基于现场耐久性检测的承台海工混凝土寿命预测

金塘大桥受恶劣的海洋气候环境和海水腐蚀影响严重,其结构设计基准期为100年。根据现场对大桥已建部分承台混凝土检测的保护层厚度、表面氯离子浓度和氯离子扩散系数等耐久性参数,以Fick第二定律为基础的理论模型对混凝土结构抵抗氯离子侵蚀耐久寿命进行预测。此研究成果可为氯盐侵蚀环境下混凝土结构耐久性设计与评估提供参考。

基于耐久性寿命预测的海工混凝土结构检测评估

根据交通部《港口水工建筑物检测与评估技术规范》相关规定,对华南某海港码头钢筋混凝土结构耐久性进行检测评估,检测结果与实际情况具有较好的符合性,按照《港口水工建筑物检测与评估技术规范》进行检测评估可以真实反映码头工作状态。

基于暴露试验和实体工程调查的海工混凝土结构耐久性寿命预测理论和方法

文章系交通运输部西部交通建设科技项目课题"海港工程混凝土结构耐久性寿命预测与健康诊断研究"部分成果。利用国内典型海洋环境长达20a暴露试验和实体海港工程耐久性调查成果,通过综合统计分析,对海工混凝土耐久性劣化模型关键参数进行合理修正,建立与我国典型海工混凝土结构相吻合的寿命预测模型,并采用对暴露试验"室内复原"的方法研究耐久性室内快速模拟试验与暴露试验之间的相关性,建立海工混凝土耐久性质量性能与设计使用年限之间定量关系。

基于疏水化合孔栓物及硅烷浸渍双重应用的海工混凝土耐久性研究

为进一步提升环境作用等级达Ⅲ-F的近海或海洋氯化物环境影响下结构物耐久性,研究疏水化合孔栓物及硅烷浸渍双重应用对海工混凝土耐久性的提升效果。通过掺加疏水化合孔栓物来改善海工混凝土的内在性能,采用硅烷浸渍涂层进一步对结构物表层进行防护。结果显示,添加疏水化合孔栓物可改善混凝土的工作性,延缓水化进程,减少大体积海工混凝土早期温度裂缝发生的可能且不影响其后期强度;疏水化合孔栓物及硅烷浸渍的双重应用较单一应用在海工混凝土的抗氯离子渗透性能、碳化深度、吸水率等方面均显示出更优性能,可显著提升环境作用等级达Ⅲ-F的近海或海洋氯化物环境下海工混凝土结构物耐久性。

沿海环境下预应力混凝土管桩耐久性寿命预测

通过预应力混凝土管桩所处沿海环境水样和土样的试验结果,确定其所在环境类别和作用等级,然后结合预应力混凝土管桩氯离子含量、28 d氯离子渗透系数和JTS 153—2015《水运工程结构耐久性设计标准》中关于耐久性寿命预测模型关键参数的取值规定,实现采用JTS 153—2015《水运工程结构耐久性设计标准》中的寿命预测模型对既定工况下预应力混凝土管桩耐久性进行寿命预测的目的,最终判定预应力混凝土管桩是否满足设计使用年限要求。结果表明:预应力混凝土管桩在既有工况下,采用JTS 153—2015《水运工程结构耐久性设计标准》规定的方法计算得出其耐久性寿命预测值为67.75年,满足设计使用年限50年的要求。

满足100年耐久性设计的自密实海工高性能混凝土寿命评价技术研究

分析了海工混凝土结构的腐蚀机理,并对海工混凝土结构的腐蚀危险性进行了评估,表明氯离子对混凝土结构内钢筋的腐蚀是混凝土结构与构件耐久性的主要控制因素。确定了菲克第二扩散定律的解析解中表面氯离子浓度、临界氯离子浓度和保护层厚度等参数的取值,获得了不同矿物掺合料自密实海工高性能混凝土满足100年耐久性设计年限要求的有效氯离子扩散系数控制指标,并表明掺合料的种类和掺量在合理的范围时,自密实海工高性能混凝土的耐久性可满足设计使用年限100年的耐久性要求。

港珠澳大桥长寿命120年高性能海工混凝土耐久性质量控制

通过对港珠澳大桥混凝土原材料的观察和研究,本文从原材料选用和配合比设计等方面阐述原材料质量对混凝土耐久性的影响作用。

盐碱环境下氯化物侵蚀对混凝土桥梁耐久性的影响

为解决西北地区盐碱环境中钢筋混凝土桥梁的腐蚀及耐久性问题,通过现场调研西北地区盐碱环境中桥梁病害问题、土壤和桥梁中氯离子的分布情况,运用修正Fick第二定律和有限元模拟拟建桥梁各部位的氯离子扩散规律,并预测了桥梁的耐久性寿命,探讨了提高混凝土强度和保护层厚度等措施对桥梁耐久性寿命的提升效果。结果表明,盐碱环境中表层土壤氯离子含量最高,服役桥梁存在多种病害,下部结构最易受到氯离子侵蚀。服役桥梁下部结构承台、桥墩和桩基的耐久性寿命分别为55.3、63.1和91.5 a,通过合理提升混凝土强度、提高保护层厚度等可以使桥梁的耐久性达到要求。

基于耐久性检测的钢筋混凝土铁路桥碳化寿命预测

东岗镇黄河大桥是重要的交通枢纽,对其进行耐久性评估和寿命预测对于确保包兰铁路的正常运营有极其重要的意义.对大桥结构技术状况进行了详细的检测与调查,测试了大桥主要构件混凝土保护层厚度、混凝土强度、及混凝土碳化深度和钢筋锈蚀程度,分析了大桥混凝土结构的主要病害及其产生原因.基于大桥环境条件和主要构件实测结果,分析了大桥主要构件的碳化可靠指标和剩余寿命,为大桥的继续使用与维修加固提供了科学依据.

基于广义扩散方程海工混凝土结构耐久寿命概率评估方法

针对国内现有的氯离子侵蚀寿命预测模型存在的问题,提出了基于广义扩散方程(GDF)的海洋环境下混凝土结构耐久寿命预测的概率方法。以某海上混凝土工程原位取粉测试及室内快速试验为手段,获得不同环境分区的时变模型参数统计值。采用随机抽样方法,实现结构各部位混凝土使用寿命的概率预测。通过对模型参数的敏感性分析讨论了该模型的优点。最后,提出了周期性检测,不断更新模型参数的动态寿命评估思路。

提高海工混凝土结构耐久性寿命成套技术及推广应用——获2011年度国家科学技术进步奖二等奖

处于海水环境中的海工混凝土结构,因氯盐腐蚀引起钢筋锈蚀、混凝土结构破坏是威胁我国乃至世界混凝土结构安全使用寿命的首要病害.长期以来,如何攻克海工混凝土结构耐久性技术难题、

桥梁高性能混凝土的耐久性研究及寿命预测

通过快速碳化试验研究了桥梁高性能混凝土在加载-碳化双重破坏因素作用下的耐久性,并建立了寿命预测模型;通过干湿循环-硫酸盐腐蚀研究了混凝土抗干湿循环-硫酸盐腐蚀的能力,并建立了桥梁混凝土基于硫酸盐的寿命预测模型。结合桥梁所处实际运行环境,对桥梁各主体部位混凝土进行了寿命评估,结果表明,桥梁各部位在多因素作用下,运行寿命均超过100年,完全满足工程需要。

钢渣矿渣复合对海工混凝土耐久性影响的试验研究

通过胶砂试验、混凝土抗氯离子渗透试验和混凝土抗硫酸盐侵蚀试验,研究了钢渣粉与矿渣粉复合掺入对混凝土海工耐久性能的影响。试验结果表明：钢渣粉和矿渣粉具有很好的复合强化效应,复合掺入后对混凝土抗氯离子渗透和抗硫酸盐侵蚀性能都有较好的改善作用。综合考虑钢渣矿渣的活性、混凝土的海工耐久性以及钢渣利用的最大化,海工混凝土中钢渣矿渣复合掺入的总量,可控制在胶凝材料总量的40%~50%,矿渣与钢渣的比控制在6∶4左右。这样可保证钢渣掺量较大的同时,混凝土的海工耐久性亦得到有效提升。

海工预应力混凝土氯离子侵蚀模型及耐久性

总结分析了国内外有关混凝土中氯离子侵入模型的研究概况,针对海工预应力混凝土结构,讨论了影响氯离子侵入预应力混凝土的各种因素.考虑混凝土与氯离子间的结合能力,建立了预应力混凝土氯离子侵入数学模型.以混凝土保护层厚度、氯离子扩散速度以及表面氯离子浓度为主要参数,运用可靠度理论,建立了海工预应力混凝土结构耐久性可靠度分析模型.分析结果表明:应力状态下,混凝土的氯离子有效扩散系数是变化的,其中混凝土的拉应力会加快氯离子的扩散,而压应力则相反;同时从耐久性分析中可知,混凝土保护层厚度对氯离子侵蚀下的PC结构耐久性影响最大,表面氯离子浓度及氯离子扩散速度次之.

海水环境下钢筋混凝土人工鱼礁的耐久性寿命预测

根据人工模拟的流动海水环境(流速约为0.15m/s)下的混凝土侵蚀试验测得的混凝土中氯离子质量分数,分别测定了腐蚀350,380,400d后混凝土的氯离子扩散系数,并计算和预测了混凝土人工鱼礁的耐久性寿命。研究结果表明:氯离子在混凝土人工鱼礁中的扩散规律基本上遵循Fick第二定律;钢筋混凝土人工鱼礁的耐久性寿命与保护层厚度的平方成正比;海水盐度对混凝土人工鱼礁的耐久性寿命影响较大。

港珠澳大桥主体混凝土结构120a使用寿命耐久性对策

跨越伶仃洋海域的港珠澳大桥提出了120 a使用寿命的建设目标,如何提高外海、高温、高湿环境下混凝土结构耐久性是工程建设面临的重大问题之一。结合港珠澳大桥工程实践,在工程建设前期和设计施工阶段,开展了针对混凝土结构耐久性的系列研究工作。在研究成果基础上,从耐久性设计、施工及后期维护等方面,提出了为确保港珠澳大桥达到120 a使用寿命所应采取的耐久性对策和措施。

粉煤灰海工高性能混凝土耐久性试验

结合课题,采用规定的试验方法对掺与不掺粉煤灰的三个配合比混凝土的耐久性进行了试验研究和对比分析.结果表明,掺一定量粉煤灰的混凝土提高了混凝土的抗渗性和抗氯离子渗透能力,同时也提高了混凝土的抗冻融性能,对混凝土碱骨料反应也有一定的抑制作用,掺一定量优质粉煤灰的高性能混凝土,其抗硫酸盐的性能较好,而混凝土的抗碳化能力并没有明显减弱.因此,掺一定量粉煤灰的混凝土可改善混凝土的微观结构,从而使海工高性能混凝土具有良好的耐久性能.

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。

东西部氯盐环境中混凝土的耐久性和服役寿命

目的为了比较混凝土结构在东部海洋环境与西部盐湖环境中的耐久性,对重大海洋混凝土工程和重点盐湖混凝土工程的服役寿命进行设计.方法采用现场考察和文献分析的方法.结果普通混凝土结构在青海盐湖地区使用2—3a会发生钢筋锈蚀开裂,在东南沿海地区的服役寿命可以达到7—10a.结论重大海洋混凝土工程可以尝试按照100a服役寿命来设计,重点盐湖混凝土工程能够按照50a服役寿命设计.

基于长期暴露试验的海工高性能混凝土耐久性分析

以高耐久性为重要特征的海工高性能混凝土已经在海港码头、沿海和跨海桥梁等基础设施得到广泛的应用。为研究分析海工高性能混凝土在实际海洋环境下长期性能,文章以广东湛江海洋暴露试验站混凝土长期暴露试件为研究对象,在采用传统方法磨粉化学分析氯离子含量分布情况的基础上,采用压汞法(MIP)、背散射电镜(BSE)和能谱分析(EDX)等微观测试技术,测试混凝土的孔结构及水化产物对氯离子的固化性能。经对比分析,海工高性能混凝土比普通混凝土具备更优的孔结构,且长期暴露于氯盐环境下有大量的弗里德尔盐生成,固化氯离子效果显著。长期暴露试验和工程实践证明,海工高性能混凝土是有效提高海洋环境混凝土结构抗氯离子渗透性的根本措施,可显著提高混凝土结构耐久性,大幅延长工程的使用寿命。通过追溯和回顾,陈肇元院士对文章的研究工作给予重要的启发和促进,并对海工高性能混凝土的推广应用发挥重要的推动引领作用。