海洋环境下预应力混凝土结构耐久性的参数敏感性分析

对于海洋环境下的预应力混凝土结构,各类结构和环境因素如保护层厚度、氯离子扩散系数、氯离子临界浓度以及表面氯离子浓度等对结构在设计使用寿命内耐久可靠性有着至关重要的影响。基于氯离子的扩散侵蚀机理,结合预应力混凝土结构的耐久性失效特点,建立其耐久性失效的极限状态方程,对各耐久性影响参数的敏感性进行理论分析,并基于各参数的统计分布特征进行Monte Carlo仿真模拟,以对结构耐久性设计及工程质量控制提供参考和依据。

多因素作用下建筑物耐久性检测与研究

以南方沿海某建筑物为研究对象,探讨建筑物在多因素腐蚀作用下的耐久性问题。重点研究了导致该情况发生的耐久性影响因素,检测了该建筑物混凝土保护层的碳化深度、游离氯离子浓度及浓度-深度的变化梯度。在检测中发现其碳化深度均已经超过了混凝土保护层厚度,而不同构件的氯离子含量却相差很大。对该情况出现的原因及产生的后果进行了讨论,断定为是在南方沿海的气候环境下,混凝土保护层的碳化、氯离子侵蚀等多因素的共同作用,最终导致了该建筑物的迅速劣化。

再生骨料混凝土与GFRP筋黏结性能实验

为研究GFRP筋与再生骨料混凝土的黏结性能,考虑GFRP筋表面特征、混凝土强度等级、再生骨料替代比例等因素的影响,按照0、25%、50%、100%再生骨料替代比例配制C20、C30、C50混凝土,对78个150 mm×150 mm×150 mm尺寸相同的立方体试件进行了中心拉拔试验,研究了试件的破坏模式和黏结机理。试验结果表明:GFRP筋与再生骨料混凝土的极限黏结强度随着再生骨料替代比例的增加而非线性降低;带肋筋与再生骨料混凝土的黏结强度是黏砂筋的1.1~2.0倍,两者在高强混凝土中最为接近。

氮吸附法研究早期磷铝酸盐浆体的孔结构

以吸附-凝聚理论为基础,利用氮吸附法(BET)对早期磷铝酸盐水泥(PAC)浆体的孔结构进行了测试研究,通过不同水灰比、不同龄期硬化PAC浆体的等温吸附曲线及吸附回线的线型,分析了其氮吸附特点,并根据孔比表面积和孔分布等孔结构参数,对其早期微观结构进行了分析.

水泥矿物游离氧化钙含量测定方法的评价及探讨

在水泥熟料的煅烧过程中,绝大部分CaO均能与酸性氧化物合成硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙等产物,但由于原料成分,生料细度及煅烧温度等因素的影响,仍有少量的CaO呈游离状态存在,会直接影响水泥的安定性与质量,故必须严格控制水泥熟料中游离氧化钙含量使其符合要求。准确测定游离氧化钙的含量就显得尤为重要。通过对几种游离氧化钙的测定方法和适用条件的对比试验证明,在测定单矿中游离氧化钙含量时用乙二醇法测定的准确性很好,但是在测定水泥熟料中的游离氧化钙时用直接电导法准确度更高。

电沉积法修复钢筋混凝土裂缝的基础研究

研究电沉积法修复钢筋混凝土裂缝的新方法,阐述了其修复原理、修复关键技术以及修复效果的评价方法与评价指标。解决所提出的关键技术,如电化学沉积装置设计与工艺参数优化、电化学反应特征及控制、混凝土裂缝愈合过程与愈合机理等,建立钢筋混凝土裂缝愈合效果的有效评价方法,并以Mg(NO3)2为电解质进行了电沉积法修复钢筋混凝土裂缝的试验研究。试验结果表明,裂缝愈合机理在于电解反应的产物在裂缝中诱导成核,生成不溶性晶体。电沉积法修复钢筋混凝土裂缝在试验和工程实际中均是可行的。

气泡对纤维混凝土阻尼性能的影响

利用自主开发的三点弯曲梁阻尼测试装置对不同掺量引气剂纤维混凝土的阻尼性能进行了测试,通过含气量测定仪和压汞仪研究不同掺量引气剂对纤维混凝土气孔结构的影响,利用扫描电镜观察了引气前后纤维混凝土的微观形貌。结果表明,随着引气剂掺量的增加,纤维混凝土的阻尼能力提高,但是当引气剂掺量达到0.015%后,阻尼能力不再有明显提高。一定掺量的引气剂在纤维混凝土内部引入大量丰富的气泡,当混凝土材料遭受外界的振动时,这些气孔起到了柔性缓冲包的作用,可提高混凝土材料的阻尼能力。

磷铝酸盐水泥浆体抗碳化性能的研究

应用定量X射线衍射(QXRD)和电子探针微区分析技术,从微观角度考察了磷铝酸盐水泥(phosphoaluminate cement,PALC)浆体的碳化程度.通过对浆体的Ca2+溶出浓度、离子电导、在设定条件下浸出溶液的pH值和孔结构分析,探索了浆体的抗碳化机理.将上述研究与相应的硅酸盐水泥(PC)和硫铝酸盐水泥(SALC)浆体试样进行了比较,结果表明:在CO2(质量分数)>90%、相对湿度为(50±2)%的情况下,经碳化后的PALC浆体强度相对稳定:碳化45d时其抗压强度损失率为4.5%,而SALC和PC浆体抗压强度损失率分别达到了13.4%和29.1%.PALC浆体的碳化系数α为0.030,PC和SALC浆体的α分别为0.092和0.118,后两者分别是前者的3.08及3.94倍.

电化学除氯法和二-甲基乙醇胺电渗透的联合修复技术

以二-甲基乙醇胺为阻锈剂,通过对比试验,研究电化学除氯法和二-甲基乙醇胺电渗透联合修复钢筋的效果及修复后钢筋的腐蚀电化学性能。结果表明:与二-甲基乙醇胺阻锈剂的自然渗透和单一的电化学除氯法相比较,联合修复技术具有阻锈剂活性基团渗入更为有效与近似相同去除氯离子的能力;随着通电时间、水灰比的增加,氮元素渗入量和氯离子去除数量增加,而随着外加电压的增加,氮元素渗入量和氯离子去除数量先增加后不变;联合修复处理后砂浆中钢筋有很好的钝化保持能力。

用铅锌尾矿制备中热水泥熟料的研究

采用铅锌尾矿为原料来烧制中热硅酸盐水泥熟料。用差热分析测定熟料的易烧性;用X射线衍射分析研究了熟料的矿物组成;采用扫描电镜研究了矿物的晶体形貌;用热导式等温量热仪测量中热水泥的水化热。实验结果表明,使用铅锌尾矿来配料,可提高熟料的易烧性,矿物形成良好,并且水化热符合国家标准。

GFRP筋嵌入式加固混凝土构件黏结破坏性能试验研究

嵌入式(NSM)加固法是FRP材料加固混凝土结构的一种新的应用形式。通过GFRP筋嵌入混凝土黏结试验,研究黏结长度和开槽尺寸对破坏形式和极限承载力的影响。极限承载力随黏结长度增加而增加,平均黏结强度随黏结长度增加而减少。当黏结长度较小时发生GFRP筋与树脂界面破坏和树脂周围混凝土劈裂破坏。当黏结长度较大时,沿GFRP筋轴向混凝土表面树脂发生劈裂破坏。极限承载力随着槽尺寸增加而增加。研究结果为确定嵌入式FRP筋锚固长度和制定相关规范提供试验依据。

颗粒图像测速技术在离心试验变形分析中的应用

由于颗粒图像测速技术的可遥控性和实时性,可用于离心机试验中进行土体变形测量。将土体划分为若干细小单元,通过单元的颗粒组成纹理,可以追踪单元的位移,从而确定土体的变形。以此为依据,建立一套系统来实现离心机试验中土体模型的变形监测,包括高分辨率数码相机、精确控制点、土体可识别纹理。试验后对系列图片进行数字化处理,并对实验中产生的各种误差加以修正,得到需要的变形数据。基于测速技术原理的分析,该系统的位移测量精度可以达到0.04mm,准确度0.02mm左右。在砂土边坡的离心试验中应用该系统,分别量测模型边坡在离心加速度增加过程中产生的变形和地下水上升过程中渗流引起的变形,试验结果规律性好,可以反映模型土体各个位置不同时刻的位移情况。表明该系统适用于离心环境中的模型试验,是研究其完整物理过程的重要工具。

复杂应力下大骨料混凝土与二级配混凝土强度对比试验研究

通过试验研究大骨料三级配混凝土与其湿筛二级配混凝土在单轴、双轴及三轴应力条件下的强度差别.研究发现,单轴受压和受拉条件下三级配混凝土比其湿筛二级配混凝土的强度都有所下降,分别为27%和26%.在双轴受压条件下,三级配混凝土强度增加率高于其湿筛二级配混凝土,在应力比为0.5时,相差最大,强度提高率相差21.2%.在双轴拉压和三轴拉压压条件下,三级配混凝土强度降低率也高于其湿筛二级配混凝土.给出了它们在各种条件下具体的强度对比值和复杂应力下混凝土的破坏准则.

CFRP外贴加固混凝土梁斜截面力学性能及影响因素的试验研究

通过8根碳纤维布加固混凝土梁的抗剪试验,研究了碳纤维布加固方式、加固量、条带间距及粘贴层数对混凝土梁抗剪加固效果的影响。试验结果表明:外贴CFRP条带能有效提高试件的抗剪承载力,其破坏模式主要为CFRP布黏结失效破坏。承载力提高程度与加固方式、加固量、条带间距及粘贴层数密切相关。在受剪过程中,CFRP材料在混凝土梁裂缝发生之后开始发挥作用,而且CFRP条带的应变在斜截面上的分布不均匀。

带裂纹碾压混凝土层面强度尺寸和边界效应

研究了碾压混凝土层面中带不同削弱度裂纹时远场强度的尺寸和边界效应,指出对强度影响的不仅仅是试件尺寸,也包括试件边界、裂纹长度和裂纹数量等因素.应用界面断裂力学理论和混凝土Ⅰ-Ⅱ复合型断裂准则,对Hu和Wittmann的强度效应律做了理论上的扩展,使之符合碾压层面抗拉强度的断裂特性;最后建立了碾压混凝土层面强度的尺寸与边界效应回归曲线.

120MPa纤维超高强混凝土抗硫酸盐及氯离子侵蚀性能研究

对PVA纤维体积掺量为0～2.0%、基体强度为120 MPa的PVA纤维超高强混凝土进行了抗硫酸盐侵蚀及氯离子渗透试验研究。试验结果表明,加入适量PVA纤维会提高超高强混凝土立方体抗压强度;PVA纤维超高强混凝土可以很好地抵御硫酸盐环境的侵蚀作用;随着纤维掺量的增加,PVA纤维超高强混凝土抗氯离子渗透性能有所降低;混凝土龄期对抗氯离子渗透性能有重要影响。

超高强磷铝酸盐水泥混凝土的强度发展研究

采用常规工艺,在无需超细和添加其他增强物料的条件下,制备早强、高强的磷铝酸盐水泥混凝土,研究了其强度随水化龄期和养护温度的变化规律,通过XRD分析探讨了其微观特性。结果表明:磷铝酸盐水泥混凝土1d强度77.32 MPa,为其28 d强度的71.72%,远高于同条件下硅酸盐水泥混凝土的43.33%;标准养护28 d后,在37、50℃干燥3 d,磷铝酸盐水泥混凝土强度分别提高了7.14%和5.75%。此外,高强磷铝酸盐水泥混凝土在只掺入0.28%聚羧酸减水剂的情况下,即可获得同样的坍落度。

用SEM和FT-IR研究轻骨料混凝土界面过渡区

通过应用扫描电子显微镜（sEM）和傅里叶变换红外光谱仪（FT—IR），研究了轻骨料混凝土界面过渡区的微观结构特征。重点是研究轻骨料混凝土与普通混凝土在界面过渡区域中微观结构的不同。研究结果显示：①在轻骨料混凝土的界面处，有水泥浆体通过轻骨料表面的孔隙渗人轻骨料中，进入的深度大约为50μm；②轻骨料混凝土界面过渡区的厚度大约为25～30μm。从研究结果来看，将SEM与FT-IR结合使用是一种研究混凝土界面过渡区微观结构的有效方法。

橡胶粉混凝土简支梁静力荷载下性能研究

研究了废旧轮胎橡胶粉混凝土简支梁和普通混凝土梁在静力荷载作用下的裂缝的产生发展、应变以及挠度等变化,研究结果表明:橡胶颗粒的掺入使得混凝土简支梁在相同静力加载状态下比普通混凝土构件裂缝出现晚,发展缓慢,相同条件下弹性应变和挠度大于普通混凝土梁,橡胶颗粒的掺加提高了混凝土梁的韧性。

多因素作用下混凝土寿命的BP神经网络预测

影响混凝土及其结构使用寿命的因素主要包括荷载和自然环境的变化,它们对混凝土结构使用寿命的影响过程是错综复杂的,难以用准确的数学式表达。人工神经网络方法具有无需输入变量与输出变量间复杂的相关假设,也无需确定各种计算参数,从而以消除计算参数确定过程中产生的计算误差的特点,使得其在土木结构工程耐久性方面具有广泛的应用。采用动量-自适应学习速率调整算法以及规则化调整对BP神经网络的泛化能力进行了改进,使其误差平方和达到0.000918,提高了BP神经网络的泛化能力;并用改进的BP神经网络对荷载-复合离子-干湿交替作用下混凝土材料的使用寿命进行了预测,避免了在确定计算参数过程中所产生的计算误差,拓宽了多因素作用下结构混凝土寿命预测新方法。