凝灰岩机制砂海工混凝土抗氯盐侵蚀耐久性研究

对比研究了机制砂中不同凝灰岩粉含量对混凝土氯离子结合能力和临界氯离子浓度两个耐久性关键参数的影响.研究结果表明,掺入一定量的凝灰岩粉后,混凝土的氯离子结合能力有明显改善,氯离子结合总量、化学结合量和物理吸附量均高于基准样.与天然河砂相比,随着机制砂中凝灰岩粉含量的增加,试件中钢筋的临界氯离子浓度虽有一定程度的降低,但钢筋发生锈蚀的时间明显延长,提高了混凝土的使用寿命.     

杭州湾跨海大桥承台海工高性能混凝土研究

根据杭州湾跨海大桥承台混凝土数量大以及所处环境恶劣等特点,对海工高性能、大体积混凝土的性能指标进行了试验和研究、混凝土配合比设计以耐久性为核心,各项性能均衡一致为目标,并遵循抗氯离子渗透性与抗裂性并重的原则,采用大掺量矿物掺和料、性能优良的聚羧酸减水剂、低水胶比等技术,配制出抗氯离子渗透性好、水化热低、体积稳定性好、抗裂性能良好的承台混凝土。     

干湿循环作用下氯离子在聚丙烯纤维混凝土中传输性能研究

为探究干湿循环作用下聚丙烯纤维混凝土中氯离子的传输规律,设计了四种掺量的聚丙烯纤维混凝土,对其在不同干湿循环周期下的自由氯离子含量和总氯离子含量进行测量,分析聚丙烯纤维掺入对混凝土氯离子结合性能及氯离子扩散系数的影响。结果表明:0.15%(体积分数,下同)聚丙烯纤维的掺入可以增加混凝土密实度,降低自由氯离子含量;而大量纤维的掺入(＜0.45%)导致混凝土内部自由氯离子含量增加,增大了混凝土的氯离子结合能力。聚丙烯纤维掺量0%~0.45%范围内,氯离子结合能力与纤维掺量存在二次函数关系。聚丙烯纤维的掺入降低了干湿循环后期氯离子扩散系数,增大了时间依赖系数m,有利于提高混凝土抗氯离子侵蚀能力。     

水灰比和应力水平对混凝土中氯离子传输的影响

为了得出水灰比和应力水平对氯离子在预应力混凝土内的传输的影响,以水泥砂浆中的氯离子扩散系数为纽带,建立了混凝土中氯离子扩散系数与水灰比的关系.引入应力水平对氯离子扩散系数的影响函数,通过试验拟合得到该影响函数的表达式,得出一定水灰比和应力水平下混凝土中氯离子扩散系数的计算模型.设计两组不同水灰比的预应力混凝土构件和普通混凝土构件,对其进行氯盐侵蚀试验,在侵蚀3个月后检测构件中的自由氯离子含量并计算表观氯离子扩散系数.结果表明,由该模型得到的氯离子扩散系数理论值与试验值的误差在可接受的范围内,说明本文计算模型具有较高的可靠性.     

干湿循环下煤矸石混凝土孔结构特性及抗氯离子侵蚀机理

氯离子侵蚀是影响混凝土耐久性的重要因素。通过干湿循环试验,研究了煤矸石混凝土的抗氯离子侵蚀性能,分析了煤矸石体积取代率(0%、20%、40%、60%)对氯离子浓度分布和表观扩散系数的影响。通过压汞试验,测定了煤矸石混凝土的孔结构参数,通过计算其孔隙体积分形维数,研究了孔结构对煤矸石混凝土抗氯离子侵蚀性能的影响。结果表明:随着煤矸石掺量的增加,自由氯离子的浓度先减小后增加,而表观扩散系数先增加后减小;煤矸石掺量为40%时,混凝土密实性最好,孔隙体积分形维数最大;与未添加煤矸石的混凝土相比,掺量40%的煤矸石混凝土氯离子浓度最低,此时抗氯离子侵蚀性能最好,且表观扩散系数下降35.68%。     

外加剂与水胶比对混凝土氯离子渗透性的影响

氯离子渗透性能是评价混凝土尤其是水灰比较低的高性能混凝土耐久性的重要指标,反映混凝土抵抗周围环境中的氯离子侵入和腐蚀的能力.CCES01-004标准和GB/T50476-2008标准中将氯离子侵入性指标作为混凝土耐久性的一种控制方法.本文研究了外加剂与水胶比对混凝土氯离子渗透性的影响,并对试验结果进行了分析.基于Luciano和Miltenberger的数学模型对混凝土的氯离子扩散系数进行了预测,并指出了该模型存在的不足之处.     

碳化和应力作用对混凝土抗氯离子渗透性能的影响

碳化、氯离子侵蚀、应力三者共同作用对沿海地区混凝土结构耐久性具有重要影响.以C25级普通混凝土为研究对象,针对应力、碳化和氯盐三因素共同作用,借助室内试验手段,对混凝土试样进行加载及快速碳化试验,研究了碳化和应力作用下混凝土中的氯离子迁移规律.研究表明:碳化龄期短的混凝土试件,氯离子扩散系数会有很大程度的下降,随着碳化时间的增加下降速度不断减缓;碳化龄期较长的混凝土试件,氯离子扩散系数会略有升高.随压应力的增大,混凝土碳化深度逐渐减小,氯离子扩散系数也逐渐减小.     

掺合料对C60高性能混凝土氯离子扩散性能的影响

通过混凝土氯离子扩散系数试验,研究C60高性能混凝土的氯离子扩散性能.试验结果表明:掺合料(粉煤灰、矿粉)掺量在0～30%范围内降低了混凝土的氯离子扩散系数,粉煤灰较佳掺量为20%左右;掺合料复合使用效果更优,28 d时,粉煤灰取代水泥23%、矿粉取代水泥10%混凝土28 d氯离子扩散系数比纯水泥混凝土降低了35.2%...     

干湿循环与受弯裂缝共同作用下海工砼梁内氯离子侵蚀及耐久性寿命预测

基于受弯裂缝对浪溅区海工混凝土内氯离子输运的影响分析,综合考虑混凝土损伤、混凝土结合氯离子能力、表层对流效应以及时间劣化效应等因素,建立了修正氯离子扩散模型。采用受弯开裂荷载与氯盐干湿循环共同作用试验来模拟浪溅区实际服役状态的海工混凝土梁内氯离子侵蚀过程,从而对上述模型进行验证。基于蒙特卡罗(Monte Carlo)方法,应用等效氯离子扩散系数的修正计算模型进行混凝土结构的耐久性寿命预测。研究结果表明,混凝土梁受弯开裂处的等效氯离子扩散系数与裂缝宽度、粉煤灰掺量呈指数函数关系。考虑海工混凝土结构的重要使命,将钢筋脱钝时间作为混凝土结构的耐久性极限,讨论了保护层厚度、粉煤灰掺量以及受弯裂缝宽度对混凝土结构耐久性寿命的影响,相关研究成果可为实际海工混凝土结构耐久性设计及寿命评估提供一定的借鉴。     

基于多因素耦合作用的混凝土氯离子迁移规律试验研究

碳化、氯离子侵蚀、荷载三者共同作用对沿海地区混凝土结构耐久性具有重要影响.以C25级普通混凝土为研究对象,针对应力、碳化和氯盐三因素共同作用,借助室内试验手段,对混凝土试样进行加载及快速碳化试验,研究了耦合作用下混凝土中的氯离子迁移机理,建立了应力-碳化-氯盐多因素共同作用下的氯离子传输模型.研究表明:当碳化时间较短时,氯离子扩散系数随荷载等级的增加而不断减小;当碳化时间较长时,氯离子扩散系数在荷载等级较小阶段会有显著下降趋势,而在荷载等级达到60％极限抗压强度以上时,呈现陡增陡降的变化过程.研究成果可以完善结构耐久性设计理论和方法.     

粉煤灰混凝土在海洋环境中的氯离子扩散系数演变规律

在模拟海水环境中研究了普通混凝土和粉煤灰混凝土的氯离子扩散特性.探讨了养护龄期,暴露时间以及粉煤灰掺量对混凝土表观氯离子扩散系数的影响.结果表明:随着暴露时间的延长,混凝土的表观氯离子扩散系数呈幂指数衰减规律;且延长混凝土养护时间以及掺入粉煤灰可降低混凝土表观氯离子的扩散系数;当养护龄期达到180 d,表观氯离子扩散系数趋于平稳;当粉煤灰掺量达到30％,表观氯离子扩散系数随暴露时间的降低速度最快.因此,在海洋环境下,适当延长养护龄期及掺入粉煤灰对于延长混凝土结构的服役寿命有重要意义.     

煤渣粉掺量对再生混凝土氯离子扩散系数的影响

研究煤渣粉掺量和腐蚀时间对再生混凝土氯离子扩散系数的影响,测试了各再生混凝土在3.5％NaCl溶液中浸泡不同时间的自由氯离子含量,计算了再生混凝土自由氯离子扩散系数.结果表明:再生混凝土的氯离子扩散系数(Dt)随着腐蚀时间的延长而降低.Dt、28 d 再生混凝土氯离子扩散系数(D0)和n均随着煤渣粉掺量的增加先降低后增加,且掺量为30％时其达到最小值.Dt与腐蚀时间成幂函数关系,D0或n与煤渣粉掺量均呈二次多项式关系.建立了煤渣粉掺量、腐蚀时间与Dt的关系式,该公式可用来预测海洋环境下掺煤渣粉再生混凝土的氯离子扩散系数.     

纤维混凝土抗压强度与氯离子扩散系数相关性研究

选取了六种常用的工程纤维,开展纤维混凝土氯离子扩散系数测试与抗压强度试验,研究分析纤维品种及龄期对混凝土抗压强度和氯离子扩散系数的影响,建立纤维混凝土抗压强度和氯离子扩散系数的定量关系.研究结果表明:纤维的掺入,提高了混凝土的抗压强度,降低了混凝土的氯离子扩散系数.纤维混凝土抗压强度随氯离子扩散系数的增大呈线性递减趋势.实际工程中,可基于混凝土抗压强度与氯离子扩散系数试验,预先建立混凝土抗压强度与氯离子扩散系数间的相关关系曲线,通过结构混凝土抗压强度检测结果,间接得到结构混凝土的氯离子扩散系数,及时掌握混凝土抗渗性能的变化情况.     

纤维混凝土电阻率与氯离子扩散系数相关性试验研究

开展纤维混凝土电阻率和氯离子扩散试验,研究分析不同纤维混凝土的电阻率和氯离子扩散系数随龄期变化规律,建立纤维混凝土的电阻率和氯离子扩散系数间的定量关系.研究表明:随着混凝土龄期的增长,混凝土的电阻率逐渐增大,而氯离子扩散系数则逐渐减小.混凝土的氯离子扩散系数随电阻率的增大而下降,二者具有良好的线性负相关关系.在施工过程中,可采用预先确定的基于实际混凝土类型的电阻率与氯离子扩散系数间的相关关系曲线,通过定期测试混凝土的电阻率,以此间接反映混凝土的氯离子扩散系数,并进一步的确定混凝土的抗渗性能.     

矿渣混凝土在海洋环境中的氯离子扩散系数演变规律

本文根据自然扩散法的原理,在模拟海水环境中研究了普通矿渣混凝土(SGC)的氯离子扩散特性.探讨了暴露时间,养护龄期,矿渣掺量与混凝土氯离子扩散系数的关系.实验表明了混凝土试件的氯离子扩散系数同暴露时间之间呈幂级数衰减规律,随养护龄期的延长而减小,且随着暴露时间的延长而增加,并逐渐趋于稳定,且扩散系数与养护时间及矿渣掺量有关;当养护龄期达到100～ 150 d,扩散系数趋于平稳;矿渣掺量达到30％时,混凝土的表观氯离子扩散系数随暴露时间的降低速度最快.因此,适当延长养护龄期及掺入矿渣,有助于延长混凝土结构在海洋环境的服役寿命.     

海洋环境下矿渣混凝土的表面氯离子浓度规律

依据自然扩散法的原理,采用人工模拟海水为浸泡介质,研究了矿渣混凝土(Slag concrete,SGC)在海水环境中的氯离子扩散行为,探讨了养护龄期、暴露时间、矿渣(Slag,SG)掺量对混凝土表面氯离子浓度(Cs)的影响规律.结果表明,在海洋环境中,不论是普通混凝土(Ordinary Portland cement concrete,OPC)还是SGC,其Cs均随着养护龄期的延长而呈对数函数的下降规律,且随着暴露时间的延长而呈幂函数的增长规律,并逐渐趋于稳定.对于暴露时间为180 d的SGC,其Cs随着SG掺量的增加呈现先减后增的趋势,Cs最小的SG掺量为30％.因此,对于实际海洋环境下的混凝土结构,为了保证结构强度并考虑氯离子扩散系数的影响,应尽量延长养护的时间至365 d,同时使SG的掺量不低于30％,这样,有利于提高混凝土结构的服役寿命.