高性能混凝土板式构件的早期收缩特性及预测模型

以桥面板等高性能混凝土板式构件为研究对象,通过实验测试了板式构件不同截面厚度位置处早期收缩分布情况,探讨混凝土早期收缩变形与温度、湿度发展过程。结果表明,混凝土板式构件的内部厚度方向不同位置处的相对湿度随龄期都呈现逐渐减小趋势,并呈现两阶段特征,同时,混凝土板式构件早期收缩变形厚度方向不同步,导致板式构件表面产生拉应力,当拉应力大于当时混凝土的抗拉强度时,混凝土表面就会出现浅层裂缝,这与实际工程中发现的板式构件表面开裂情况相吻合。混凝土板式构件早期收缩变形与相同配合比混凝土的早期自由收缩变形进行比较,引入相对约束度并建立了混凝土板式构件早期收缩变形的预测模型,并验证了该模型的准确性,其特点是能预测高性能混凝土板式构件不同截面厚度位置的早期收缩变形,对控制混凝土桥梁板式结构的早期收缩裂缝具有实际意义。     

青岛地区大气环境下混凝土内部温湿度响应

滨海严酷环境下,混凝土内部微环境直接影响到混凝土的碳化、氯盐侵蚀和钢筋锈蚀等耐久性能。混凝土内部微环境温湿度受自然环境温湿度影响而又与自然环境温湿度有所差异。为了研究沿海环境下混凝土内部微环境温湿度响应与自然环境温湿度变化之间的关系,对沿海城市-青岛遮挡与暴露两种大气环境温湿度作用和混凝土内部不同深度处的温湿度响应进行了为期一年的现场监测。结果表明:大气环境温湿度均以24小时为周期表现出明显的简谐性周期性波动,温度峰值与相对湿度峰值出现的时间相反。暴露环境的日温湿度变化幅值均大于遮挡环境,夏季暴露与遮挡两环境最大温差达9℃,最大相对湿度差达20%。混凝土内部不同深度处温度响应规律一致,数值差距很小;混凝土内部相对湿度随着深度的增加逐渐增加,短时间内,混凝土内部的相对湿度响应值波动变化不大。经过理论分析,建立了大气环境温湿度作用谱和混凝土内部温湿度响应谱,现场实测结果验证了所建模型可以较好地表征环境温湿度作用及混凝土内部的温湿度响应规律,为准确评估和预测混凝土结构耐久性能提供了依据。     

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。     

钢筋混凝土结构多尺度建模与数值分析

采用通用有限元软件ABAQUS实现了精细单元与粗糙单元之间的界面耦合及变形协调,并通过算例验证了结构多尺度有限元分析方法的有效性和精确性。基于多尺度方法,结合纤维模型子程序与混凝土塑性损伤模型,对钢筋混凝土框架结构进行多尺度建模,并进行了弹塑性时程分析及局部构件损伤分析。结果表明：对于大型结构或复杂结构来说,多尺度计算可较好地模拟局部构件的复杂边界条件,为大型工程结构进行多尺度计算提供参考。     

单面干燥条件下掺硅灰混凝土的收缩变形分布

通过固定多组位移传感器方法,研究了单面干燥条件下不同硅灰掺量的混凝土试件距离表面不同深度处的收缩变形分布规律,同时采用埋置湿度传感器的方法研究了不同深度处的混凝土相对湿度变化规律。结果表明:混凝土试件内层的收缩和相对湿度降低明显小于表层混凝土;硅灰的掺加,能显著减小这种收缩变形与湿度梯度差。单面干燥条件下,不同深度层混凝土的收缩值与其相对湿度值之间均存在较好的线性关系;但在达到相同湿度条件时的表层混凝土收缩值小于内层混凝土。     

基于多尺度模型的斜交相贯节点基本力学性能分析

斜交网格结构是一种性能优良的新型结构体系,斜柱相交的节点是保证结构安全的关键部位,也是目前研究的重点.基于所提出本构方程,建立关于钢管混凝土斜交网格相贯节点的多尺度有限元建模方法,对节点构件进行算例分析,结果表明此多尺度模型与实体模型模拟结果相似,可以很好地模拟实际构件,大大降低了计算量.基于提出的方钢管混凝土斜交网格相贯节点多尺度有限元模型,对单调荷载作用下的约束参数进行了分析,建议实际工程应用中约束系数ξ取值控制在3.0以上.设置中心节点板、环向加强版、衬板是一种必要的构造措施,建议取值在1倍钢管壁厚.     

考虑冻融损伤的钢筋混凝土桥梁氯离子侵蚀寿命预测研究

松花江公路大桥位于东北严寒地区,冬季时,为保障桥梁运行畅通,将在桥面上撒化冰盐以清除积雪,防止结冰,避免大桥混凝土结构遭受氯离子侵蚀和冻融循环的作用.冻融循环作用不仅会造成混凝土构件表面剥落,内部劣化,同时还加速了氯离子的侵入,从而导致混凝土中的钢筋过早脱钝、锈蚀,进而导致构件承载能力下降,结构安全性能降低.对松花江大桥进行了不同冻融损伤下的氯离子侵蚀规律试验研究,在此基础上,对大桥进行了不同冻融损伤下的氯离子侵蚀寿命预测,为大桥的后期使用和维护提供了科学依据.     

海洋大气中氯离子在粉煤灰混凝土中的传输规律

为了实现海洋大气环境中粉煤灰混凝土耐久性使用寿命的预测,从氯离子在人工模拟海洋大气环境中粉煤灰混凝土中的传输试验出发,结合氯离子在非饱和多孔介质中的传输机理,研究海洋大气环境下混凝土内部微环境（微环境温度和相对湿度）及粉煤灰掺量对氯离子传输速率的影响程度,并与人工模拟海洋水下环境试验结果进行对比分析.研究结果表明：1) 在海洋大气环境与海洋水下环境下,氯离子在粉煤灰混凝土中的扩散模型形式上一致,粉煤灰的掺入对氯离子传输能力有一定的影响,但不会改变氯离子在混凝土中的传输机理.2) 当粉煤灰掺量一定时,微环境相对湿度越高（微环境温度一定）,海洋大气环境氯离子扩散系数越大;但微环境温度(微环境相对湿度一定)对海洋水下环境和海洋大气环境中氯离子迁移的影响程度不同.3) 粉煤灰掺量(微环境温度、相对湿度一定)对海洋水下环境和海洋大气环境氯离子扩散系数的影响规律不同.     

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.     

再生混凝土结构长期工作性能研究进展

再生混凝土结构的应用是建筑垃圾资源化利用和建筑材料可持续发展的重大需求,受到国内外学术界和工程界的共同关注和高度重视.再生混凝土结构长期工作性能研究是再生混凝土研究的一个重要方向,其中再生混凝土的抗冻融性能、抗碳化性能、抗氯离子渗透性能、徐变性能、再生混凝土内钢筋锈蚀及锈裂、锈蚀钢筋与再生混凝土黏结性能和再生混凝土构件的长期工作性能是决定再生混凝土结构长期工作性能的重要组成部分.本文就以上7个方面的相关研究进行了总结和分析,归纳了亟待深化研究的问题.结果表明:1)以上再生混凝土长期工作性能研究均有不同程度进展,并取得了很多较有价值的结论,但也有部分研究结论并不完全一致,甚至相互冲突,究其原因,主要因再生骨料来源、配合比设计和试验方法不同所致,仍需进一步深入研究;2)多数研究围绕中、低强再生混凝土展开,高强再生混凝土方面涉及较少,可多开展高强再生混凝土长期工作性能研究,与目前大力推广使用的高强钢筋同步进行,使二者充分发挥其性能,避免浪费;3)宏观规律性结论较多,细微观结构机理研究较少,可多进行细微观机理研究;4)相较再生混凝土材料长期工作性能研究成果而言,再生混凝土构件和结构部分的研究相对薄弱,后续可多开展构件或结构方面的研究;5)再生混凝土长期工作性能研究多为单因素作用研究,而实际工程多为多因素耦合作用,后续可进一步深入多因素耦合作用效果研究,以最大程度实现理论与实际吻合.期望本文能为后续再生混凝土长期工作性能的研究提供思路和方向,为再生混凝土的推广应用提供数据和理论支持.     

再生混凝土中的水分扩散机理与模型

对再生混凝土处在干燥环境中的水分扩散机理进行了研究 ,并建立了相应的水分扩散模型。为了确定水分扩散的有关参数 ,对再生混凝土的水分扩散实验结果采取了回归分析方法 ,实验结果与诸多文献报道具有很好的一致性。结果显示混凝土内部孔隙湿度 R随环境相对湿度 H的增加而增加 ,随环境温度 T的增加而减少 ;在外部环境相同的条件下 ,再生混凝土内部孔隙湿度 R随混凝土 W/ C的增加而增加 ;再生混凝土中的水分扩散系数 Dwd较普通混凝土的水分扩散系数大     

GIS中地理要素多尺度概念模型的初步研究

对地理要素的多尺度表达(多重表达)是当前多尺度空间数据库领域的研究热点之一。它可以为GIS用户提供由整体到局部、由抽象到具体的地理实体和地学过程的分析及可视化功能。其中要素的多尺度概念模型是解决该问题的基础和先决条件。本探讨了地理空间要素多尺度表达在几何层次、实体层次、属性层次方面的多尺度表现特征，与传统的GIS概念模型进行比较，研究了要素的多尺度概念数据模型设计所应满足的基本条件，提出了构建多尺度空间数据概念模型的关键策略，详细剖析了模型中地理要素在不同尺度下的抽象数据类型、属性值域的演变规律，以及要素不同尺度表达问的语义、层次连通、尺度关系等内在联系。并以城市地图要素为例，采用满足多重表达建模要求的扩展E—R建模方法，实现了对要素多尺度抽象表达的概念模型设计。     

Effects of Curing Condition on the Carbonation of Shrinkage-compensated Concrete

Shrinkage-compensating concrete can enhance the permeability and strength. In addition,expansive admixture can densify concrete to advance the carbonation resistance ability. Due to special quality of ettringite,the relative humidity of curing environment has significant effect on the carbonation rate of concrete. This paper discusses the influence of environmental humidity on carbonation rate of shrinkage-compensating concrete. Four different curing conditions were set up,namely the natural environment (RH 60%),standard environment (RH 90%),early age water curing environment for 3 d and 7 d. After curing in these four environments for 28 d,an accelerated carbonation test was performed. Micro-hardness analysis was used to evaluate surface hardness,which depends on,to a great degree,the carbonation depth. TG-DSC analysis was used to study Ca(OH)2 content gradient in the surface layer of concrete in different environment. The results show that natural condition lead to a relatively worse carbonation degree,curing in water for 3 d is harmful to the carbonation resistance,while curing in water for 7 d lead to an equivalent carbonation degree with standard condition,which show the most improvement to carbonation resistance ability.     

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.     

A new two-staged model to predict corrosion degree of steel bars in cracked concrete area

In order to quantitatively describe the local corrosion process of steel bars in cracked concrete area, a new two-staged utility model is established, and the effect of transverse cracks on the reinforcement corrosion is analyzed from the angle of long-term service performance evaluation for reinforced concrete structure. Moreover, based on the principle of spectral analysis for environmental action of concrete, an equivalent relationship is established between the corrosion rate in the natural environment and that under the standard temperature and relative humidity condition according to the principle of equivalent annual corrosion depth. Comparison between the inspection results from some references and the calculated values by the twostaged utility model validates the feasibility of the proposed model. The model was applied to Chinese Railway Track System(CRTS)Ⅱ ballastless track slab with transverse dummy joints, from which satisfactory results of corrosion degree of steel bars were obtained.     

环境作用与疲劳荷载藕合下混凝土结构性能劣化行为

混凝土结构往往需要承受疲劳荷载的作用,进而引起结构的疲劳损伤及脆性破坏;同时,混凝土结构还可能承受腐蚀、高（低）温、冻融循环等环境作用,并由此引起结构的环境损伤;当疲劳荷载与环境作用相互耦合时,结构性能会加速劣化,从而导致结构过早发生脆性破坏.该文分析多种环境作用与疲劳荷载耦合下混凝土结构性能劣化的机制,介绍有关研究现状,提出需要进一步解决的问题.