盐湖卤水侵蚀喷射混凝土衬砌耐久性能退化规律研究

我国西部地区盐湖分布广泛,土壤及地下水中含有高浓度硫酸盐、镁盐及氯盐,与衬砌喷射混凝土发生一系列物理化学反应,造成喷射混凝土单层永久衬砌结构耐久性能下降.为系统研究盐湖卤水侵蚀喷射混凝土耐久性能退化规律,以5％Na2 SO4+5％MgSO4+3.5％NaCl混合溶液为侵蚀介质,采用干湿交替法,分别模拟盐湖卤水及隧道衬砌侵蚀方式,开展喷射混凝土耐久性试验.通过测试混凝土相对动弹性模量、质量变化率、相对抗压强度、损伤层厚度及混凝土中离子含量,研究卤水侵蚀喷射混凝土耐久性能退化规律.结果表明,高水胶比、未掺粉煤灰及高粉煤灰掺量喷射混凝土和模筑混凝土物理力学性能退化速度快,损伤层厚度快速增大,钢纤维可显著提升喷射混凝土抗侵蚀性能.随着侵蚀的进行,混凝土中水溶性钙离子及混凝土pH值下降,水溶性钠离子和氯离子含量增大,酸溶性硫酸根离子含量快速增大.混凝土表面水化产物含量降低,密实度下降,损伤层厚度增大,物理力学性能退化.     

外贴FRP加固复合梁粘结破坏的承载力分析

本文利用粘结强度关系,建立了FRP受弯加固钢筋混凝土梁发生中间裂缝导致粘结破坏的承载力计算公式,并给出了各影响系数的确定方法,最后通过试验检验了公式的合理性.     

喷射混凝土力学性能试验研究及预测模型建立

以喷射混凝土单层永久衬砌隧道为背景,采用干喷大板法,开展喷射混凝土力学性能试验.以宝鸡至兰州高速铁路麦积山隧道衬砌喷射混凝土配合比为基础,考虑水胶比、粉煤灰和钢纤维影响,研究喷射混凝土抗压强度和劈裂抗拉强度经时变化规律,建立相应的预测模型.结果表明:喷射混凝土早龄期强度较高.随着龄期增大,同配合比模筑混凝土强度增大并超过喷射混凝土,且二者差值逐渐增大.水胶比增大及钢纤维掺量减小,喷射混凝土强度减小;随粉煤灰掺量增大,强度先增大后减小.采用13组数据对抗压强度模型进行验证,其相对偏差的标准差为5.55,说明模型具有较好的适用性.喷射混凝土抗压强度和劈裂抗拉强度均呈正态分布,且二者之间呈指数关系.     

轴压PVC-CFRP管钢筋混凝土柱应力-应变关系模型

开展10根轴压PVC-CFRP管钢筋混凝土应力-应变关系试验研究,结果表明试件应力-应变关系曲线可分为两个阶段:第一阶段为抛物线,与相同配筋钢筋混凝土柱的应力-应变关系曲线相似;第二阶段为强化段,试件应力-应变关系基本呈线性关系,随着FRP条带环箍间距的增加,试件强化段斜率逐渐减少,轴向配筋可显著提高核心混凝土柱的承载力和变形,配筋率对试件强化段的斜率影响很小。通过对试验数据的回归分析,提出试件轴压承载力和极限压应变的计算方法,并建立相应的应力-应变关系模型。     

一般大气环境下钢筋开始锈蚀时间的计算方法

在评估混凝土结构耐久性时,其关键是确定钢筋开始锈蚀条件.一般大气环境下混凝土中钢筋开始锈蚀的条件是混凝土碳化及钢筋脱钝.碳化残量是描述钢筋开始锈蚀的重要参数,其大小取决于部分碳化区长度、碳化速度及脱钝速度.以实际工程检测数据为主要依据,考虑不同环境条件,以碳化系数、保护层厚度和局部环境系数为主要参数,利用回归分析方法建立了碳化残量的计算公式,并由此计算钢筋开始锈蚀的时间.通过实际工程数据验证,表明本文给出的钢筋开始锈蚀时间计算方法,在工程应用上是可行的,从而为合理评定混凝土结构耐久性提供依据.     

硝酸侵蚀/冻融循环共同作用喷射混凝土耐久性能(Ⅰ):物理力学性能及孔结构变化

以寒冷地区喷射混凝土单层永久衬砌长大公路隧道为工程背景,汽车尾气中氮氧化物与水产物硝酸为冻融介质,采用快速冻融循环法,开展喷射混凝土冻融循环试验,研究了硝酸侵蚀冻融循环共同作用对喷射混凝土耐久性能的影响。以直线导线法对硝酸侵蚀/冻融循环共同作用下混凝土的孔结构进行表征,探究了共同作用喷射混凝土的冻融损伤过程。综合分析认为,硝酸中氢离子对混凝土产生化学侵蚀,硝酸根离子在冻融循环过程中产生盐冻的效果,加快了喷射混凝土冻融损伤劣化速度。共同作用喷射混凝土的抗冻性随水胶比增大而降低,随粉煤灰掺量增大先提升后降低。但随钢纤维掺量增大,喷射混凝土动弹性模量损失率和质量损失率先增大后减小,抗压强度则逐渐增大。随着冻融循环次数增多,喷射混凝土孔结构劣化,大孔径孔和微裂缝数量增大,加速了硝酸向混凝土内部扩散,抗冻性能快速下降。     

盐湖卤水侵蚀喷射混凝土衬砌损伤演化

我国西部地区盐湖分布广泛,土壤及地下水中含有高浓度硫酸盐、镁盐及氯盐,其会与衬砌喷射混凝土发生一系列物理化学反应,导致混凝土表面损伤并不断演化,继而造成衬砌结构可靠度下降。为系统研究盐湖卤水侵蚀喷射混凝土损伤形成及演化规律,以5%Na_2SO_4+5%MgSO_4+3. 5%NaCl复合盐溶液为侵蚀介质,采用干湿交替法,分别模拟盐湖卤水及衬砌结构侵蚀方式,开展喷射混凝土损伤演化试验。通过对喷射混凝土侵蚀产物的组成及含量、微观形貌和离子含量进行综合分析,系统研究了卤水侵蚀混凝土的损伤演化机理。结果表明:喷射混凝土中的SO_4~(2-)含量随侵蚀时间的延长而快速增大,Cl~-和Na~+含量缓慢增大,而Ca~(2+)含量和混凝土pH值降低。喷射混凝土卤水侵蚀过程包含水镁石、石膏及钙矾石层形成阶段,C-S-H分解及碳硫硅钙石形成阶段以及水化硅酸镁凝胶形成等三个阶段。期间,结晶盐在毛细孔及微裂缝中不断累积,加速了混凝土的损伤演化。最终,在碳硫硅钙石、水镁石、石膏、钙矾石以及结晶盐所形成的膨胀应力和结晶压力共同作用下,喷射混凝土内部及表面形成网状裂纹,骨料剥落,损伤厚度快速增大。     

混凝土硫化性能研究进展

工业生产大量排放SO2,使混凝土发生硫化发应,对混凝土结构的耐久性造成了严重影响。国内外混凝土中性化研究多集中于一般大气环境下的混凝土碳化问题,混凝土硫化研究较少。总结了近年来有关混凝土硫化问题的研究现状,从硫化机理出发,分析了硫化后混凝土的性能劣化规律,探讨了混凝土硫化速率的影响因素,并讨论了当前有关混凝土硫化研究的一些重要问题。     

回收碳纤维混凝土导电性

碳纤维增强树脂复合材料从生产、服役到退役的整个生命周期都会产生巨量废弃物,带来了严重的环境污染与资源浪费问题。本文将生产过程中产生的废弃碳纤维掺加到混凝土中,研究其对混凝土强度及导电性的影响规律与机制。结果表明,回收碳纤维对混凝土强度改善效果不明显,这是由于工业碳纤维表面的涂层使其在混凝土拌合过程中更易聚集成束,不易分散。回收碳纤维的掺入可明显提升混凝土导电性,掺量为0wt%～0.3wt%时,干燥/吸水过程改变混凝土孔结构且C-S-H凝胶重新排列、局部收缩与部分不可逆特性使混凝土产生新的导电路径,电阻率随含水率降低呈现先升后降的趋势;掺量为0.4wt%～1.5wt%时,混凝土内部形成了稳定的物理接触导电网络,龄期及含水率对导电率无明显影响。     

珊瑚骨料混凝土力学性能及耐久性能研究

随着南海岛礁的开发和建设,混凝土骨料的来源成为急需解决的问题之一。南海诸岛的地质结构大多为珊瑚岛礁,尝试采用珊瑚骨料代替普通骨料配制岛礁用混凝土,为此问题的解决提供了可能的途径。本文基于国内外已有的珊瑚骨料混凝土研究成果,综述了珊瑚骨料的基本特性、珊瑚骨料混凝土的力学和耐久性能以及矿物掺合料和纤维对珊瑚骨料混凝土的增强性能。文末简要讨论了今后珊瑚骨料混凝土的研究方向。