近海盐渍地区大体积混凝土耐久特性研究

近海盐渍地区湿度大、腐蚀多元化,亟需提高混凝土抗腐蚀等耐久性。结合连云港某热电厂工程腐蚀环境,解决大体积混凝土的内外温差应力开裂风险和防腐耐久性问题,进行了配置混凝土的抗压强度、绝热温升、体积稳定性、抗氯离子侵蚀和抗硫酸盐侵蚀特性研究。结果表明近海盐渍地区大体积混凝土宜采用S95级矿粉和粉煤灰等防腐混合材,其中矿粉掺量30%~35%,粉煤灰+早强激发剂掺量20%~25%。基于新型地聚合物碱激发原理制备的激发剂能够有效避免大掺量混合材对混凝土早期强度的不良影响,从而避免其遭受腐蚀破坏的风险。大掺量掺合料的合理使用可以提高混凝土的工作性能和耐腐蚀性能,降低水泥用量,满足盐渍地区抗侵蚀及耐久性要求。研究可为近海盐渍地区抗腐蚀低收缩高性能混凝土的制备提供借鉴。

高抗裂机制砂在严寒隧道衬砌混凝土中的应用

为保证工程质量安全,选定目标隧道,针对工程特征以及原料性能,分析混凝土的力学性能、耐久性、抗冻性以及抗渗性,得到合适的高抗裂机制砂混凝土配合比。根据对混凝土的抗压强度、抗折强度以及弹性模量分析,得到衬砌混凝土的最优配比设定如下:水泥260 kg/m^(3)、粉煤灰105 kg/m^(3)、矿渣粉65 kg/m^(3)、原状机制砂780 kg/m^(3)、碎石1075 kg/m^(3)、水150 kg/m^(3)、减水剂2.85 kg/m^(3)。通过试验验证高抗裂机制砂在严寒地区隧道衬砌混凝土中的应用效果,证实了应用机制砂后可有效提升工程质量和经济性。

多尺度聚丙烯纤维改性混凝土及性能研究

针对混凝土的耐久性问题,提出用两种细尺度聚丙烯纤维(FF1、FF2)和一种粗尺度聚丙烯纤维(CF)对混凝土进行改性,并分析改性后的混凝土性能。实验结果表明,在侵蚀环境下,掺入0.5kg·m^(-3)FF1和5.5kg·m^(-3)CF的试件质量增长率最多,为2.56%;掺入0.5kg·m^(-3)FF1、0.5kg·m^(-3)FF2和5.0kg·m^(-3)CF的试件抗压强度最高,为41.24MPa;硫酸盐侵蚀作用的主要产物为钙矾石,主要为膨胀应力和结晶应力破坏混凝土内部结构,降低混凝土性能。因此,多尺度聚丙烯纤维改性混凝土能够有效缓解SO_(4)^(2-)对混凝土的侵蚀速度,减小质量损失和强度下降。本实验制备的多尺度聚丙烯纤维改性混凝土具有良好的抗压强度和耐腐蚀性,耐久性能良好。

加速锈蚀与自然锈蚀钢筋混凝土梁受力性能比较分析

对自然锈蚀与外加电流加速锈蚀2种条件下的锈蚀钢筋及锈蚀钢筋混凝土梁进行了对比试验研究.从钢筋锈蚀特征、锈后力学性能、锈胀形态、锈蚀梁受弯性能以及破坏形态等方面进行了比较分析,并从电化学机理对2种锈蚀方式做出了阐释.结果证明,外加电流加速锈蚀法可以较好地表现锈蚀引起的结构性能劣化趋势,但由于锈蚀机理的不同,它与自然锈蚀在各个方面存在显著差异,在同等质量锈蚀率下自然锈蚀钢筋混凝土梁的极限变形能力退化更为明显,加速锈蚀钢筋混凝土梁的刚度退化更为明显.

钢筋混凝土受弯构件受压区钢筋锈蚀影响的试验研究

通过对钢筋混凝土受弯构件受压区钢筋锈蚀过程中构件性能进行的试验研究,试验结果表明,受弯构件受压区的钢筋锈蚀后,对构件性能的影响主要是使截面刚度下降,且主要集中在钢筋开始锈蚀到受压区混凝土发生纵向开裂的时间内,其下降的量值受梁上作用荷载大小的影响,试验中未发现因受压区钢筋锈蚀而破坏的现象。

腐蚀环境中荷载作用对钢筋混凝土梁腐蚀的影响

对空气、淡水和盐水环境中的钢筋混凝土梁进行了静动力试验,测定了空气、淡水环境和盐水环境中静力荷载、高周疲劳荷载所引起的钢筋混凝土梁腐蚀电位的变化,进而推断静力荷载、高周疲劳荷载对钢筋腐蚀的影响.结果表明:腐蚀环境和荷载作用对构件钢筋的腐蚀都有明显的影响,且腐蚀环境和荷载作用对钢筋腐蚀有耦合作用;盐水环境中钢筋的腐蚀速度快于淡水中的腐蚀速度,疲劳荷载作用下钢筋的腐蚀速度快于同幅度静力荷载作用下的腐蚀速度.对于实际工程中的结构,限制和减轻腐蚀环境与荷载作用的耦合,是提高结构耐久性的一个重要方面.

锈蚀钢筋混凝土梁的疲劳性能

为合理评估既有锈损混凝土桥梁的剩余疲劳寿命,对8根模拟锈蚀钢筋混凝土梁进行了高周疲劳试验,研究和探讨了锈蚀钢筋混凝土梁的疲劳性能。结果表明:交变荷载作用下试件的斜裂纹出现并迅速发展成主裂缝;模拟锈蚀钢筋混凝土梁多在端部发生剪切疲劳破坏;试件的挠度发展、裂缝分布与破坏形态密切相关;随循环次数增加,锈蚀主筋的最大、最小应力不断增长,应力幅值基本不变;混凝土的最大、最小压应变快速增长,应变幅值平稳增长;试件的疲劳寿命具有较大的离散性;同等条件下,模拟锈蚀钢筋混凝土梁的疲劳寿命往往比锈蚀钢筋的轴向拉伸疲劳寿命长。

活性粉末混凝土在海水冻融作用下的耐久性

通过海水冻融循环试验,对不同配合比的活性粉末混凝土进行抗压强度和氯离子渗透性变化规律研究,并在此基础上建立基于冻融破坏和氯离子侵蚀为控制因素的使用寿命预测模型。结果表明:粉煤灰和矿粉替代部分硅粉降低了活性粉末混凝土的28d抗压强度,但提高了抗海水冻融能力;冻融破坏为混凝土材料寿命的控制因素时,在海水冻融循环作用下,掺入粉煤灰或矿粉的活性粉末混凝土的使用寿命均大于单掺硅粉的活性粉末混凝土,且活性粉末混凝土的使用寿命均超过90a,而C50高性能混凝土使用寿命仅为24.4a。基于Monte Carlo随机模拟和Weibull分布理论,建立以氯离子侵蚀破坏为控制因素的混凝土结构使用寿命预测模型,对不同配合比活性粉末混凝土使用寿命的分析表明,保护层厚度的增加能显著提高活性粉末混凝土的使用寿命,粉煤灰和矿粉替代硅粉也可提高使用寿命,粉煤灰存在最佳替代率,而矿粉替代率越高寿命越长。

硫酸钠环境下玄武岩纤维混凝土耐腐蚀性能及力学性能试验研究

将玄武岩纤维掺量分别为0%,0.05%,0.1%,0.2%,0.30%、尺寸为100mm×100mm×100mm的混凝土试块置于硫酸钠溶液中,研究硫酸钠侵蚀下玄武岩纤维掺量对混凝土耐久性的影响规律,并且每个月追踪观测裂纹的发展状况并测定吸水率的变化;在第90d时,测定硫酸根离子的分布情况,并对混凝土试块进行抗压试验。研究结果表明:适量掺入玄武岩纤维对混凝土的早期抗裂性能有明显的改善,使硫酸根离子的渗透量降低,在一定程度上提高了混凝土在硫酸钠溶液中的耐久性,玄武岩纤维掺量过量则会降低混凝土耐腐蚀性和抗压强度,试验表明,玄武岩纤维掺量为0.1%的混凝土试块的耐腐蚀性能和抗压强度最好。

既有钢筋混凝土Π梁正截面抗弯承载力研究

在平截面假定不成立的前提下,以钢筋混凝土Π梁为研究对象,探讨不同锈蚀率的钢筋混凝土Π梁极限抗弯承载力的变化规律,通过构造新的几何协调条件,提出既有钢筋混凝土Π梁的计算受压区高度随锈蚀率变化的计算公式,进而推导出既有钢筋混凝土Π梁的正截面抗弯承载力计算公式。在此基础上,结合服役约40 a的实桥试验材质检测参数及破坏荷载对承载力公式进行验证。研究结果表明:由本文推导的承载力公式所得计算结果与试验结果较吻合,说明所提出的既有钢筋混凝土Π梁的极限抗弯承载力计算方法正确、有效,可应用于指导工程实践。

腐蚀钢绞线预应力混凝土梁的弯曲疲劳性能退化特征

采用与实际氯盐环境腐蚀效果更为接近的内掺盐加速腐蚀方式,制作4根不同掺盐率的钢绞线预应力混凝土梁试件并放置90d以产生不同程度的腐蚀,然后对腐蚀梁试件进行疲劳加载直至出现断丝破坏,其中在每1×10~5次疲劳作用后进行1次静力加载试验,以考察疲劳破坏、疲劳寿命退化以及弯曲刚度退化等特征。结果表明：钢绞线表现出典型的坑蚀特征;坑蚀钢丝在疲劳作用下会出现多个疲劳裂纹,其中1个裂纹最终发展至瞬断而成为梁疲劳破坏的标志;钢丝疲劳断口呈现出典型的宏观脆性断口特征,断口表面清晰可见蚀坑区、疲劳断裂区及瞬断区;梁的疲劳寿命随掺盐率增加呈指数函数关系退化;疲劳作用导致腐蚀梁的荷载-挠度曲线由前、后2个刚度不同但都近似呈直线的区段组成;氯盐作用和疲劳作用愈强,二者叠加引起梁的刚度退化也愈显著。

预应力高性能混凝土梁中超细粉煤灰合理掺量研究

对粉煤灰高性能混凝土的早期抗压强度、劈裂抗拉强度、早期弹性模量、钢筋握裹力、抗剪强度和徐变性能,超细粉煤灰的合理掺量和护筋性,高性能混凝土模型梁的疲劳性能等进行试验研究。结果表明:一定掺量的优质粉煤灰可改善混凝土的性能,降低结构的寿命周期成本;铁路预应力梁中超细粉煤灰(UFA)的推荐掺量为25%。6片32mC50超细粉煤灰高性能混凝土试验梁的静载试验结果表明,其各项性能指标满足铁路《桥规》要求。

腐蚀和重载交通对预应力混凝土梁耐久性影响研究

为探究重载交通荷载和不均匀腐蚀作用对钢筋混凝土梁可靠性能的影响,根据某服役公路桥梁缩尺设计了7根预应力钢筋混凝土梁。对经过海水浸泡和电化学腐蚀的试件,进行了静载及疲劳试验,结合未腐蚀梁试验结果对试件的疲劳寿命、破坏形态等随荷载上限的变化规律进行了分析。研究表明:腐蚀后的试件延性变差,承载力降低了约8%,开裂荷载也明显下降了25%,试验梁的抗疲劳能力显著下降,高疲劳上限试件更甚。

锈蚀钢混梁的受弯挠度和裂缝计算

提出钢筋混凝土梁的非线性理论计算模型,考虑钢筋与混凝土之间的黏结滑移和对混凝土裂缝的影响,编制了相应的计算程序.计算不同年限的锈蚀钢筋混凝土受弯荷载下的裂缝和挠度,分析混凝土性能衰退、锈蚀钢筋力学性能以及锈蚀黏结滑移本构对裂缝和挠度的影响.结果表明,混凝土性能衰退对挠度和裂缝宽度的影响不大,锈蚀钢筋力学性能和锈蚀黏结滑移本构对挠度和裂缝宽度的影响较大.当钢筋锈蚀率大于1.5%,梁的挠度和裂缝宽度均随着锈蚀率的提高而增大.引入锈蚀黏结滑移本构影响参数,提出经修正的挠度和裂缝宽度计算公式,修正后的公式计算结果与数值解符合较好.

旱区寒区水工混凝土材料耐久性及其损伤断裂性能研究进展

我国旱区寒区水工混凝土因其特殊的服役环境而易遭受外界环境的威胁,主要有早期开裂及多因素耦合条件下的冻融循环破坏。外部环境的作用会造成水工混凝土从外至里的破坏,导致结构及材料安全性的降低。探究该区域水工混凝土材料的破坏机理及断裂性能的劣化规律,提出一套切实可行的结构安全评估及修复方法,具有重要的工程意义。分析了混凝土材料在不同服役阶段及服役环境下的侵蚀破坏机理,综述了近年来国内外旱区寒区混凝土材料性能、断裂性能的研究进展,并对现阶段研究成果进行了总结,最后给出了该领域的研究方向和未来的发展趋势。

锈蚀钢筋混凝土梁抗剪承载力计算的概率模型

该文针对锈蚀钢筋混凝土(RC)梁抗剪承载力计算的传统确定性模型所存在的缺陷,研究建立了锈蚀RC梁抗剪承载力计算的概率模型。首先综合考虑钢筋锈蚀对箍筋屈服强度、配筋率、配箍率、临界斜裂缝倾角、梁有效抗剪截面积等重要因素的影响,结合修正压力场理论和考虑剪跨比影响的临界斜裂缝倾角模型,建立了锈蚀RC梁抗剪承载力计算的确定性模型;然后综合考虑客观不确定性和主观不确定性的影响,结合贝叶斯理论和马尔科夫链蒙特卡洛(MCMC)法,建立了锈蚀RC梁抗剪承载力计算的概率模型;最后通过与试验数据和传统确定性抗剪承载力计算模型的对比分析,验证了该概率模型的有效性和适用性。分析结果表明,所建立的概率模型不仅可以合理描述锈蚀RC梁抗剪承载力的概率分布特性,而且可以校准传统确定性抗剪承载力模型的计算精度和置信水平,具有良好的有效性和适用性。

钢筋锈蚀对混凝土梁抗剪性能的影响

钢筋锈蚀是混凝土构件主要病害之一。与梁底纵筋相比,箍筋易首先腐蚀,且腐蚀程度更为严重。本文在研究锈蚀RC构件抗剪承载力衰减模型的基础上,借助MonteCarlo模拟,分析了钢筋锈蚀对RC梁抗剪承载力的影响。结果表明,箍筋的锈蚀率明显大于纵筋,构件抗剪失效的可能性大大增加,对梁的安全性和耐久性具有潜在危害。

锈蚀钢筋混凝土梁受弯承载力的有限元分析

基于已有的锈蚀钢筋的应力-应变关系和反映钢筋与混凝土之间粘结性能退化的协同工作系数，结合锈蚀钢筋对钢筋混凝土梁受压区混凝土抗压强度的影响，提出符合实际情况的锈蚀钢筋混凝土梁受弯承载力计算模型。采用非线性有限元对其进行分析，并用试验结果验证此程序的正确性，为混凝土结构耐久性评估奠定基础。

锈蚀钢筋混凝土梁的抗剪承载力分析模型

锈蚀钢筋混凝土梁的传统抗剪承载力模型大多属于经验模型,考虑的影响因素不全面且缺乏严密的理论推导,导致计算精度有限。基于修正压力场理论,建立了可以综合考虑钢筋锈蚀对临界斜裂缝倾角、梁有效抗剪截面积、配筋率、配箍率等关键因素影响的锈蚀钢筋混凝土梁的抗剪承载力模型,通过与85组试验数据和现有模型的对比分析,验证了模型的适用性和计算精度。结果表明,该模型具有严密的理论基础,考虑的影响因素全面,计算精度较高、离散性较小。

煤矿巷道混凝土耐腐蚀的试验研究

通过对混凝土的表面腐蚀现象、单轴抗压强度试验和分析,结果表明,强酸和强碱及冻融循环腐蚀均对混凝土具有明显的腐蚀性;双重腐蚀加速了混凝土力学性能的劣化。