带裂缝混凝土内氯离子的输运规律

通过分析带裂缝混凝土内的氯离子扩散系数,建立了裂缝处氯离子扩散的数值理论模型,借助有限元数值分析的方法,模拟了带裂缝混凝土内氯离子在的输运过程,主要考察了裂缝特征参数对氯离子扩散过程的影响。数值模拟结果表明,裂缝的存在对氯离子在混凝土中的传输有一定影响,裂缝周围的氯离子浓度明显高于无裂缝混凝土中的氯离子浓度,与裂缝的距离越大,截面上的氯离子浓度越低,而裂隙频数的增加,加强了氯离子在混凝土中的扩散过程;裂缝的宽度、深度及侵蚀时间对氯离子在混凝土中的扩散有一定的影响,其中裂缝宽度的变化比较敏感,随着侵蚀时间的增加,氯离子的浓度随裂缝宽度的增加而增大;当裂缝宽度介于上下限值之间时,裂缝深度的变化对氯离子浓度的影响的不敏感,裂缝深度的变化在裂缝宽大于上限值时,对氯离子的浓度分布影响较大。     

基于混凝土表面氯离子浓度时变性的氯离子扩散模型研究

通过自然扩散法研究了钢筋混凝土在硫酸盐、氯盐作用下的耐久性,测定了混凝土表面氯离子浓度,建立水灰比及硫酸根对混凝土表面氯离子浓度影响的关系,并建立基于混凝土表面氯离子浓度时变性的氯离子扩散模型,结果表明:混凝土表面氯离子浓度随着侵蚀龄期的增长逐渐趋于稳定,并且稳定后的表面氯离子浓度随着水灰比的增加而逐渐增加;硫酸盐的存在不改变表面氯离子浓度的扩散规律,但是硫酸根的存在减小了稳定后的表面氯离子浓度。     

混凝土圆柱中氯离子扩散的数值分析

为了更好地理解氯离子在混凝土中的扩散机制,运用有限差分法,对混凝土圆柱在氯盐环境下服役时的氯离子扩散过程进行数值模拟,模型同时考虑了混凝土圆柱表面氯离子浓度和柱内氯离子扩散系数的时间依赖效应,得到了氯离子在混凝土圆柱截面内随时间变化的浓度分布云图。结果表明:为延长服役寿命,工程实践中可以考虑适时更换钢筋外侧的混凝土保护层,混凝土保护层的更换会产生结构内氯离子浓度的重新分布,可通过减小钢筋附近的氯离子浓度来有效延长结构服役寿命,数值模拟的结果对混凝土结构中钢筋的布筋位置具有指导意义。     

粉煤灰混凝土氯离子二维、三维扩散特性的研究

首先建立了氯离子二维(2D)和三维(3D)扩散的实验及测试方法,在此基础上系统研究了不同粉煤灰掺量(0%,20%,40%,60%)混凝土的边角处2D和3D氯离子扩散规律,并计算出了相应的2D和3D扩散系数;实验结果表明,粉煤灰混凝土的2D和3D自由氯离子浓度和总氯离子浓度随时间的增加而增加,随着粉煤灰掺量的增加先减少后增加,粉煤灰掺量为20%的混凝土的氯离子扩散系数最小;2D的自由氯离子浓度大于1D的自由氯离子浓度,3D的自由氯离子浓度大于2D的自由氯离子浓度;另外,与1D氯离子扩散相比,边角处的2D和3D氯离子扩散存在明显的交互作用,为了量化该交互作用,提出了氯离子2D和3D扩散交互系数的概念。     

氯离子对硫酸根离子在混凝土中扩散的影响

研究了不同氯离子浓度对硫酸根在混凝土中扩散的影响,以单一硫酸根离子浓度溶液、不同氯离子浓度与硫酸根离子为复合溶液作为侵蚀溶液对混凝土试块进行连续浸泡,采用比浊法对一定龄期的混凝土中的硫酸根离子含量进行测定,结果表明:氯离子的存在并不改变硫酸根在混凝土中的扩散规律,即硫酸根随着侵蚀深度的增加含量逐渐减少;氯盐浓度变化对硫酸根在混凝土中的扩散速度有较大的影响,硫酸根在混凝土中扩散速度随着氯盐浓度的增加而下降。     

自然扩散法预测感潮环境下混凝土氯离子侵蚀

通过对自然感潮环境下混凝土的自由氯离子浓度分布的分析,研究了既有混凝土氯离子侵蚀的特征及扩散特性,采用室内自然扩散法进行了模拟扩散试验,并根据Fick第二定律和Monte Carlo法分析了既有混凝土和试验混凝土的扩散参数及钢筋初始锈蚀时间.结果表明:自然环境下混凝土的氯离子侵蚀存在明显的对流区,自然扩散法的氯离子扩散系数大于自然环境下2个数量级,模拟混凝土中钢筋表面的自由氯离子浓度是自然环境下实际浓度的2倍,钢筋初始锈蚀时间是实际的240倍.     

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.     

粉煤灰混凝土中自由氯离子渗透性能试验研究

采用自然扩散方法研究了氯离子侵蚀时间、环境氯离子浓度及干湿循环对粉煤灰混凝土中氯离子渗透性能的影响,得出了有益的结论,为海工混凝土结构设计和耐久性评估奠定了理论基础。     

粉煤灰对混凝土表面氯离子浓度的影响

用自然扩散法测定了混凝土中的自由氯离子浓度,计算了普通混凝土(Ordinary Portland concrete,OPC)和粉煤灰混凝土(Fly ash concrete,FAC)表面氯离子的浓度值,研究了暴露于海水前的养护龄期、暴露时间、粉煤灰(Fly ash,FA)掺量对混凝土表面氯离子浓度的影响。结果表明:在海水环境中,混凝土的表面氯离子浓度均随着暴露于海水前的养护龄期的延长而减小,随着暴露时间的延长而增加。FAC的表面氯离子浓度基本上随着FA掺量的增加不断减小。因此,对于实际海洋环境下的混凝土结构,在保证结构强度的前提下应尽量增加FA的掺量,同时延长潮湿养护的时间,有利于提高结构的服役寿命。     

骨料含量和界面区体积对混凝土氯离子扩散性能的影响

将混凝土视为由骨料、界面区和砂浆所组成的三相复合材料,利用MATLAB软件建立混凝土粗骨料随机模型.把模型导入COMSOL软件,通过设定不同骨料含量和界面区体积,来探究这2种因素对氯离子在混凝土中扩散的影响.首先借助试验设计方法验证了所建立的随机模型的重复性和再现性,进而确定了其模拟精度,并通过与试验数据的对比分析,验证了上述方法的有效性;随后展开了骨料含量和界面区体积对混凝土氯离子扩散性能影响的模拟试验.模拟结果表明:氯离子在混凝土中的扩散受骨料含量和界面区体积的影响;骨料含量的增加抑制了氯离子的扩散性能,表现为骨料的曲折效应;界面区体积的增加加速了氯离子的扩散性能,表现为界面效应;随着骨料含量的增加,界面效应越来越明显.     

外包角钢与碳纤维布复合加固钢筋混凝土柱抗剪性能试验研究

外包角钢与碳纤维布(CFRP)复合加固钢筋混凝土柱是一种新型加固方式。对6根复合加固柱及1根未加固对比柱进行低周反复受剪性能试验研究,探讨影响复合加固柱抗剪性能的因素,并分析不同条件下CFRP与外包钢缀板的应变情况。试验结果表明,复合加固方法能显著提高钢筋混凝土柱的抗剪承载力,试验中最大提高47%,且复合加固柱在破坏时延性得到较大程度的改善。在轴压比较低的范围内,复合加固柱的抗剪承载力随轴压比的增大而增大,但其延性下降。随着钢缀板加固量的增大,复合加固柱的抗剪承载力随之增大。随着复合加固柱剪跨比的增大,其抗剪承载力随之降低,但外加片材应变增大。CFRP与角钢复合加固体系能很好的约束混凝土的横向变形,两种材料能良好地共同工作,但约束材料强度的发挥是有限的,在达到极限承载力时,两种加固材料都不能被充分利用。     

侧立面嵌贴碳纤维增强塑料板条加固混凝土梁受剪承载力研究

为研究加固钢筋混凝土梁的受剪承载力,按照沿梁轴向非对称布置箍筋的方式浇筑13根钢筋混凝土梁试件,在箍筋布置较少侧混凝土梁侧立面保护层上嵌入或外贴碳纤维增强塑料板条对混凝土梁进行受剪切补强。对其进行弯曲试验,研究内嵌碳纤维增强塑料板条补强混凝土梁的破坏形态、承载力等情况,并与相应位置外贴等量碳纤维增强塑料板条的混凝土梁进行比较,分析内嵌或外贴在混凝土梁上的碳纤维增强塑料板条应变变化情况及补强混凝土梁受剪承载力影响因素和受剪承载力计算方法。研究表明,与对比梁相比,内嵌碳纤维增强塑料板条补强混凝土梁受剪承载力提高18.8%~45.8%,外贴碳纤维增强塑料板条补强混凝土梁受剪承载力提高12.5%~13.3%,提出的承载力计算式计算结果与试验值吻合较好。     

Detailing considerations on RC beams strengthened with CFRP bars embedded in mortar overlay

Most recent studies on strengthening materials and methods for concrete structures have focused only on external bonded plates. Fiber reinforced polymer rod similar to reinforcing steel bars have rarely been considered. In this study, an experiment was performed using beams strengthened with rod-type Carbon Fiber Reinforced Polymer and high-strength mortar overlay. The beams received static and cyclic loads, and their structural behavior was compared with a non-strengthened beam. The test results show that the strengthened beams not only had improved endurance limits but also improved load-carrying capacities, stiffness values, and cracking loads as compared to a non-strengthened beam. Strengthened beams anchored with bolts throughout their entire span had more efficient structural behaviors, including composite behavior on the interface between the concrete and mortar and load-carrying capacity, than a strengthened beam anchored only on the end block.     

基于ABAQUS的侧贴碳纤维布加固连续梁数值模拟

采用非线性有限元分析软件ABAQUS对未加固连续梁、侧贴碳纤维布加固连续梁进行数值模拟,并将有限元分析结果与试验结果对比。分析表明:与未加固连续梁相比,侧贴碳纤维布加固连续梁的承载力和变形性能明显提高,提高的幅度随碳纤维布侧贴高度增大而降低;基于ABAQUS的有限元分析结果与试验分析结果吻合较好,可在一定程度上有效替代试验分析方法,从而减少试验所需的时间和费用,可以为类似的加固设计和试验提供参考。     

粘钢加固结构钢板粘贴质量的检测新方法

研究采用红外热成像法对粘钢加固结构粘贴质量进行测试的技术,结果表明,红外热成像法能直观检测出钢板粘贴缺陷且结果可靠;与敲击法和目测法相比,红外热成像法对位置高、距离远的钢板粘贴质量的检测更方便、有效.     

FRP补强加固RC梁粘结破坏机理研究

根据FRP(Fiberreinforcedplastic)补强加固RC梁的试验结果,总结了FRP补强加固钢筋混凝土受弯构件早期破坏形态的过程和特点。FRP加固钢筋混凝土抗弯构件粘结界面的剪应力的分布在纤维截断点处存在较高的应力集中,随着离截断点距离的增大剪应力分布逐渐趋于均匀,粘结锚固长度不足和过高的应力集中是造成FRP加固钢筋混凝土构件早期破坏的主要原因。采用“齿”状块体力学计算模型和混凝土裂缝理论分析了FRP加固钢筋混凝土受弯构件时需要的有效锚固长度,并通过简化修正得出了FRP加固钢筋混凝土受弯构件最小锚固长度的计算公式,提出了FRP的容许应变值和避免FRP早期破坏应采取的措施,可供FRP加固工程设计和施工参考。     

Tests and design equations for FRP-strengthening in shear

The experimental/analytical study presented herewith arrived at developing a mechanics-based (as opposed to regression-based) model of the shear capacity of reinforced concrete beams, strengthened with externally bonded fibre reinforced polymers (FRP). The model is obtained through the following steps, with due consideration of the underlying physical mechanisms: (a) the generalised constitutive law of an FRP layer bonded to concrete is defined first, then, (b) the compatibility imposed by the shear crack opening and the appropriate boundary conditions – which depend on the strengthening configuration (either side bonding, U-jacketing or wrapping) – are included in the formulation, and, finally, (c) analytical expressions of the stress field in the FRP strip/sheet crossing a shear crack are obtained. Through these expressions, closed-form equations for the effective debonding strength of FRP strips/sheets are defined as function of, both, the adopted strengthening configuration, and of some basic geometric and mechanical parameters. The so-obtained FRP contribution is then added to those of concrete and steel, which, for the sake of comparison, have been considered as given by different codes. The equations accuracy has been verified by predicting – a priori, with the developed equations – the shear strength of experimentally tested r.c. beams, both collected from the literature and obtained from purposely carried out tests on under-designed real-scale beam specimens, strengthened with different FRP schemes. No a posteriori calibration of the model was performed. The prediction capability of the developed equations has been finally compared to other approaches available in the literature.     

某化纤厂房火灾后的鉴定及加固处理

介绍某化纤厂火灾后检测的方法和内容,包括构件的截面几何尺寸、混凝土强度、钢筋强度、混凝土碳化深度等。根据检测结果和计算分析,对火灾后受损结构进行了安全性鉴定。并根据具体构件的鉴定结果,提出与之相适应的加固维修方案。对受损柱,分别采用增大截面、外包钢和外贴碳纤维的方法加固处理;对受损梁,分别采用拆除置换、外包钢和外贴碳纤维的处理方法;对受损板,分别采用拆除置换、板底植筋外加喷射混凝土和外贴碳纤维的处理方法。按照该方案加固后的厂房结构完全能够满足正常使用要求。     

硫酸盐溶液对CFRP-混凝土黏结性能的影响

随着CFRP外贴加固混凝土结构技术的应用,CFRP-混凝土黏结界面的耐久性问题也突显出来.为了研究和分析CFRP-混凝土在恶劣条件下的黏结性能,进行了硫酸钠溶液的浸泡及干湿循环试验,并考察CFRP-混凝土拉伸剪切强度随劣化时间的变化特性.研究表明,硫酸钠溶液浸泡对CFRP-混凝土的黏结强度影响不大;但混凝土在受到硫酸盐溶液浸泡后再粘贴CFRP片材,其黏结强度比未经劣化的CFRP-混凝土的黏结强度均有不同程度降低;硫酸盐溶液干湿循环对CFRP-混凝土黏结强度影响较大.     

FRP增强钢筋混凝土梁损伤的振动监测

采用试验数据,识别钢筋混凝土梁模态。对9个混凝土梁的破坏过程和动态参数进行监测,当荷载到达预期破坏荷载一半时,对6个梁采用外贴碳纤维布进行加固。基于所测模态参数,对识别方法进行研究并对识别方法的效率进行分析。这些方法包括频率变化、模态确证准则(MAC)、坐标模态确证准则(COMAC)和模态曲率。通过比较这些方法可知,频率变化不能完全监测损伤以及预测加固的潜力;模态确证准则的值能够揭示荷载变化过程中梁的刚度变化;对梁每个自由度的刚度变化可采用坐标模态确证准则进行评估;模态曲率方法是对梁进行损伤识别的最好方法。