余红发[1]2004年在《盐湖地区高性能混凝土的耐久性、机理与使用寿命预测方法》文中进行了进一步梳理我国大西北有4大盐湖区共上千个盐湖,其中,新疆盐湖区有102个,青海盐湖区有33个,内蒙古盐湖区有370多个,西藏盐湖区有220多个。盐湖地区的环境气候条件恶劣,混凝土耐久性问题异常严重。本文在现场调查研究的基础上,针对盐湖地区的(30%～50%)RH干燥条件,综合运用高性能混凝土(HPC)的配制原理、纤维的限缩阻裂和膨胀剂的补偿收缩等技术,研究了盐湖地区HPC的制备技术,同时制备出强度等级C30的普通混凝土(OPC)、C25的引气混凝土(APC)、C70的不掺活性掺合料的高强混凝土(HSC)、C70的叁掺(硅灰+粉煤灰+矿渣)的HPC及其钢纤维增强HPC(SFRHPC)和高强高弹模聚乙烯纤维(PF)增强HPC(PFRHPC),分别研究了不同混凝土在4种盐湖地区的单一、双重和多重因素作用下损伤失效过程的规律、特点和氯离子吸附/结合规律,OPC、APC和HSC的损伤失效机理以及HPC高耐久性的形成机理。基于混凝土结构不同的失效机理,提出了混凝土结构损伤寿命的损伤演化方程预测方法,修正并完善了钢筋混凝土结构使用寿命的氯离子扩散理论预测方法。通过大量的室内外实验,初步建立了两种预测方法的理论体系及其基本参数数据,重点分析了影响盐湖地区混凝土使用寿命的因素和规律,对比了不同混凝土在典型盐湖卤水中的使用寿命,最后将HPC应用于青海盐湖地区的重点工程中,并探讨了我国大西北盐湖地区钢筋混凝土结构的耐久性参数设计问题。结果表明,高强度的非引气HPC同时具有抗卤水冻蚀、抗卤水腐蚀和长寿命的特性。本文提出混凝土使用寿命的两套预测方法具有普适意义。各章的主要研究内容与结果如下:第一章综述了混凝土在盐湖地区的耐久性和使用寿命预测方法的研究意义和最新研究进展,指出了当前研究存在的问题,在此基础上确定了本文的主要研究方向。第二章简要介绍了我国盐湖地区的环境气候条件,针对典型盐湖卤水中含有的对混凝土产生物理化学腐蚀的侵蚀性离子浓度,重新划分了盐湖卤水的类型,现场考察了混凝土与钢筋混凝土结构在青海盐湖地区的腐蚀与破坏现状。调查发现,混凝土和钢筋混凝土结构的腐蚀破坏非常严重。第叁章重点研究了盐湖地区HPC的物理力学性能,运用XRD、DTA-TG、SEM-EDAX、IR和MIP等测试方法详细研究了HPC的水化产物、微观结构和孔结构。结果表明,HPC的主要水化产物是C/S比为0.97的非常致密的CSH凝胶和AFt晶体,在水化后期由于火山灰反应会形成一定数量的六方片状AFm,其孔结构以凝胶孔为主。纤维增强HPC在水化365d以后的微观结构发生了根本性转变,形成了一种异常致密的CSH凝胶板块结构——“类陶瓷结构”,对于提高混凝土在盐湖地区的耐久性具有十分重要的作用。第四章设计一种大尺寸混凝土棱柱体试件(100mm×100mm×400mm)的加载实验装置。研究了不同混凝土在盐湖地区的腐蚀、冻融循环、干湿循环和弯曲荷载等单一、双重和多重因素作用下损伤失效过程的规律和特点,探讨了干燥条件对混凝土损伤失效过程的影响。结果表明,在盐湖地区的严酷条件下,OPC和APC的耐久性不好,HSC具有优良的抗卤水冻蚀性,但是其抗卤水腐蚀性比较差,高强非引气HPC具有优异的抗卤水冻蚀性和抗卤水腐蚀性,纤维增强HPC的效果更佳。第五章采用XRD、DTA-TG、IR和SEM-EDAX方法研究了混凝土的腐蚀产物和微观结构的变化,探讨了OPC、APC和HSC等在盐湖地区单一、双重和多重因素作用下的损伤失效机理,提出混凝土冻融破坏的第叁种机制——盐结晶压机制。将混凝土的Mg2+-Ca2+-Cl--SO42-复合型腐蚀机理扩展到Mg2+-Cl--SO42--CO32--HCO3-复合型腐蚀机理。结果表明,在单一冻融因素作用下,非引气HPC的冻融裂纹源于AFm向AFt转化时的膨胀压。在(冻融+盐湖卤水腐蚀)双因素作用下,OPC的抗卤水冻蚀性很差,其冻融破坏起因于Na2SO4·10H2O的结晶压作用。盐湖卤水对混凝土的冻融损伤作用,既有降低冰点、缓解冻融抑制损伤的正效应,又有促进盐类结晶、产生盐结晶压引起损伤的负效应。APC在西藏盐湖的抗卤水冻蚀性很差,在内蒙古盐湖卤水中会发生冻融破坏。在正常温度的单一腐蚀因素和(干湿循环+腐蚀)等双因素作用下,OPC、APC和HSC的腐蚀破坏以形成多种腐东南大学博士学位论文蚀产物的化学腐蚀为主,NaCl-KCl物理结晶腐蚀为辅。并且发现2种新的腐蚀产物——水化硅铝酸钙镁(C1-xMx)0.94(S1-yAy)H(x=0.4,y=0.13)球形晶体族和硅灰石膏CaCO3·CaSiO3·CaSO4·15H2O。第六章,运用XRD、DTA-TG、IR、SEM-EDAX和MIP分析了HSC-HPC的腐蚀产物、微观结构和孔结构,研究了高强非引气HPC在盐湖地区单一、双重和多重因素作用下的耐久性形成机理,提出了HPC结构的腐蚀优化机理。结果表明,非引气HSC-HPC因其细小孤立的湿胀或自收缩裂纹、过渡孔-凝胶孔为主的孔结构、强化的界面过渡区和致密的CSH凝胶等结构特征,造就其很高的抗卤水冻蚀性。HPC及纤维增强HPC在盐湖地区的腐蚀条件下,将发生水化产物的轻微腐蚀效应、基体CSH凝胶的腐蚀转化效应、FA等未水化活性掺合料颗粒的腐蚀诱导水化效应和微裂纹愈合效应等4个方面的有利作用。第七章根据不同混凝土在4种典型盐湖的单一、双重和多重因素作用下的大量数据,研究了混凝土对氯离子的吸附/结合规律,提出了线性氯离子结合能力和非线性系数的新概念。结果表明,在较低的自由氯离子浓度范围内,混凝土对氯离子的结合规律以线性吸附为主;在较高的自由氯离子浓度范围内,混凝土对氯离子的结合表现出Langmuir非线性吸附规律。通过实验确定了不同混凝土的线性氯离子结合能力及其非线性系数数值,可供应用。从化学结合与物理吸附方面探讨了混凝土的氯离子吸附/结合机理,其化学结合机理主要体现在AFt-AFm和CH分别与NaCl、KCl、CaCl2或MgCl2反应形成Friedels盐和含有MgCl2的络合物,其物理吸附机理包括CSH凝胶表面的吸附作用和水泥浆体孔隙内表面的吸附作用。第八章针对以冻融或腐蚀为主要失效特征的混凝土结构,研究了不同混凝土在单一冻融因素和(冻融+盐湖卤水腐蚀)双因素作用下的损伤失效规律,总结并提出了具有普适意义的损伤速度和损伤加速度的混凝土损伤演化方程。结果表明,混凝土在与冻融或腐蚀有关的耐久性因素作用下,开始时其损伤以一定的初速度产生,之后以一定的加速度发展。损伤初速度与损伤加速度取决于结构所处的环境、气候和受力状态,并与混凝土的原材料、配合比和养护条件密切相关。初步建立了一套基于损伤演化方程的预测混凝土结构使用寿命的基本方法与理论框架,并将这种预测方法应用于青海盐湖钾肥工程、南京地铁和润扬大桥等重大工程的混凝土结构使用寿命的预测。为今后解决非氯盐环境条件下重大混凝土工程的寿命设计和耐久性评估问题,提供了很好的借鉴作用。第九章在深入探讨当前混凝土氯离子扩散理论存在8个问题的基础上,对Fick第二定律进行了有效的理论修正,推导出综合考虑混凝土的氯离子结合能力、扩散系数的时间依赖性、结构微缺陷和荷载影响的氯离子扩散新方程,针对有限大体与无限大体、齐次边界条件与非齐次边界条件、线性氯离子结合与非线性氯离子结合问题的I维、II维与III维氯离子扩散新方程的解析解,得到适应不同条件的氯离子扩散理论新模型。提出了模型参数的测定方法,确定了关键参数的取值规律和建立初步数据库,分析了不同理论条件和实验因素对混凝土使用寿命的影响规律,对盐湖地区HPC的使用寿命进行耐久性设计,探索了不同盐湖地区HPC结构的耐久性设计参数问题。结果表明,采用高强非引气HPC,完全能够解决盐湖地区混凝土结构的寿命问题,适当增大保护层厚度,在盐湖地区则有可能实现西部混凝土结构百年寿命的设想。第十章归纳了全文结论和创新点,提出了进一步研究的建议和设立ChinaDuraCrete项目的设想。
金祖权[2]2006年在《西部地区严酷环境下混凝土的耐久性与寿命预测》文中认为我国西部地区(特别是盐湖地区)广泛存在高浓度的氯、硫酸根、镁等多种有害离子,以及干冷、干热的严酷气候条件,导致当地混凝土损伤劣化速度明显高于我国其它地区。本文在详细调研的基础上,建立了复合因素作用下混凝土耐久性试验系列新方法和加载系统,依据我国西部地区环境特点,对混凝土承受的损伤劣化因素进行了模拟。在耐久性试验研究的基础上,研究了不同系列混凝土在硫酸盐-氯盐-镁盐-弯曲荷载的单一,双重和多重破坏因素作用下的损伤失效过程和演变规律,建立了反映力学、环境因素与混凝土类型的损伤劣化演化方程。研究了混凝土在氯盐-硫酸盐-镁盐-弯曲荷载单一,双重和多重破坏因素下的氯离子扩散规律,并剖析了不同类型混凝土在不同腐蚀环境下对氯离子结合能力及规律。为提高结构混凝土服役寿命,又基于青海盐湖卤水中混凝土损伤失效和抗氯离子扩散研究,对青海盐湖严酷环境使用的混凝土进行了优选和优化。在耐久性试验研究的基础上,结合理论分析和微观测试手段,深入剖析了混凝土在硫酸盐-氯盐复合溶液中,硫酸盐对混凝土氯离子扩散的影响规律和机理,建立了混凝土氯离子扩散系数与硫酸盐浓度、氯盐浓度,时间相关的理论模型;采用XRD-TG-DSC定量分析了不同腐蚀溶液、腐蚀时间下的腐蚀产物;系统分析了混凝土在硫酸盐-氯盐复合溶液中的微观、细观和宏观结构演变过程。计算了混凝土硫酸盐-氯盐腐蚀下的微膨胀应力和混凝土临界抗拉强度,建立了混凝土在硫酸盐-氯盐腐蚀下的裂纹形成准则。并以Fick第一定律为基础,综合考虑弯曲荷载、粉煤灰掺量、养护龄期、保护层厚度、温度等综合因素的影响建立了我国西部地区大气环境中基于碳化为主的结构混凝土寿命预测新方程;以Fick第二定律为基础,综合弯曲荷载,混凝土对氯离子的结合能力,特别是荷载-硫酸盐-氯盐的交互作用,建立了多重破坏因素作用下结构混凝土的寿命预测新模型。 (1)复合因素作用下混凝土耐久性试验系列新方法的建立 本文采用浸泡与浸烘循环两种腐蚀制度。以不同浓度的单一硫酸钠、硫酸镁或氯化钠溶液;不同浓度的硫酸盐溶液与固定浓度的氯盐溶液复合;不同浓度的氯盐溶液与固定浓度的硫酸盐溶液复合;青海盐湖卤水溶液为腐蚀溶液。使用新设计的加载体系对混凝土施加不同荷载率的弯曲荷载。采用水溶法和酸溶法测试混凝土中自由氯离子和总氯离子浓度,连续测定混凝土相对动弹性模量和重量损失以及膨胀率变化。以此研究混凝土在单一、双重和多重破坏因素作用下的氯离子扩散规律和结构混凝土损伤失效全过程。 (2)复合环境因素下结构混凝土损伤失效与氯离子扩散规律研究本文重点研究了硫酸盐-氯盐-镁盐单一、双重和多重环境因素下结构混凝土的损伤失效全过程和氯离子扩散规律。结果表明:混凝土在单一硫酸钠、硫酸镁溶液中,其损伤失效过程均包括叁个阶段:性能发展段、稳定段和性能劣化段。其主要破坏形式是因膨胀而引起混凝土开裂剥落而导致破坏。混凝土在硫酸盐-氯盐复合溶液中,腐蚀溶液中因氯盐存在和扩散不引起混凝土自身损伤,相反延缓了混凝土的硫酸盐损伤程度;腐蚀初期复合溶液中因硫酸盐存在降低了Cl-在混凝土中的扩散速度(即降低了混凝土的氯离子扩散系数);而腐蚀后期情况则相反。混凝土在硫酸镁-氯盐复合溶液中,腐蚀初期因硫酸根离子和镁离子复合作用,提高了混凝土的抗氯离子扩散能力,且提高程度大于同浓度硫酸盐的作用;后期混凝土损伤劣化程度和其氯离子扩散系数均高于同浓度的硫酸盐作用。混凝土在青海盐湖卤水中腐蚀,其破坏形态是以镁盐为主的剥落型破坏和以硫酸根离子导致膨胀为辅的损伤失效形式。其损伤失效过程和氯离子扩散趋势与混凝土在硫酸镁-氯盐复合溶液作用下的演化趋势一致。混凝土对氯离子扩散过程中的结合,使其氯离子扩散系数降低到原来的1 /(1+ K),混凝土服役寿命相应提高。复合溶液中硫酸盐存在降低了混凝土的氯离子结合能力,且结合能力随外界硫酸盐
张立明[3]2014年在《基于现场暴露试验与室内耐久性试验之间相关性的混凝土结构耐久性研究》文中进行了进一步梳理目前,国内外的混凝土结构耐久性设计,主要依赖于室内耐久性试验数据,或者基于实际工程环境的暴露试验数据,但是很少建立室内外耐久性之间的关系,因而,几乎对于所有的重点工程,进行耐久性设计时都需要有针对性的室内耐久性试验,在条件许可时偶尔进行一些有限的现场暴露试验。这样导致大量的重复试验,无谓的资源浪费,而且还不一定得出较为可靠的耐久性设计要求与设计建议等方面的重要结论。如果能够建立室内耐久性与现场实际工程耐久性之间联系的理论体系,今后就可以针对具体的工程环境资料,仅仅进行室内耐久性试验,根据已经建立的耐久性室内外关系进行混凝土结构的耐久性设计工作。为了能够很快地得到混凝土结构的室内外耐久性之间相关关系的规律,本文选用了混凝土结构失效较快的盐湖环境作为工程研究背景,系统研究了抗压强度等级为C30、C45FA30(C45掺加30%粉煤灰)、C45SG50(C45掺加50%矿渣)、C50、C60、C65SF10SG45(C65双掺10%硅灰+45%矿渣)、C70SF10FA27(C70双掺10%硅灰+27%粉煤灰)和C80SF10(C80掺加10%硅灰)的混凝土,在室内加速环境和盐湖现场暴露环境下的相同原料、相同配比、相同试件、相同时间、相同测试方法和相同评价标准的“六同时”耐久性试验。建立了混凝土构件的室内试验与室外试验的耐久性换算关系。提出了以室内长期浸泡环境为基准、利用室内外相关性系数为桥梁的混凝土结构耐久性设计的方法体系,利用叁阶段寿命预测模型和相应的耐久性参数,对盐湖集团跨铁路专线大桥的主要结构构件进行了寿命设计。本文主要研究内容和结果如下:1)提出了以室内长期浸泡环境为基准、利用室内外相关性系数为桥梁的混凝土结构耐久性设计的新方法,建立了基于室内外相关性(correlation lab and field test,CLFT)的严酷环境下混凝土结构耐久性设计的方法体系,提出混凝土结构的室内标准试验与室外暴露试验耐久性数据之间的转换方法。2)研究了盐湖地区混凝土相对模量及表面剥落的变化规律。结果表明:与长期浸泡环境相比,施加荷载和干湿循环都加速了混凝土的劣化速度及表面剥落速度,干湿循环的效果更显着一些。混凝土劣化速度及表面剥落与混凝土强度等级有关,相同的腐蚀环境下,强度等级越高混凝土劣化速度越慢、腐蚀剥落开始的时间越晚。建立了预测盐湖现场、盐湖现场-干湿循环、盐湖现场-加载、盐湖现场-干湿循环-加载的混凝土相对动弹模量的时变方程。3)研究了盐湖地区混凝土氯离子扩散系数的室内外相关性规律。混凝土的氯离子结合能力与试验环境无关。室内加速环境下混凝土的表面自由氯离子含量与试验条件无关,混凝土在室内环境的表面自由氯离子含量大于其在现场暴露。表观自由氯离子扩散系数(D0)随着暴露时间的延长而降低。在混凝土配合比设计中,降低混凝土D0值的技术措施包括:提高混凝土强度等级和掺加矿物掺合料,其中,后者的降低效果更加明显,而且,大掺量矿物掺合料、双掺硅灰和粉煤灰或矿渣的降低效果非常显着。因此,盐湖地区高性能混凝土的设计原则是:应该优先采用大掺量矿物掺合料的单掺(C45FA30和C45SG50)或双掺(C65SF10FA27和C70SF10SG45)技术,而不是仅仅提高混凝土强度等级。4)研究了钢筋混凝土受弯构件的承载能力变化规律,建立了基于室内外相关性(CLFT)的结构承载力和挠度计算模型。建立了盐湖实体混凝土结构抗压强度的时变方程。建立了现场环境下钢筋混凝土结构内部钢筋锈蚀率和抗拉强度的时变方程。建立了基于室内外相关性的混凝土构件极限承载力和挠度的计算模型,并对实体工程进行了验证,数据显示计算结果与实测结果很接近,模型可以应用。5)结合可靠度理论和“诱导期+劣化期+失效期”叁阶段寿命预测模型,利用本文建立的基于室内外相关性(CLFT)的设计方法,对混凝土结构承载力的计算模型进行修正。计算结果表明,在盐湖环境中,钢筋混凝土梁和柱的劣化期和诱导期均取决于腐蚀作用引起的混凝土劣化,其失效期取决于腐蚀引起的混凝土劣化作用以及钢筋锈蚀作用。当混凝土强度等级为C30~C60时,钢筋混凝土梁和柱的耐久性设计需要考虑诱导期和劣化期;采用混凝土强度等级为C65~C80时,钢筋混凝土梁和柱的耐久性设计仅需考虑诱导期。6)提供了在盐湖现场环境下采用不同配合比的混凝土构件寿命预测的算例。结果表明:当保护层厚度为30mm时,盐湖大气区的钢筋混凝土梁和柱要达到100a设计寿命,可采用强度等级在C65以上的高性能混凝土;当其设计寿命为50a时,可采用强度等级在C45~C60的高性能混凝土。在盐湖地区卤水与盐渍土环境下的钢筋混凝土梁和柱,要达到100a设计寿命,必须同时采用C50以上的高性能混凝土和表面附加防护措施(浸渍硅烷、喷涂氟碳涂料);当其设计寿命为50a时,仅仅采用C80SF10高性能混凝土即能满足设计要求。7)结合可靠度理论,研究基于室内外相关性的结构耐久性设计方法在严酷环境下实际桥梁工程结构的耐久性设计中的应用问题,并提供了算例。以盐湖集团跨铁路专线大桥为工程背景,对预制箱梁、盖梁、墩柱和条形扩大基础等主要结构部位进行了耐久性设计与寿命分析。结果表明:强度等级C50、主筋保护层厚度50mm的预制箱梁,要达到100a的设计寿命,必须对其腹板、翼板进行表面浸渍深度为2mm硅烷涂料的防护。强度等级C50、主筋保护层厚度60mm的盖梁,其服役寿命满足100a设计要求。对于强度等级C40、主筋保护层厚度60mm的墩柱,需要采用外包30mm钢板桩围堰+喷涂2次氟碳涂料的防护措施,才能达到100a的设计寿命。强度等级C50、主筋保护层厚度60mm的混凝土扩大基础,采取外包63mm钢板桩围堰防护+喷涂1次氟碳涂料的防护措施,其服役寿命能达到设计100a的要求。8)基于对盐湖地区预应力钢筋混凝土简支梁桥的耐久性优化设计,提出如下设计建议:预制箱梁腹板、翼板采用大掺量的矿物掺合料高性能混凝土且其保护层厚度为30mm,其服役寿命能达到设计100a的要求。预制箱梁和盖梁采用C50以上的高性能混凝土,其服役寿命能达到100a的设计要求。混凝土墩柱采用强度等级为C65~C70的高性能混凝土时,采取表面浸渍深度为2mm硅烷+外包30mm厚钢板桩围堰+喷涂1次氟碳涂料的防护方式,其服役寿命能达到100a的设计要求。混凝土条形扩大基础采用强度等级为C65的高性能混凝土,采取外包64mm厚钢板桩围堰+喷涂1次氟碳涂料的防护方式,其服役寿命能达到设计100a的要求。
金伟锋[4]2010年在《盐渍土地区混凝土的抗冻耐久性试验研究》文中提出耐久性是高性能混凝土的重要指标之一,目前有关混凝土耐久性的问题国内外已有大量的研究报导,并不断取得新的成果和新的经验。研究者对改善混凝土耐久性已经提出了很多行之有效的方法,但对盐湖卤水环境下混凝土的耐久性研究相对较少,取得的成果也非常有限。在我国西北部地区的盐渍土环境中,既存在卤水腐蚀破坏,又存在冻融破坏,而且对于掺入大量掺合料的混凝土结构,还应该考虑碳化作用的影响。因而,在盐湖卤水环境中的混凝土结构的耐久性问题显得非常复杂,碳化、腐蚀、冻融循环、干湿循环对混凝土耐久性的影响以及在上述多种破坏因素耦合作用下的耐久性问题,还有待深入研究。本文研究高性能混凝土在青海察尔汗盐湖卤水环境中的抗冻耐久性问题,通过外涂赛柏斯(XYPEX)浓缩剂和内掺赛柏斯(XYPEX)掺合剂,分别制备出外涂XYPEX混凝土试件和内掺XYPEX混凝土试件,以及未使用防腐掺料和涂料的高性能混凝土对比试件。进行了3组混凝土在单一冻融、(冻融+碳化、冻融+卤水腐蚀)双重因素作用和(冻融+碳化+卤水腐蚀)多重因素作用下的抗冻性试验。通过大量试验,探讨了3组混凝土在单一、双重和多重破坏因素作用下损伤失效过程的规律与特点；发现赛柏斯(XYPEX)防水防腐材料可提高混凝土在盐渍土地区卤水环境中的抗冻耐久性。根据混凝土试件冻融损伤的特点,建立了混凝土冻融损伤的数学模型；运用数值回归分析确定了混凝土冻融损伤方程的参数。建立了混凝土结构在自然条件下冻融寿命的预测模型,为预测混凝土结构在实际天然冻融环境中的耐久性寿命提供了理论依据和基本参数,可以实现实际混凝土结构的抗冻性设计。本文试验均为实验室室内试验,建议后续研究中增加野外暴露试验场,进行长期观测。
宋峰[5]2010年在《基于混凝土结构耐久性能的环境区划研究》文中认为耐久性环境区划(Duribility Environmental Zonation)是以环境条件(包括环境温度、相对湿度、氯离子浓度、二氧化碳浓度、冻融循环次数等)对混凝土结构耐久性的影响程度(本文以耐久性预测寿命为统一标准)为主要标准,并综合考虑结构形式、重要性、结构使用条件等因素,把全国划分出不同危险程度的区域,以图形的形式表示出来,同时给出各区域混凝土耐久性材料指标取值和构造措施的规定。其核心功能就是体现影响混凝土结构耐久性失效的环境因素在地域上的差异性,提供从总体上认识区域内影响混凝土结构耐久性的环境条件异同性的平台,为混凝土结构耐久性设计提供指导意义。本文以编制中国耐久性环境区划为主要目标,重点分析了碳化破坏、氯离子侵蚀和冻融破坏叁种耐久性失效的机理,确定各失效机理控制作用的主要环境环境因素,并作为耐久性环境区划的主要指标。同时本文以国内外的试验研究成果为基础,采用或提出了混凝土耐久性劣化的数学表达模型(碳化破坏模型、氯离子侵蚀模型、冻融破坏模型),并确定各侵蚀的数学表述模型和极限状态方程。考虑到混凝土结构耐久性寿命预测中的不确定性,本文通过对参数的统计分析,运用基于蒙特卡洛的可靠度数值计算方法,开展各区域的环境条件进行寿命预测,以各区域环境条件下的混凝土结构寿命预测值来表征环境对混凝土结构耐久性的影响程度,并选取基准城市的寿命预测值作为基准参考点,确定各区域各失效机理的相对损伤值,以此开展各失效机理的环境区划,并分别绘制中国耐久性环境区划图。
刘连新[6]2005年在《西部高海拔、高寒地区高性能混凝土及技术研究》文中进行了进一步梳理1前言我国西部地区自然环境复杂、恶劣。在西部的开发建设当中,为使国家投资不因工程结构的安全问题及使用寿命等而遭受巨大损失,必须重视混凝土的使用寿命。混凝土的耐久性是指其在使用环境下抵抗各种物理和化学作用破坏的能力。耐久性的混凝土暴露在其使用环境中应能保持其形态、质量和使用功能。但是由于设计、施工、选材以及维修等方面的原因,使混凝土不能达到预期的使用寿命而过早的丧失使用功能。据有关资料,目前美国混凝土基建工程总造价6万亿美元。每年用于混凝土工程维修和重建
韩劲草[7]2012年在《青海盐渍土地区半埋混凝土耐久性研究》文中研究表明盐渍土在我国分布广泛，青海是我国第叁大盐渍土分布地区，自然环境条件恶劣，公路桥梁混凝土耐久性问题严重。从统计调查看，在盐渍土地区被腐蚀的混凝土结构中，混凝土地表吸附区位置受到的破坏最为严重，因此解决半埋混凝土吸附区位置的耐久性问题是保证盐渍土地区混凝土结构使用寿命的关键。论文采用理论分析、室内加速试验和微观试验等方法，对青海盐渍土地区半埋混凝土结构的耐久性问题进行了系统的研究。本文在分析国内外研究现状的基础上，对青海盐渍土地区的自然环境特征、混凝土腐蚀情况以及常见的混凝土防腐措施进行调查；以盐渍土地区半埋状态下混凝土离子传输机理为基础，通过XRD、SEM等微观技术手段研究了高浓度硫酸盐渍土中半埋混凝土地表吸附区的腐蚀机理；使用模拟盐渍土地区恶劣环境的室内加速试验方法，分别对盐渍土地区半埋普通混凝土和不同保护层厚度的半埋钢筋混凝土的使用寿命进行了预测，预测结果与实际调查结果基本相符。本文的研究成果是对盐渍土地区混凝土耐久性研究的补充，对于指导盐渍土地区混凝土的耐久性设计具有一定的参考意义。
杨礼明[8]2013年在《高性能混凝土的化学腐蚀、盐结晶和应力腐蚀及其微结构演变规律》文中进行了进一步梳理混凝土耐久性问题十分复杂，既是实际土木工程中不可忽视的重大技术问题，又是当今国内外混凝土学术界重点关注的重大科技问题。硫酸盐、氯盐和镁盐等化学腐蚀问题，干湿循环引起的盐结晶问题和外部荷载引起的应力腐蚀问题，以及盐结晶与应力腐蚀等耦合作用，都是影响混凝土耐久性的重要因素。本文在参考了大量文献的基础上，优化配合比设计，综合运用矿物掺合料的复合效应、高效外加剂的减水和引气作用、膨胀剂补偿收缩作用和纤维增强作用等技术，制备了粉煤灰混凝土（Fly ash concrete，FAC）、高性能混凝土（High performanceconcrete，HPC）和绿色高耐久性混凝土（Green high durable concrete，GHDC），研究了不同混凝土在化学腐蚀、盐结晶、应力腐蚀以及盐结晶和应力腐蚀耦合作用下的相对动弹性模量和质量变化规律、表面剥蚀形态、腐蚀产物和显微结构变化，建立了混凝土的表面剥蚀等级变化规律、腐蚀损伤演化方程、腐蚀裂纹密度模型以及基于裂纹密度时空演变的快速寿命预测方法，为混凝土材料耐久性评估与设计提供理论参考。本文的主要研究内容和结果如下：第一章综述了混凝土在化学腐蚀、盐结晶、应力腐蚀以及盐结晶和弯曲应力腐蚀耦合作用下耐久性问题和寿命预测方法研究的意义和最新进展，指出当前存在的问题，在此基础上提出本文的主要研究内容和方向。第二章详细介绍了混凝土原材料、配合比设计、混凝土制备、试验主要仪器和试验方法，设计了施加混凝土试件轴拉与轴压应力的耐久性实验装置。设计了4种C50混凝土：粉煤灰（Fly ash，FA）掺量20%的FAC，复合掺加40%FA、10%磨细矿渣（Slag，SG）和5%硅灰（SilicaFume，SF）的HPC，在HPC基础上综合采用混杂纤维、膨胀剂和引气剂的GHDC，其中，GHDC1采用（聚丙烯＋钢纤维）二元混杂纤维，GHDC2采用（聚丙烯＋聚酯纤维＋钢纤维）叁元混杂纤维。第叁章主要研究了混凝土在氯盐、硫酸盐-镁盐和硫酸盐-镁盐-氯盐环境下的化学腐蚀作用。结果表明：氯盐对混凝土不存在化学腐蚀作用；硫酸盐-镁盐对混凝土产生明显的化学腐蚀作用；硫酸盐-镁盐-氯盐对混凝土产生的化学腐蚀作用比硫酸盐-镁盐环境下严重；氯盐加速硫酸盐-镁盐对混凝土的化学腐蚀作用。GHDC2具有较好的抗硫酸盐-镁盐腐蚀和硫酸盐-镁盐-氯盐腐蚀能力。第四章主要研究了混凝土在氯盐、硫酸盐-镁盐和硫酸盐-镁盐-氯盐环境下的盐结晶腐蚀作用。结果表明：氯盐对混凝土不存在明显的盐结晶腐蚀作用；硫酸盐-镁盐对混凝土产生明显的盐结晶腐蚀作用；硫酸盐-镁盐-氯盐对混凝土产生的盐结晶腐蚀作用比硫酸盐-镁盐环境下严重；盐结晶加速硫酸盐-镁盐对混凝土的化学腐蚀作用，氯盐加速硫酸盐-镁盐环境下混凝土的盐结晶腐蚀作用，HPC具有较好的抗硫酸盐-镁盐和硫酸盐-镁盐-氯盐盐结晶腐蚀能力。第五章主要研究了混凝土在氯盐、硫酸盐-镁盐和硫酸盐-镁盐-氯盐环境下的应力腐蚀作用。结果表明：氯盐对混凝土不存在应力腐蚀作用；硫酸盐-镁盐对混凝土产生明显的应力腐蚀作用，应力状态对混凝土的应力腐蚀破坏作用有重要影响。混凝土在相同应力水平、不同应力状态下的硫酸盐-镁盐腐蚀损伤速度大小为：拉应力腐蚀>压应力腐蚀>弯曲应力腐蚀>化学腐蚀。硫酸盐-镁盐-氯盐对混凝土产生的弯曲应力腐蚀作用比硫酸盐-镁盐环境下严重；弯曲应力加速硫酸盐-镁盐对混凝土的化学腐蚀作用，氯盐加速硫酸盐-镁盐环境下混凝土的应力腐蚀作用。HPC具有较好的抗硫酸盐-镁盐拉/压应力腐蚀能力和抗硫酸盐-镁盐-氯盐弯曲应力腐蚀能力，GHDC2的抗硫酸盐-镁盐弯曲应力腐蚀能力较强。第六章研究了混凝土在氯盐、硫酸盐-镁盐和硫酸盐-镁盐-氯盐环境下的盐结晶和应力腐蚀耦合作用。结果表明：氯盐对混凝土不存在盐结晶和应力腐蚀耦合作用；硫酸盐-镁盐对混凝土产生明显的盐结晶和应力腐蚀耦合作用；硫酸盐-镁盐-氯盐对混凝土产生的盐结晶与弯曲应力腐蚀的耦合破坏作用比硫酸盐-镁盐环境下严重；硫酸盐-镁盐和硫酸盐-镁盐-氯盐环境下，盐结晶和弯曲应力腐蚀的耦合产生迭加效果，盐结晶与弯曲应力腐蚀两者相互促进；氯盐加速硫酸盐-镁盐和硫酸盐-镁盐-氯盐环境下混凝土的盐结晶和弯曲应力腐蚀耦合作用。GHDC2具有较好的抗硫酸盐-镁盐盐结晶和弯曲应力腐蚀耦合破坏能力，FAC和HPC具有较好的抗硫酸盐-镁盐-氯盐盐结晶与弯曲应力腐蚀耦合破坏能力。第七章采用XRD和SEM-EDAX方法研究了混凝土的腐蚀产物和显微结构变化。结果发现：混凝土内部的腐蚀产物主要是石膏、AFt、AFm、C3A·CaCl2·10H2O和氢氧化镁；根据不同混凝土在多种腐蚀条件下的SEM图，提出导致混凝土内部微裂纹产生和扩展的“起裂元”新概念，微裂纹沿着起裂元周围呈星形辐射状引发、扩展、连生、贯通成裂纹网络；矿物掺合料发生了火山灰反应，导致混凝土结构更加致密，提高了混凝土的抗腐蚀能力；掺加引气剂形成的球形气孔能够大量地释放气孔附近区域腐蚀微裂纹的扩展表面能，降低腐蚀微裂纹尖端的应力集中程度，减少混凝土腐蚀过程中的膨胀应力和结晶应力，有助于混凝土抗腐蚀能力的进一步提升。第八章总结大量试验结果和数据分析的基础上，建立混凝土腐蚀过程中的内部损伤演化方程，并在损伤演化方程的基础上进一步推导，获得混凝土内部裂纹密度模型，得到混凝土在多种腐蚀条件下损伤过程中内部微裂纹的时空演变规律和特征；建立了运用损伤演化方程和裂纹密度演化方程预测腐蚀环境下混凝土寿命的方法，与实测值比较发现：运用混凝土损伤演化方程和裂纹密度损伤演化方程快速预测混凝土的腐蚀寿命，是切实可行的，其中裂纹密度损伤演化方程的预测效果会更好。第九章总结全文结论和创新点，提出了本文研究的不足之处和改进的建议。
马昆林[9]2009年在《混凝土盐结晶侵蚀机理与评价方法》文中研究表明盐溶液对混凝土材料的侵蚀是导致混凝土结构劣化的重要原因。本文针对混凝土盐结晶侵蚀问题,运用混凝土材料科学、物理化学、热力学以及结晶学等基本原理,通过宏观试验和微观测试分析,较系统地研究了盐溶液在混凝土中的传输和结晶过程,探讨了主要侵蚀性盐对混凝土结晶侵蚀的破坏机理,提出了混凝土抗盐物理结晶侵蚀性能的试验评价方法。取得的主要研究成果如下:1、结合对典型工程的实地调查以及室内试验研究,分析了盐溶液在不同环境条件下对混凝土结构侵蚀劣化的过程。针对混凝土结构物遭受盐结晶物理侵蚀破坏的特征,归纳了叁种容易受盐结晶物理侵蚀的工程类型,即毛细上升结晶型侵蚀、临空而结晶型侵蚀和干湿循环结晶型侵蚀。2、基于室内试验模拟研究,得出了盐结晶侵蚀下混凝土力学性能的退化规律及其微观结构的变化特征,揭示了盐溶液物理结晶侵蚀造成混凝土孔结构粗化的机理。3、系统分析了盐溶液通过毛细虹吸作用和扩散作用在混凝土中的传输过程,提出了基于毛细作用下盐溶液在混凝土中的传输模型,建立了盐溶液侵入混凝土的传输动力学公式。4、深入研究了盐溶液在混凝土孔隙中的结晶过程,提出了混凝土中孔溶液的蒸发速率和盐溶液对混凝土的侵入速率是混凝土中盐溶液结晶及其晶体生长的控制因素,建立了环境作用下混凝土盐结晶的动力学方程。5、比较了硫酸钠和氯化钠两种主要盐类对混凝土物理结晶侵蚀破坏的特点。揭示了相对湿度变化下,硫酸钠两种主要结晶产物之间的晶型转变是造成混凝土盐结晶物理侵蚀的主要原因。氯化钠对混凝土物理结晶侵蚀作用不明显,主要是由于常温下氯化钠溶液较难达到过饱和。6、基于混凝土盐结晶物理侵蚀破坏机理的研究成果,研发了一种测试混凝土抗结晶物理侵蚀破坏性能的新方法,提出了相应的评价参数和指标,试验验证了该方法的可行性与有效性。
刘连新[10]2005年在《高海拔、高寒地区高性能混凝土及技术研究》文中提出通过分析东部与西部高原各种建筑材料使用性能的历史及现状特点,寻找它们之间材料使用寿命的差异,提出新材料的使用范围和条件。重点研究了盐湖及超盐渍土地区化学作用和物理作用对混凝土侵蚀破坏的机理,提出增强研究区内混凝土工程耐久性的措施,提供了耐腐蚀混凝土配合比的设计及外加剂类型。从而对今后在西部高海拔、高寒地区修建混凝土建筑物及其它材质的建筑物提供科学依据,为西部高原地区重大基础建设工程提供技术支撑。
参考文献：
[1]. 盐湖地区高性能混凝土的耐久性、机理与使用寿命预测方法[D]. 余红发. 东南大学. 2004
[2]. 西部地区严酷环境下混凝土的耐久性与寿命预测[D]. 金祖权. 东南大学. 2006
[3]. 基于现场暴露试验与室内耐久性试验之间相关性的混凝土结构耐久性研究[D]. 张立明. 南京航空航天大学. 2014
[4]. 盐渍土地区混凝土的抗冻耐久性试验研究[D]. 金伟锋. 长安大学. 2010
[5]. 基于混凝土结构耐久性能的环境区划研究[D]. 宋峰. 浙江大学. 2010
[6]. 西部高海拔、高寒地区高性能混凝土及技术研究[C]. 刘连新. 全国高强与高性能混凝土及其应用专题研讨会论文集. 2005
[7]. 青海盐渍土地区半埋混凝土耐久性研究[D]. 韩劲草. 长安大学. 2012
[8]. 高性能混凝土的化学腐蚀、盐结晶和应力腐蚀及其微结构演变规律[D]. 杨礼明. 南京航空航天大学. 2013
[9]. 混凝土盐结晶侵蚀机理与评价方法[D]. 马昆林. 中南大学. 2009
[10]. 高海拔、高寒地区高性能混凝土及技术研究[J]. 刘连新. 施工技术. 2005