侵蚀就成为影响混凝土结构耐久性的主导因素,因此搭建合理的氯离子扩散模型研究氯离子的扩散规律是研究氯盐环境下混凝土结构耐久性和服役寿命的关键性问题。通过对防城港、钦州港和铁山港三个码头的混凝土结构取样研究,在综合考虑胶凝材料、温度、湿度胶凝材料、混凝土结构养护龄期、暴露氯盐环境龄期、水灰比、结合氯离子等因素对混凝土结构中氯离子扩散系数影响的情况下搭建氯离子扩散模型,并与Life365模型和LNEC E465模型进行对比分析,发现文中所搭建的氯离子扩散模型更加准确反映北部湾氯离子在混凝土内部的传输特性。     

基于冻融损伤和表面剥落的氯离子扩散模型修正与应用

基于混凝土氯离子扩散能力与冻融损伤的动态相关性,借助工程调查得到的混凝土结构表面剥落深度计算式,建立了同时考虑混凝土冻融损伤和表面剥落的氯离子扩散修正模型.通过某立交桥桥面板混凝土和胶州湾海底隧道洞口段衬砌混凝土实测数据,对提出的修正模型进行了工程验证和应用.研究表明:在盐冻环境中应用该修正模型的预测结果与实测数据吻合度高,且模型简单,便于工程应用.     

氯离子对钢筋混凝土结构的侵蚀分析

氯离子侵蚀引起钢筋锈蚀破坏十分突出,是造成钢筋混凝土结构过早破坏的主要原因之一.分析氯离子进入混凝土中的途径、存在形式和氯离子在混凝土中的扩散模式,考虑温度变化、时间变化、湿度变化以及混凝土内部缺陷特征不同对扩散系数的影响,基于Fick第二扩散定律建立了氯离子在混凝土中的扩散模型,并分析了氯离子表面浓度、氯离子临界浓度和有效氯离子扩散系数的影响因素和确定方法,由此建立的模型可供寿命预测参考使用.     

冻融损伤对混凝土氯离子扩散性能的影响

通过自由氯离子滴定试验和氯离子扩散深度试验研究了冻融损伤对混凝土氯离子扩散性能的影响。结果表明，冻融损伤对混凝土氯离子扩散性能的影响是显著的。当混凝土的损伤为24％时，其氯离子扩散系数和扩散深度分别是未损伤混凝土的6．5倍和2倍，混凝土结构的使用寿命将会缩短75％～85％。回归分析结果表明。混凝土的损伤与氯离子扩散系数、扩散深度之间均可以建立良好的非线性关系。     

混凝土在多重因素作用下的氯离子扩散方程

基于Fick第二扩散定律，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，得到了混凝土的氯离子扩散理论基准模型。建立了考虑多种耐久性因素作用下的混凝土表面剥落氯离子扩散理论模型，混凝土冻融循环氯离子扩散理论模型和混凝土损伤氯离子扩散理论模型。借助于大量的实验和工程数据，对理论基准模型进行了实验验证和工程验证，结果表明，在海洋，除冰盐和盐湖等氯离子环境中，混凝土氯离子浓度实测值与本文理论模型预测值完全相符，取得了满意的验证效果。     

混凝土在氯离子侵蚀和冻融耦合作用下的研究

氯盐作为最主要的除冰盐,一方面可以清除冰雪;另一方面在冻融循环下,氯盐将引起混凝土路面的破坏和钢筋的锈蚀。对盐冻破坏机理以及氯离子侵蚀和冻融的相互影响作用进行了较全面的综述,分析了氯离子在混凝土中的侵蚀过程与冻融损伤对氯离子侵蚀作用的影响,并对其发展进行了展望。介绍了近年来一些学者的研究成果,提出氯离子在混凝土中的扩散不仅与自身性质有关,还受氯盐种类及冻融循环等外部因素的影响。此外,回归分析结果表明,冻融损伤与氯离子扩散系数、扩散深度之间均可以建立良好的非线性关系。     

矿物掺合料高性能混凝土氯离子扩散特性研究

为研究沿海地区高性能混凝土桩基础的耐久性,采用干湿循环浸泡法对18个高性能混凝土试件进行了氯盐侵蚀试验,分析了高性能混凝土的氯离子浓度分布,得到了高性能混凝土的表面氯离子浓度、氯离子扩散系数的时变方程。在此基础上进行了高性能混凝土氯盐侵蚀的数值模拟,分析了钢筋直径（20、28 mm和36 mm）和保护层厚度（20、30、40 mm和50 mm）对沿海地区高性能混凝土桩基础氯离子浓度分布和氯离子扩散系数的影响,提出了相应的耐久性设计建议。研究结果表明:高性能混凝土毛细管吸附区与氯离子扩散区的位置在0~5 mm之间,高性能混凝土的最大稳定深度为50 mm;随着时间的增长,高性能混凝土氯离子扩散系数逐渐降低,氯离子浓度增长速率拐点为25 mm;相较氯盐侵蚀溶液浓度,氯离子扩散系数与氯盐侵蚀时间的关系更大。结合钢筋的临界氯离子浓度正态分布,建议沿海地区输电工程高性能混凝土桩基础的保护层厚度为70 mm。     

胶州湾海底隧道衬砌混凝土的环境条件与耐久性

 隧道的衬砌混凝土一侧接触水或含水土，另一侧接触空气，是典型的干湿交替环境。青岛近年的月平均相对湿度为62%～86%，在正常通车和排风条件下，隧道中或洞口处的CO2浓度为大气中的5倍以上，混凝土易碳化从而导致钢筋锈蚀。海水及地下水中含 ，K+，Na+等，易导致混凝土硫酸盐腐蚀和碱骨料反应破坏。因此，在该隧道衬砌混凝土的耐久性设计中需考虑碱骨料反应、Cl－侵蚀、硫酸盐腐蚀、碳化、冻融、软水腐蚀、高压渗水、积水、火灾等因素；在混凝土的原材料选择、质量控制、配合比及有关性能指标确定、构造措施、施工质量保障及验收标准等方面应严格把关；此外还应考虑表面防水处理、预埋耐久性监测系统等耐久性附加措施。耐久性试验研究表明：混凝土的碳化深度随强度增加而下降；增加胶凝材料中的水泥用量、降低水胶比则有利于提高混凝土抗碳化性能。混凝土Cl－扩散系数与抗压强度成指数函数关系，当隧道混凝土强度等级高于C50，其Cl－扩散系数可小于4×10－12 m2/s。     

温湿度耦合效应下早龄期混凝土的相对湿度场

早龄期混凝土温度和相对湿度的时间空间变化规律是揭示混凝土早期开裂的关键。为此,建立了早龄期混凝土温度湿度耦合作用分析模型,采用无条件稳定向后差分格式,考虑水化作用、自干燥作用、温湿度扩散作用以及温湿度耦合机制,分析早期混凝土相对湿度的时间空间变化规律,定量揭示相对湿度的空间不均匀性,分析了水灰比、环境相对湿度以及表面水分交换系数等对相对湿度及其空间变化规律的影响。与实验结果的对比验证了模型的合理性,结果表明:温湿度扩散作用对相对湿度的影响随距扩散表面距离的增加而减小,水灰比对相对湿度的影响与位置无关,而环境相对湿度和表面水分交换系数主要影响混凝土扩散表面附近的相对湿度场。     

氯盐环境条件下预应力混凝土氯离子侵蚀模型研究

文章总结了国内外有关混凝土中氯离子侵蚀模型的研究现状,并对国内外几种典型的扩散方程进行了分析评价;针对氯盐侵蚀的预应力混凝土结构,讨论了氯离子扩散系数的计算。氯离子扩散系数对于预应力混凝土来说是一个重要的因素,因此合理确定氯离子扩散系数,对预测氯离子环境条件下预应力结构的耐久性具有重要意义。对于预应力混凝土,计算氯离子扩散系数除了要考虑混凝土与氯离子之间的结合能力、环境温度、湿度影响外,还要考虑混凝土的应力水平,氯离子有效扩散系数是变化的,且氯离子扩散系数对PC结构耐久性的影响很大。本文对预应力混凝土氯离子侵蚀模型进行了改进,并根据试验结果对改进后模型进行了评价。     

氯盐种类及冻融对混凝土氯离子迁移的影响

通过试验研究了盐溶液类型及冻融循环等外部环境对混凝土中氯离子扩散性能的影响.介绍了混凝土电阻和氯离子扩散系数受盐溶液类型及冻融循环影响的变化情况.并试验结果表明,氯盐种类和冻融循环对混凝土中氯离子的迁移都有影响.     

RC构件Cl^-二维扩散计算方法研究

总结现有氯离子（Cl^-）在混凝土构件中一维扩散机理及其模型的主要特征和适用性,针对实际工程中混凝土构件的具体情况,通过深入分析扩散系数D、扩散时间T、钢筋位置、Cl^-边界浓度和构件截面尺寸bxh等因素的影响,剖析Cl^-在混凝土构件中的实际扩散方式与途径,提出适用于实际构件的Cl^-二维扩散模型及其解析解法。该方法概念清楚、物理意义明确、思路清晰、计算简便,适应性强。具有理论意义和工程应用价值。     

A comprehensive probabilistic model of chloride ingress in unsaturated concrete

Corrosion induced by chloride ions has become a critical issue for many reinforced concrete structures. The chloride ingress into concrete has been usually simplified as a diffusion problem where the chloride concentration throughout concrete is estimated analytically. However, this simplified approach has several limitations. For instance, it does not consider chloride ingress by convection which is essential to model chloride penetration in unsaturated conditions as spray and tidal areas. This paper presents a comprehensive model of chloride penetration where the governing equations are solved by coupling finite element and finite difference methods. The uncertainties related to the problem are also considered by using random variables to represent the model’s parameters and the materials’ properties, and stochastic processes to model environmental actions. Furthermore, this approach accounts for: (1) chloride binding capacity; (2) time-variant nature of temperature, humidity and surface chloride concentration; (3) concrete aging; and (4) chloride flow in unsaturated conditions. The proposed approach is illustrated by a numerical example where the factors controlling chloride ingress and the effect of weather conditions were studied. The results stress the importance of including the influence of the random nature of environmental actions, chloride binding, convection and two-dimensional chloride ingress for a comprehensive lifetime assessment.     

考虑表面氯离子质量分数的沿海混凝土桥梁氯离子扩散修正模型

为了研究沿海距海岸距离为5~40 km钢筋混凝土桥梁的氯离子扩散规律,建立与之相适应的氯离子扩散模型,对沈山（沈阳—山关海）高速公路沿线25座钢筋混凝土桥梁进行钻芯取样,研究了表面氯离子质量分数和水胶比的关系。引入表面氯离子质量分数实测值与拟合值的比例系数,建立表面氯离子质量分数和距海岸距离的数学关系,结合氯离子表观扩散系数的时间效应对Fick第二定律的解析解进行修正。通过对比实测值和修正模型的拟合值验证模型的适用性。结果表明:构件表面氯离子质量分数与水胶比成正比,比例系数服从正态分布的统计规律;构件表面氯离子质量分数随着距海岸距离的增加而逐渐减小,二者呈指数关系;由修正后的氯离子扩散模型计算得出的拟合值能够包络大多数实测值,拟合结果偏安全。