阻锈剂种类对珊瑚混凝土中钢筋锈蚀的影响

为了提升珊瑚混凝土结构的耐久性能,本文采用线性极化电阻法和交流阻抗谱法,研究了阻锈剂种类及掺量对珊瑚混凝土中钢筋腐蚀性能的影响。结果表明:随着暴露时间的延长,掺加亚硝酸钙阻锈剂、氨基醇类阻锈剂和不掺加阻锈剂的CAC,其自腐蚀电位、极化电阻和电荷转移电阻均逐渐减小,腐蚀电流密度逐渐增大,说明其腐蚀的倾向逐渐增大。无论是掺入亚硝酸钙阻锈剂还是氨基醇类阻锈剂,对普通钢筋的E_(corr)、R_p和R_(ct)均有不同程度的提高,表明阻锈剂对钢筋锈蚀起到抑制作用,且阻锈效果随着阻锈剂掺量的增加而逐渐增强。此外,随着暴露时间的延长,亚硝酸钙阻锈剂的阻锈效果衰减速率高于氨基醇类阻锈剂。因此,对于海洋岛礁工程中的珊瑚混凝土结构,采用4%氨基醇类阻锈剂有利于降低锈蚀的速率,延长结构服役寿命。     

基于可靠度的海洋浪溅区大掺量矿渣混凝土结构服役寿命预测

海洋浪溅区的混凝土结构,由于长期受到氯盐的侵蚀和海浪冲刷作用,导致混凝土结构发生钢筋锈蚀、保护层胀裂剥落等耐久性破坏,无法满足长期服役要求。本工作选取3种不同矿渣掺量的高性能矿渣混凝土进行实验室自然扩散和海洋浪溅区现场暴露试验,基于可靠度理论和修正氯离子扩散理论的ChaDuraLife V1. 0寿命分析软件,对海洋浪溅区的高性能矿渣混凝土结构进行寿命分析与研究。结果表明:随着服役时间的延长,海洋环境下高性能矿渣混凝土结构的失效概率逐渐增大,可靠度指标逐渐降低。随着矿渣掺量和保护层厚度的增大,高性能矿渣混凝土结构的服役寿命呈增长趋势。海洋浪溅区环境下,矿渣含量为35%、粉煤灰含量为15%、强度等级为C50的高性能矿渣混凝土在保护层厚度取7 cm、8 cm和9 cm的情况下,其服役寿命分别可以满足50 a、100 a和120 a的使用寿命要求。同时,建议将GBT50476-2008《混凝土结构耐久性设计规范》中规定的浪溅区混凝土最小保护层厚度和28 d氯离子侵入指标DRCM最大值进行修正,以满足其规定的设计使用年限要求。     

配筋率对全珊瑚海水钢筋混凝土梁受弯性能的影响

通过对全珊瑚海水钢筋混凝土梁(CARCB)和普通钢筋混凝土梁(OARCB)进行受弯性能试验，研究了混凝土种类和配筋率对CARCB的变形性能、承载能力的影响。结果表明：随着配筋率的提高，CARCB的开裂弯矩和极限弯矩均逐渐增大，裂缝宽度扩展逐渐减慢，能有效抑制裂缝的发展。同时，可以通过提高配筋率，增大开裂弯矩与极限弯矩的比值，从而延后CARCB的开裂时间。CARCB的裂缝宽度均随着荷载的增长而增大，在加载初期，裂缝宽度增长缓慢，接近极限荷载时，裂缝宽度迅速增大，最终导致梁破坏。此外，综合考虑钢筋锈蚀引起钢筋截面损失和钢筋屈服强度降低的影响，提出了CARCB的极限弯矩、纵向受拉钢筋应力、平均裂缝间距和平均裂缝宽度的计算模型。     

钢筋锈蚀对全珊瑚海水钢筋/混凝土柱大偏心受压性能的影响

通过对不同混凝土强度等级、不同种类钢筋的全珊瑚海水钢筋/混凝土柱（CA/CC）进行大偏心受压性能试验,研究了CA/CC的破坏形态、变形和承载力,建立了荷载-位移、荷载-应变等关系,探讨了CA/CC大偏心受压极限承载力（N_u）的计算模型。结果表明:CA/CC的受力破坏机制和形态与普通骨料钢筋/混凝土柱（OA/CC）基本相似。随着混凝土强度等级的提高,CA/CC纵向受拉钢筋应变开始突变所对应的荷载逐渐增大。在加载过程中,有机新涂层钢筋与珊瑚/混凝土（CA/C）之间产生较大的滑移,使在相同混凝土强度下,普钢钢筋CA/CC的N_u比有机新涂层钢筋CA/CC的N_u大约高7.1%~20.8%。建议在CA/C结构中采用有机新涂层钢筋,能有效的抑制钢筋发生锈蚀,从而延长CA/C结构的有效服役寿命。综合考虑钢筋锈蚀和涂层钢筋滑移的影响,提出了适用于满足高强、高耐久性要求的CA/CC大偏心受压N_u计算模型。      

岛礁珊瑚混凝土结构寿命影响因素分析

为了探究临界氯离子浓度(Ccr)、混凝土强度等级、保护层厚度、初始氯离子含量(C0)等耐久性因素对岛礁环境下的珊瑚混凝土(Coral aggregate concrete,CAC)结构服役寿命的影响规律,选取两种强度等级的CAC试件进行实验室浸泡暴露试验,同时运用基于可靠度理论和修正氯离子扩散理论的ChaDuraLife V1.0寿命分析软件,对热带海洋环境下的CAC结构进行寿命分析研究.结果表明:随着Ccr和保护层厚度的提高,CAC结构的服役寿命逐渐延长;海水淡化(C0值降低)对选用普通易锈蚀钢筋的CAC结构的服役寿命有显著的影响,但是对选用304奥氏不锈钢筋的CAC结构的服役寿命几乎没有影响;对于设计寿命50 a的CAC结构,无论海水是否淡化,都必须采用304奥氏不锈钢钢筋.     

全珊瑚混凝土中钢筋锈蚀的氯离子阈值研究

基于线性极化电阻（LPR）法和混凝土“Ⅱ维氯离子扩散理论”模型,针对埋置不同种类钢筋的全珊瑚混凝土（CAC）试件进行270d的暴露试验,得到CAC试件中钢筋的腐蚀速率（i）和表面自由氯离子含量（Csf）值,并确定了钢筋锈蚀的氯离子阈值（CTV）取值范围.结果表明：随着混凝土保护层厚度的增大,CAC试件中钢筋的腐蚀电位逐渐正移,腐蚀电流逐渐减小,钢筋的锈蚀概率和腐蚀速率均逐渐降低;相同条件下,CAC试件中不同种类钢筋的耐蚀性能由强到弱依次为：2205双相不锈钢筋（2205S）＞316L不锈钢筋（316L）＞有机新涂层钢筋（OCS）＞普通钢筋(OS);根据钢筋Csf与i之间的关系,得到OCS、316L和2205S的CTV取值范围,分别为小于0210%、0330%～0410%和大于0463%.     

C60全珊瑚海水钢筋混凝土梁的抗剪性能与计算模型

为研究全珊瑚海水钢筋混凝土梁(coral aggregate reinforced concrete beam,CARCB)的抗剪性能和计算模型,设计了7根不同种类钢筋的CARCB,通过对其进行斜截面抗剪性能试验,研究了钢筋种类对CARCB的变形及抗剪承载能力的影响,建立了弯矩-跨中挠度、荷载-钢筋应变、荷载-裂缝宽度的关系,提出了CARCB斜截面抗剪承载力的计算模型.试验结果表明:不同种类钢筋CARCB的正截面开裂荷载和抗剪承载力规律均为316不锈钢普通钢筋锌铬涂层钢筋有机新涂层钢筋;CARCB中普通钢筋发生了严重锈蚀,使其刚度出现了一定程度的退化;不同种类钢筋的CARCB,其裂缝宽度均随着荷载的增大而增长,加载初期,在梁跨中附近出现正截面弯曲裂缝,裂缝宽度开展非常缓慢,随着荷载的增加,在支座向集中力作用点处出现斜裂缝,斜裂缝宽度迅速增大,最终导致梁破坏;最后,综合考虑钢筋锈蚀和高强混凝土对CARCB抗剪承载力的影响,提出了更加合理的CARCB抗剪承载力计算模型.     

海水淡化对钢筋珊瑚混凝土结构服役寿命的影响

针对海洋环境中珊瑚混凝土(coral aggregate concrete,CAC)结构存在的钢筋锈蚀问题,基于修正氯离子扩散理论模型,研究了海水淡化对钢筋CAC结构服役寿命的影响规律.研究结果表明:海水淡化对采用普通易锈蚀钢筋的CAC结构服役寿命有显著影响,但对于选用304奥氏不锈钢钢筋的CAC结构的服役寿命影响很小,其主要原因是CAC具有较高的初始氯离子扩散系数.因此当CAC中采用304奥氏体不锈钢或临界氯离子含量更大的不锈钢筋时,可直接使用海水作为拌和用水.     

碱式硫酸镁水泥混凝土的冲击压缩性能

采用φ75 mm分离式霍普金森压杆测试了碱式硫酸镁水泥混凝土(BMSCC)的力学性能,并借助Ls-Dyna软件和Holmquist-Johnson-Cook(HJC)模型,模拟了BMSCC的动态冲击力学响应.结果 表明:BMSCC是典型的率相关性材料,具有明显的应变率增强效应,其冲击压缩强度随着应变率的提高而增大,动态增强因子与应变率的对数呈线性关系.通过数值模拟确定了HJC模型的21个参数,其中冲击压缩强度和峰值应变的模拟相对误差分别为 3.9％～0.9％和 10.0％～3.2％,模拟效果较好.