咸潮上溯对河口船闸混凝土结构氯离子浸透的影响

由于受咸潮上溯与船闸灌泄水共同影响,在河口船闸内部将形成混掺盐水高频干湿交替的特殊腐蚀环境。该腐蚀环境相较于海洋干湿交替区域的氯盐浓度虽低,但其内水位频繁变化所造成的高频率干湿交替特征显著。针对上述特殊腐蚀环境对船闸混凝土结构中氯离子浸透的影响程度目前尚不清楚。为此,本工作通过开展由于咸潮上溯引起的盐水高频干湿交替环境下船闸混凝土内氯离子浸透试验,研究了不同氯盐浓度、干湿制度、干湿交替频率、暴露时间对混凝土内氯离子浸透深度的影响。结果表明:氯离子浸透深度随着干燥时间的增加呈现先增大后减小的变化趋势;高频率干湿交替、低浓度氯盐环境情况下混凝土内氯离子浸透深度大于低频率干湿交替、高浓度氯盐环境,表明干湿交替频率是影响氯离子入侵混凝土的决定性因素,对混凝土中氯离子浸透的影响效果较环境中氯盐浓度要更大。

考虑氯离子侵蚀维度的钢筋混凝土码头服役寿命预测

合理评估和预测海洋环境下考虑氯盐侵蚀的钢筋混凝土(RC)码头结构服役寿命,对港口正常、安全运营意义重大。根据混凝土多相复合材料的细观组成结构,建立考虑粗骨料为凸多边形的混凝土细观数值模型。基于氯离子侵蚀混凝土的有限元数值模拟仿真方法,评估得到混凝土细观模型中氯离子一维、二维侵蚀的浓度分布,并建立氯离子一维、二维侵蚀模型。以沿海某RC高桩码头工程中方桩构件为例,根据建立的氯离子侵蚀模型并结合钢筋锈蚀速率模型,预测RC方桩构件的服役寿命。结果表明:在氯离子二维侵蚀下RC方桩的服役寿命预测值较一维侵蚀提前了约34%,RC结构的服役寿命大幅缩短。建议在RC码头耐久性设计过程中充分考虑氯离子侵蚀维度对结构物服役寿命的影响,以保障RC码头结构的运营安全。

钢筋对混凝土中氯离子扩散的阻挡效应预测模型

为了从细观本质上定量分析钢筋对混凝土中氯离子扩散的影响程度,通过开展人工模拟海洋潮汐环境干湿交替作用下混凝土和钢筋混凝土试件中氯离子自然扩散室内物理试验,得到不同扩散时间下试件中氯离子的含量分布.在此基础上,基于细观图像技术定量研究了钢筋间接阻挡效应对氯离子扩散系数的影响.以Fick第二扩散定律误差函数解析解为基础,通过引入钢筋的间接和直接阻挡效应系数来对其进行修正,建立了考虑钢筋阻挡效应的混凝土中氯离子含量预测模型.模型预测值与试验实测值吻合良好,验证了预测模型的正确性.