基于多维Cl^(-)侵蚀寿命预测的C40混凝土保护层厚度设计

为研究混凝土在盐碱环境中的多维Cl^(-)扩散规律及对应的保护层厚度设计,利用ANSYS有限元建模,选取了4个不同的时间节点,研究了不同时间下混凝土中Cl^(-)浓度分布情况,并预测不同扩散维度下混凝土的耐久性服役寿命,从而建立了混凝土保护层厚度与设计寿命的映射关系。研究结果表明:相比1维扩散,2维与3维扩散在混凝土表层的Cl^(-)浓度与扩散深度较大,2维与3维扩散深度分别为1维扩散的1.47倍与1.84倍;Cl^(-)侵蚀环境中混凝土耐久性服役寿命较短,在1维Cl^(-)侵蚀下寿命不足20年,而在3维侵蚀下寿命不足10年。对于C40混凝土在50年设计使用寿命下,1维、2维及3维Cl^(-)扩散状态下保护层厚度分别为50 mm、60 mm和68 mm。

氯离子侵蚀后桥墩的抗震性能及损伤指标研究

为研究氯离子(Cl^(-))侵蚀对钢筋、混凝土材料性能和桥墩抗震性能的影响,设计了3组6根大比例尺钢筋混凝土墩柱模型,并对各组中的待侵蚀模型试件进行了Cl^(-)电化学加速侵蚀。对各试件进行拟静力加载试验,分析Cl^(-)侵蚀前后不同墩高和不同配筋率的墩柱模型抗震性能指标的变化规律,并采用Park-Ang和M-Park两种双参数模型评价墩柱的地震损伤。研究结果表明:Cl^(-)侵蚀对混凝土和钢筋材料性能产生削弱影响;受Cl^(-)侵蚀试件的位移延性能力、承载能力、耗能能力均明显小于未受侵蚀试件;侵蚀试件的等效黏滞阻尼系数在极限位移前大于相应未受侵蚀的试件;Cl^(-)侵蚀会明显增加墩柱的地震损伤,在极限位移处增大至未侵蚀墩柱的两倍;墩柱配筋率越大时,Cl^(-)侵蚀对墩柱地震损伤的影响越大。

低密度陶粒支撑剂的水敏老化机理研究

低密度陶粒支撑剂良好的性能在非常规能源开采工作中显得十分重要。针对低密度陶粒支撑剂在地层水服役期间性能退化的现象,本文选取两种不同规格的支撑剂,在地层水中浸泡不同时间后取出,采用XRF、XPS、XRD、SEM、TEM对浸泡前后的支撑剂进行表征,探索支撑剂老化机理。结果显示:支撑剂中ClO_(2)含量增加,Al2O_(3)、SiO_(2)含量减少,地层水中Cl^(-)、HCO_(3)^(-)含量减少;XPS检测出Cl 2p峰和Cl 2s峰;XRD检测出新相SiCl_(4)。以上结果证实,地层水中的Cl^(-)扩散到支撑剂表面与SiO_(2)反应生成SiCl_(4),SiCl_(4)进一步水化生成硅凝胶或硅酸凝胶包覆在支撑剂表面。支撑剂中Al_(2)O_(3)会与地层水中H^(+)(酸性环境)反应生成Al^(3+),Al^(3+)再与HCO_(3)^(-)反应生成Al(OH)_(3)沉淀进入地层水中。地层水中大量的Cl^(-)和H^(+)共同作用,使支撑剂从表面开始侵蚀,导致支撑剂内部结构致密化程度降低,结构松散,从而使支撑剂的抗破碎能力降低,性能退化。

列车动荷载作用下海域段盾构隧道衬砌结构耐久性研究

为研究运营海域盾构隧道衬砌受海水侵蚀与列车动荷载双重作用下的结构耐久性问题,本文以厦门地铁6号线马銮中心站至集美岛站海域段隧道工程为基础,通过室内三轴试验确定盾构隧道管片混凝土腐蚀前后力学性能,并使用MIDAS GTS有限元软件分析盾构隧道衬砌受Cl^(-)侵蚀后承载能力变化及隧道衬砌在列车动载下的响应情况。结果表明:随着Cl^(-)的侵蚀,管片混凝土强度明显降低,平均弹性模量下降了46.13%;单次列车荷载与海水侵蚀双重作用下衬砌结构横向位移不大,纵向位移由56.9 mm增大至57.8 mm,最大拉应力增加6.42%,最大压应力增加14.16%;单次列车荷载持续作用下,管片最大可产生7.43 mm纵向位移,衬砌左右两侧产生的应力较大,最大约5.5 MPa,应力随时间均匀变化。延长海域盾构隧道运营时间衬砌结构劣化明显。