冻融环境混凝土氯离子扩散性能试验研究

目前针对混凝土冻融损伤影响下的氯离子扩散系数衰减规律尚未建立完善模型.本文应用自然扩散方式对冻融损伤混凝土中的自由氯离子和总氯离子扩散性能进行了试验研究,分析了冻融损伤对混凝土中氯离子分布和扩散系数的影响,并将损伤度概念引入,建立了考虑冻融损伤影响的混凝土中氯离子扩散系数衰减模型.研究表明:随着混凝土冻融损伤的加剧,自由氯离子和总氯离子扩散系数逐渐增大,而氯离子扩散系数的衰减指数总体呈降低趋势;随着混凝土冻融损伤程度的加剧,混凝土深层扩散区的氯离子含量呈升高趋势,但浅层扩散区中的氯离子含量呈降低趋势.     

自然扩散条件下混凝土中氯离子的沉积

采用浸泡试验方法,通过测定不同条件下混凝土内部不同位置处外渗氯离子的含量,研究了混凝土组成与配比、溶液中氯离子浓度、浸泡方式等因素对自然扩散条件下混凝土中氯离子沉积的影响规律,并采用不同的试验测试方法分析了混凝土中以化学结合、物理吸附或游离方式沉积的氯离子含量.结果表明:较高水胶比(>0.42条件下,水胶比的变化对混凝土表层沉积的氯离子数量无显著影响.混凝士中沉积的氯离子数量随外部环境中氯离子浓度的增加而呈不同程度的增加.相对于一维浸泡方式,三维浸泡的混凝土表层沉积的氯离子有一定程度的提高.与酸溶法相比,混凝土中水溶性氯离子的沉积量约降低30%.     

二维弹性随机边界元中的奇异性问题

研究了二维弹性随机边界元问题,讨论了弹性模量、泊松比及载荷为随机变量时的随机边界积分方程的列式与推导,当采用线性单元离散化边界时,计算影响系数矩阵偏导数的对角元时会产生奇异性。推荐了一种方法能解决这个问题,且具有较好的效率和精度。     

混凝土孔结构及其分形维数与氯离子扩散性能的关系

氯离子扩散系数是研究海洋环境下混凝土结构耐久性的重要参数之一。通过开展不同水胶比混凝土的压汞试验和盐雾扩散试验,研究了混凝土内部孔隙率、孔径分布及临界孔径对氯离子扩散系数的影响规律。结合Menger海绵体模型,建立孔体积分形维数与氯离子扩散系数的关系。结果表明:孔隙率和临界孔径与无量纲化氯离子扩散系数的相关性很高,可作为反映混凝土氯离子扩散性能的重要参数;通过数学分析计算得到的孔表面分形维数分布在2.56~3.86之间,孔体积分形维数分布在2.85~2.98之间;基于压汞法和分形理论计算得到的孔体积分形维数可以作为评价氯离子扩散系数的指标,在孔径小于10 nm、10～100 nm、100～1 000 nm以及大于1 000 nm四类区间,氯离子扩散系数随孔体积分形维数的增加而下降。     

矿渣混凝土的氯离子结合能力研究

通过自然扩散法测定了矿渣混凝土中总氯离子和自由氯离子含量,获得了混凝土对氯离子的结合能力,研究了扩散深度、养护时间和矿渣掺量对氯离子结合能力的影响规律.结果表明,矿渣混凝土氯离子结合能力随着扩散深度的增加而逐渐增加;随着养护时间的延长,矿渣混凝土氯离子结合能力起初呈不断增大的趋势,当养护时间大于365 d时,增长趋势逐渐趋于稳定;随着矿渣掺量的增加,混凝土的氯离子结合能力呈先增加后减小的规律,氯离子结合能力最大时的矿渣掺量为30％.     

带裂缝混凝土氯离子扩散及碳化特性试验研究

针对带裂缝混凝土的氯离子扩散作用及碳化特性进行了试验分析,利用无损裂缝制备装置,预制了不同深度、厚度及不同间距的带裂缝混凝土试件,分别进行了氯盐溶液浸泡试验及快速碳化试验,并对二者的耦合作用进行了研究.得到了裂缝宽度、深度、裂缝间距及水灰比等因素对带裂缝混凝土试件氯离子扩散作用和碳化特性的影响,且随着碳化时间的增加,带裂缝混凝土试件的氯离子扩散深度减小,氯离子扩散对混凝土的抗碳化性能起到了一定的提高作用.     

注塑模冷却分析的边界元法

本文介绍了一种注塑模冷却分析的有效方法－－边界元法，根据注塑模内部尺寸相差悬殊（型胶为一狭缝，冷却孔长度远大于其直径）的结构特点，推导出适用于注塑模冷却分析折边界积分方程，并给出模具三维温度场的边界元计算方法，最后，利用一个例子说明了其于边界元法的冷却分析在实际中的应用。     

二维弹性问题线性单元边界元法奇异积分问题的处理

采用线性单元的二维弹性问题边界元法具有计算精度高的优点。但当点力所在结点与单元的端结点重合时,出现了奇异积分问题。本工作提出了解决奇异积分问题的一个方法,编制了二维弹性问题线性单元边界元法程序,并给出了两个算例。算例中讨论了角结点附近面力的处理问题。结果表明,本工作编制的边界元法程序是可靠的。     

基于边界元法求解二维Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹断裂参数

对于平面复合型裂纹,由于不同的断裂模式,1J积分与应力强度因子有关。因此,必须另外分析如何分离应力强度因子。2J积分结合1J积分或应变能释放率(SERR),可以用于有效的离散和计算应力强度因子。本文介绍III?复合型裂纹的1J,2J的计算,展示了两个各向同性和均质材料属性的示例,在不同裂纹形状和荷载条件情况下,得到了应力强度因子和1J,2J的相应积分值。     

FINITE ELEMENT METHOD FOR SOLVING TWO-DIMENSIONAL DIFFUSION-REACTION EQUATIONS OF BOUNDARY LAYER TYPE IN POROUS CATALYST PELLET

In this paper,finite element method(FEM)is used to solve two-dimensional diffu-sion-reaction equations of boundary layer type.This kind of equations are usually too complicatedand diffcult to be solved by applying the traditional methods used in chemical engineering becauseof the steep gradients of concentration and temperature.But,these difficulties are easy to be over-comed when the FEM is used.The integraded steps of solving this kind of problems by the FEMare presented in this paper.By applying the FEM to the two actual examples,the conclusion can bereached that the FEM has the advantages of simplicity and good accuracy.     

混凝土中氯离子迁移特征的表征

混凝土中氯离子的迁移是个非常复杂的过程.一般将测量和计算硬化水泥浆体和混凝土中氯离子的迁移的方法分为非稳态和稳态两大类.对混凝土中氯离子迁移的测试方法进行了评述,并分析了其优点和缺点.北欧标准NTBuild492是目前非稳态条件下快速测试氯离子扩散性最好的方法,但实际的氯离子浓度分布与其计算公式用的模型的模拟仍存在一定的差异.北欧标准NT Build 355是目前稳态条件下快速测试氯离子扩散性最好的方法,但理论基础过于简化.尽管ASTM C1202或AASHTO T277在世界上被广泛应用,但实际上它是一个测量混凝土电导的方法,它可用于混凝土的质量控制,如其结果没有与混凝土的氯离子渗透性试验结果建立相关性时,不能直接用于评价混凝土的氯离子渗透性.     

磨细高炉矿渣对海工混凝土抗冻性和氯离子扩散性能的影响

以天然海水为介质研究了掺加磨细矿渣的海工混凝土抗冻性和氯离子扩散性能,通过研究水胶比、矿渣和引气剂掺量等因素对混凝土抗冻性和抗氯离子渗透性能的影响.并与普通混凝土进行对比.结果表明:矿渣虽然能提高混凝土的抗氯离子渗透性能但不能提高混凝土的抗冻性;随水胶比减小,矿渣混凝土的抗冻性和抗氯离子渗透性能同时得到提高;矿渣只有与引气剂共同使用,才能同时有效提高混凝土海水环境中的抗冻性和抗氯离子渗透性.以常用抗冻性和氯离子渗透性指标的比值(R)可以反映海工混凝土的耐久性优劣,电子显微镜分析结果与R的评价结果吻合较好.     

硝酸银显色法检测混凝土中氯离子的迁移

实验室和工程现场经常用硝酸银显色法检测混凝土中氯离子的迁移.有3种硝酸银显色法,即AgNO3+K2CrO4法、AgNO3+荧光素法以及AgNO3法,其中AgNCh法使用最广泛,因为AgN03法测试结果和其他两种方法相似却比其他两种方法容易操作.硝酸银显色法测量的变色边界氯离子浓度在很大范围内变化,很多因素诸如混凝土碱度、硝酸银浓度、取样方法以及混凝土中氯离子分析方法等均会对变色边界氯离子浓度测试结果产生影响. 采用硝酸银显色法测试的自由氯离子渗透深度以及通过变色边界自由氯离子浓度计算的表观扩散系数可以简单、快速地评价混凝土抗氧离子渗透性.     

混凝土在硫酸盐、氯盐溶液中的损伤过程

研究了水胶比(质量比)为0.35,0.45的普通混凝土在3种溶液[3.5%(质量分数,下同)NaCl溶液,5.0% Na2SO4溶液,3.5%NaCl-5.0% Na2SO4复合溶液]和2种腐蚀制度(长期浸泡和浸泡烘干循环)下混凝土的损伤失效规律、特点及损伤叠加的效应.结果表明:在腐蚀初期,腐蚀溶液中硫酸盐的存在提高了混凝土抗氯离子扩散能力;腐蚀后期则降低之.复合溶液中氯盐的存在拉长了各腐蚀阶段时间,延缓了混凝土的硫酸盐损伤进程.混凝土经浸泡烘干循环,其相对动弹性模量(Erd)变化为下降、线性增加、缓慢下降和加速下降4个阶段.此外,用现代测试技术研究了上述规律产生的微观机理.     

对FRP筋混凝土桥梁面板承载力性能的非线性有限元分析

为了研究FRP筋混凝土梁面板的承载能力,采用了大型商用软件ABAQUS对Sherif EI-Gamal等的钢混桥梁模型进行了数值模拟。将非线性有限元计算结果同试验结果进行对比分析,非线性有限元的计算结果与试验结果吻合良好。基于数值模准确的分析结果,对结构体系中的压缩薄膜效应进行了分析,并开展了一系列的参数学习,包括混凝土强度、支撑梁刚度以及横隔梁。分析结果表明,压缩薄膜效应对FRP筋混凝土桥面板的承载能力有显著的影响。     

对FRP筋混凝土桥梁面板承载力性能的非线性有限元分析

为了研究FRP筋混凝土梁面板的承载能力,采用了大型商用软件ABAQUS对Sherif EI-Gamal等的钢混桥梁模型进行了数值模拟。将非线性有限元计算结果同试验结果进行对比分析,非线性有限元的计算结果与试验结果吻合良好。基于数值模准确的分析结果,对结构体系中的压缩薄膜效应进行了分析,并开展了一系列的参数学习,包括混凝土强度、支撑梁刚度以及横隔梁。分析结果表明,压缩薄膜效应对FRP筋混凝土桥面板的承载能力有显著的影响。