Comparison study of durability design for concrete bridges:Chinese-code and Eurocode

Differences and similarities of durability design for concrete bridges in Chinese-code and Eurocode are identified and discussed. Exposure environment classes and regulations of the minimum concrete cover and strength of the two codes are compared and analyzed. Numerical calculations for predicting the durable life of bridges related to carbonization and chlorides corrosion （marine and de-icing） are conducted. The results show that provisions in the two codes can satisfy the durability requirements under carbonization whereas they cannot guarantee the durability for bridges in spray and splash zones. Enhancing the waterproof capacity and reducing the frequent use of de-icing agents are vital to improving the bridge durability. Some recommendations for upgrading the durability are also included.

复杂环境下纤维混凝土改性及耐久性试验研究

为解决在盐蚀等复杂环境下混凝土性能下降的问题,试验利用网状聚丙烯纤维、玄武岩纤维及碳酸钙晶须对混凝土进行改性,制备一种改性纤维混凝土并研究不同晶须掺量下混凝土的性能。结果表明,在纤维混凝土中掺入碳酸钙晶须,混凝土的坍落度下降,工作性能提高,并且抗压、抗折强度提升;试验制备的碳酸钙晶须改性纤维混凝土综合性能较好,可以应用于高浓度盐碱等复杂环境。

碳化程度对混凝土中氯离子扩散系数的影响

为研究碳化程度对混凝土中氯离子扩散系数的影响,通过室内混凝土快速碳化试验获得不同碳化程度的混凝土试块,再结合氯离子快速渗透试验,计算各混凝土试块的氯离子扩散系数.试验结果表明:完全碳化试件与部分碳化试件的氯离子扩散系数未见明显差别;而完全未碳化试件的氯离子扩散系数最大,与已碳化试件有明显差距.混凝土的碳化会降低氯离子的扩散系数;碳化使混凝土的孔隙率降低、密实度提高,一定程度上阻止了氯离子向混凝土内部扩散,完全碳化试件的氯离子扩散系数约为未碳化试件的1/2左右.利用pH计对部分碳化试件进行了测试,结果表明方法可行.

大气环境条件下混凝土保护层取值的研究

混凝土中钢筋锈蚀和混凝土保护层锈胀开裂是钢筋混凝土结构使用极限状态的重要标志,是决定钢筋混凝土结构保护层厚度取值的重要条件。通过混凝土中钢筋开始锈蚀条件的研究和混凝土保护层锈胀开裂条件的研究,建立了碳化腐蚀条件下混凝土最小保护层厚度的确定方法。经过大量计算,分析了影响大气环境条件下混凝土最小保护层厚度取值的因素,给出了我国几个典型城市混凝土最小保护层厚度的分析结果。

钢筋混凝土桥梁耐久性问题及对策研究

对上海地区五座被腐蚀的桥梁混凝土的现场取样测试结果显示,原设计强度为C30混凝土强度和耐久性均严重降低。近年来上海建成了大量桥梁、高架和轨道交通工程,钢筋混凝土防腐技术措施研究无疑将成为一个紧迫的课题。主要对策是针对不同环境条件的耐久性下降原因,进行混凝土耐久性设计。

钢筋混凝土结构基于锈胀开裂寿命准则的耐久性设计方法

在混凝土结构耐久性的研究中,锈胀开裂寿命是以混凝土表面出现顺筋的锈胀裂缝所需时间作为结构的使用寿命.根据理论与经验相结合的描述碳化与锈蚀发展的数学模型,选择混凝土保护层厚度与混凝土立方体抗压强度作为耐久性设计参数,建立了基于锈胀开裂寿命准则的耐久性概率极限状态设计方法,给出了该极限状态的目标可靠指标、设计表达式与分项系数.设计时将混凝土保护层厚度与混凝土立方体抗压强度的均值与对应的分项系数代入设计表达式验算满足后,即可在一定可靠度水准上得到耐久性设计参数的取值,通过算例说明了设计过程.

混凝土桥梁结构的等耐久性设计

在对6个矩形、2个T型、2个Π型混凝土梁进行风加速碳化试验的基础上,结合已有工程检测数据,对自然风环境下混凝土桥梁结构的等耐久性设计提出了初步建议。分析结果表明:在实际桥梁耐久性设计中,考虑风加速混凝土碳化具有重要意义和实用价值;考虑风加速混凝土碳化的桥梁结构等耐久性设计方法较传统耐久性设计方法更加科学合理,理论上避免了梁体各表面耐久性不等的弊病,延长了桥梁结构的使用年限。

混凝土建筑物碳化深度的模型预测

目的为了研究混凝土碳化对钢筋混凝土结构耐久性的影响.方法从混凝土的碳化机理出发,分析了影响混凝土碳化的主要因素.通过现场试验,对某建筑物的混凝土强度、碳化深度及钢筋保护层厚度进行了测定.结果通过对影响该建筑物的影响因素综合分析,建立了考虑环境因素、混凝土强度、覆盖层等多因素混凝土碳化深度预测模型.结论利用试验数据验证了预测模型的正确性,结果表明在预测混凝土碳化深度时,必须考虑覆盖层的影响.

广州地铁混凝土的碳化试验研究及抗碳化耐久寿命预测

针对广州地铁隧道内空气中存在较高浓度CO2对混凝土的侵蚀,采用实际工程混凝土试件进行了标准碳化试验,并应用相似理论对混凝土抗碳化耐久寿命进行预测。结果表明:8家搅拌站供给广州地铁工程使用的C30P8混凝土的28 d碳化深度从10 mm到25 mm不等,离散性较大;广州地铁混凝土保护层为35 mm,CO2浓度为0.05%时,混凝土的抗碳化耐久寿命基本上都超过了100a的设计使用年限,但也存在低于100a的个例。

再生混凝土碳化模型与结构耐久性设计

通过分析现有模型并结合各国试验结果,建立了再生混凝土碳化深度的计算模型。在此基础上提出了极限状态法和分项系数法2种再生混凝土结构耐久性的设计方法,并对再生混凝土梁使用寿命进行了可靠度分析。结果表明:增大再生混凝土强度等级和再生混凝土保护层厚度可以明显提高再生混凝土构件的耐久性;受力状态、钢筋位置对再生混凝土构件的耐久性有重要影响。综合考虑再生混凝土中钢筋开始锈蚀对结构使用功能的影响程度和再生混凝土的不同受力状态,提出了上海地区再生混凝土构件中钢筋的最小保护层厚度。

基于保护层施工偏差的预应力混凝土结构碳化耐久性研究

在一般大气环境中,混凝土保护层的碳化是导致结构钢筋锈蚀的主要原因。由于保护层厚度尺寸相对较小,因此保护层厚度的施工偏差对结构的耐久性将造成较大影响。基于预应力混凝土结构特点,建立其耐久性失效准则,并据此分析研究了保护层施工偏差对设计使用寿命内结构碳化耐久性失效概率的影响,为同类工程的耐久性设计、施工及质量控制提供了理论方法及依据。

考虑风压影响混凝土箱梁的碳化规律及耐久性设计

已有工程检测、理论分析和试验研究表明:风对混凝土碳化的加速作用是客观存在的,风对混凝土碳化的影响会使混凝土结构截面提前发生破坏.为使混凝土结构各截面耐久性一致,对该问题进行深入研究很有必要.基于试验与实测数据以及有限元软件FLUENT的分析,对风压作用下混凝土箱梁结构截面等耐久性设计提出了建议,同时,也为混凝土结构等耐久性设计理论的建立做了初步探索.通过构造简单的算例显示,对混凝土结构截面进行等耐久性设计时,将风对混凝土碳化的影响这一因素考虑在内会使设计更加科学合理,能够有效延长桥梁结构的使用寿命,并对指导实际混凝土工程设计、施工和维护具有重要的应用价值.

钢筋混凝土结构耐久性的影响因素分析

从钢筋混凝土结构耐久性的影响因素出发,分析碳化、氯离子侵蚀导致的钢筋锈蚀对混凝土结构耐久性损伤所起的作用,最后提出通过适当增加保护层厚度提高混凝土结构的耐久性。

关于混凝土保护层厚度的几点思考

分析了混凝土保护层厚度的重要性,从混凝土保护层厚度设置的依据、施工工艺、质量检验标准三个方面进行了探讨,以确保钢筋混凝土构件保护层位置的正确,从而延长钢筋混凝土构件的寿命。

钢筋混凝土结构加速腐蚀研究

为了较好地解决钢筋混凝土结构加速腐蚀实验条件与自然腐蚀条件的时间相关性问题,分析了加速混凝土碳化和加速钢筋锈蚀的试验手段,探讨了在一定的当量环境谱作用下,用绝缘电阻法、腐蚀电流法和损伤变量法加速腐蚀钢筋混凝土的可行性。

混凝土保护层厚度与结构设计使用年限

混凝土碳化与钢筋锈蚀是影响结构耐久性的重要原因,混凝土保护层厚度与混凝土碳化直接相关,也是影响钢筋锈蚀速度的主要因素。本文依据碳化模型计算了50年混凝土碳化深度,与混凝土保护层厚度作比较。并提出规范改进意见,供规范编制参考。

纳米碳纤维增强混凝土耐久性试验

为研究纳米碳纤维对混凝土耐久性的改善效果,进行了不同体积掺量(0.1%,0.2%,0.3%,0.4%和0.5%)下纳米碳纤维增强混凝土的冻融循环实验、渗透实验以及碳化实验,另外通过SEM实验进一步探讨了纳米碳纤维对混凝土耐久性的微观改性机理。结果表明,纳米碳纤维能够通过纤维桥接、孔隙填充两种方式改善了混凝土的微观形貌,显著提高了混凝土的耐久性;掺量为0.3%时,纳米碳纤维增强混凝土的抗冻融性能、抗渗性能和抗碳化性能均达到最佳;冻融循环次数相同,随着纳米碳纤维掺量的增加,混凝土的质量损失率和抗压强度损失率均先减小后增大;混凝土的渗水高度和相对渗透系数均随纳米碳纤维掺量的增加呈现先减小后增大的趋势;相同碳化龄期下,随着纳米碳纤维掺量的增加,混凝土的碳化深度先减小后增大;但掺量为0.5%的纳米碳纤维增强混凝土的抗冻融性能、抗渗性能和抗碳化性能仍优于素混凝土。

关于混凝土保护层厚度合理性的相关研究

对欧美及我国规范中保护层厚度相关要求作了对比,并分别按照碳化寿命准则、锈胀开裂寿命准则对保护层厚度合理值进行了计算。结果表明,我国规范中保护层厚度取值与锈胀开裂准则计算值接近,与欧美规范值相比偏小,在恶劣环境下尤其明显,最大差值达到30%以上,并且规范中未考虑施工允许偏差的影响;按碳化准则计算时,现行规范要求的保护层厚度值远达不到相应耐久年限的可靠指标要求。在设计和施工阶段,关于保护层厚度的要求应进一步加强。这将使结构更安全耐久,并减少使用期内的维护及大修次数,降低能耗。

松花江公路大桥结构混凝土耐久性试验

为掌握松花江公路大桥结构混凝土的性能退化规律,利用该桥主要构件实际施工时的材料及配合比制作了一批混凝土试件,进行耐久性试验。试验内容包括:混凝土碳化试验、冻融试验、冻融损伤影响下的氯离子渗透试验、碱骨料反应试验。试验结果表明:大桥主要构件混凝土抗压强度均达到了设计强度等级;混凝土碳化深度受混凝土强度影响较大且受冻融循环作用的影响较为明显;主桥桥墩和引桥桥墩的混凝土试件冻融损伤最为严重;与水冻破坏相比,除冰盐环境下混凝土的冻融破坏更加严重;冻融损伤对氯离子渗透影响显著;粗骨料存在潜在碱-硅酸反应危害。

基于快速碳化试验的混凝土箱梁碳化分析

为研究混凝土箱梁在不同CO_2浓度和反应时间作用下的碳化问题,制作了一组混凝土箱梁模型,将10%、20%两种浓度和14 d、28 d碳化时间组合出4种工况进行了快速碳化试验研究。结果表明,外角部的反应速率与一维碳化的速率比值约为1.56,略高于理论值。通过比较各工况下的碳化程度得出,当CO_2浓度从10%增大20%时,碳化深度增长倍数约为1.2;反应时间从14 d增大到28 d时,碳化深度增长倍数约为1.32,表明在快速碳化试验中,时间对碳化深度的影响大于浓度的影响。随着反应时间的增加,各测点碳化系数均有所下降,表明碳化速率随着反应的进行而减小;随着CO_2浓度的升高,碳化系数趋于稳定。