养护期介入电迁阻锈保障混凝土耐久性试验研究

沿海地区氯盐侵蚀会对混凝土结构造成严重的耐久性问题,混凝土设计使用寿命难以保障。对于新建工程,若在自由水含量较高混凝土养护期进行电迁阻锈处理,则有利于电迁移性阻锈剂在钢筋周围聚集以达到更佳的阻锈效果。为此,针对两种电迁移性阻锈剂对处于氯盐侵蚀环境中的混凝土适用性展开研究,并测试了干湿循环前后混凝土内钢筋电化学参数、氯离子扩散特征及钢筋周围电迁移性阻锈剂含量研究两种电迁移性阻锈剂对混凝土耐久性保障的作用。结果表明,试验中养护期介入电迁阻锈后试件阻锈效果良好,经过干湿循环后钢筋腐蚀电位正向高于-162.6 m V,同时,钢筋附近出现明显的阻锈剂聚集现象,能保持钢筋的钝化状态。     

海洋潮汐浪溅区混凝土表面氯离子浓度计算模型

海洋混凝土结构的表面氯离子浓度反映了海洋氯化物环境的腐蚀作用强度,是海洋混凝土结构耐久性分析和定量设计的重要参数。本文依据国内外不同地区的大量自然暴露试验数据,通过数理统计和回归分析,确定了各种海洋环境条件下表面氯离子浓度的统计特征值,分析了海洋潮汐浪溅区混凝土中氯离子的传输机理和积聚规律,揭示了水胶比对混凝土表面氯离子浓度的影响规律,进而综合考虑水胶比、胶凝材料种类和时变特性等因素的影响,建立了海洋潮汐浪溅区混凝土表面氯离子浓度的改进计算模型。结合国内外各种表面氯离子浓度经验模型的预测结果和海洋自然暴露试验的实测数据,对比验证了所建立表面氯离子浓度计算模型的有效性和适用性,为海洋氯化物环境下混凝土结构的耐久性设计和服役寿命分析提供了重要边界条件。     

海水拌养混凝土耐久性试验与应用

通过对海水拌养混凝土耐海水侵蚀试验和海水中化学成分对水泥胶砂与骨料的影响分析,以及海水拌养混凝土的工程应用与调查结合长龄期强度跟踪观测,研究了海水拌养素混凝土的耐久性.旨在为淡水资源匮乏的海岛工程建设应用海水拌养混凝土,减少从大陆船运施工用淡水,节省工程投资提供资料.     

一种台风暴潮数值模拟方法

本文提出一种简便的交替方向隐式差分格式求解沿水深平均的二维风暴潮模型。这种差分格式比常用的ＡＤＩ法具有更简单的形式和更高的计算效率。文中的精度分析和稳定性分析表明该差分格式在等步长条件下具有二阶精度、无条件稳定。在采用理想模型验证之后，本文给出了一次台风暴潮过程的计算实例，其中台风气压场和风场的模拟采用藤田气压模式和梯度风公式，并考虑台风移行产生的风场以及梯度风到海面风的订正。数值摸拟结果和实测值符合良好，其精度达到工程应用要求。     

一种模拟三维海流运动的差分方法

提出了一种模拟三维海流运动的隐式差分方法,井给出其计算步骤。通过对该差分方法的稳定性分析可以发现,它的时间步长取值有较大的灵活性。该方法被用于崖门海域的海流模拟。实例计算表明,该差分方法计算过程稳定,计算结果合理,能较好地反映出三维海流运动的特征。     

一种碍航区自动提取的方法

提出了一种构建碍航区的方法,利用非闭合等深线和三角网边界线的拓扑关系自动分割多边形区域,依据分割区域边界上的水深值确定区域是否碍航;综合考虑人工碍航区、点状碍航物等因素,完备了海区碍航区集合。实验证明,所提方法切实可行,有效地完善了舰船航线自动生成的理论基础。     

海底管道受坠物锚击损伤试验与数值模拟研究

为探索海底管道在锚击作用下的损伤规律,通过海底管道损伤试验和数值模拟,研究了坠物质量、坠落高度和坠物形状对海底管道机械损伤的影响,并结合试验结果修正了Ellinas-Wallker公式。研究结果表明:管道的凹陷损伤随坠物质量和坠落高度的增大而变大;在相同质量的立方体、球体和模型锚三种形状坠物作用下,球体坠物对管道的损伤最严重;EllinasWallker公式计算结果偏于保守,修正后计算结果与试验和数值模拟结果吻合良好。研究结果可以为海底管道的工程设计及应用提供一定的参考。     

一种瞬时水深模型的碍航区自动提取方法

为了提高舰船航行实时规避碍航区的效率,提出了一种瞬时水深模型的碍航区自动提取方法。采用潮汐模型实时预报航行区域的动态水位,利用静态水深和动态水位构建瞬时水深模型;依据舰船的安全等深线,自动追踪瞬时水深模型的浅水碍航区,顾及航行区域的人工碍航区等因素,采用多边形合并算法进而获取瞬时水深模型的碍航区。实验证明:本文所提方法切实可行,能够实时自动地获取瞬时水深模型的碍航区集。     

水泥混凝土路面板下脱空的一种处理方法

分析了水泥混凝土路面损坏的主要原因 ,提出了维护与补强的办法     

一种基于海图水深的碍航区自动提取方法

航碍区的提取是舰船航线分析与自动生成的基础。文中提出了一种基于海图水深的碍航区自动提取方法。该方法通过水深三角网的约束构建,安全等深线的自动追踪和碍航区的分析,实现了碍航区自动生成和表达。实验证明,所提方法可以根据安全水深变化,自动提取适应于不同舰船的碍航区。     

混凝土在海洋暴露过程中的氯离子渗透研究

将矿粉掺量0%~65%、粉煤灰掺量0%~30%混凝土置于海洋大气区、潮汐区2年,研究海洋不同区域、矿粉掺量、粉煤灰掺量对混凝土中氯离子渗透规律的影响。结果表明:混凝土在海洋环境下暴露2年,氯离子质量分数随着渗透深度的增加而减小,最后趋于稳定;海洋潮汐区腐蚀混凝土氯离子传输受扩散机制控制,而大气区腐蚀混凝土受到扩散和毛细吸附双重机制控制。随着腐蚀龄期的增加,混凝土中氯离子侵蚀深度增加,表面层氯离子浓度线性增加。潮汐区腐蚀混凝土的氯离子浓度高于大气区腐蚀混凝土,但其表观氯离子扩散系数小于大气区腐蚀混凝土。粉煤灰和矿粉掺量对于混凝土的抗氯离子渗透能力而言,其最优值分别为15%、30%。     

珊瑚混凝土在海洋环境中氯离子扩散实验

采用自然扩散法研究了珊瑚混凝土在海水环境中的氯离子扩散特性,探讨了养护龄期、暴露时间和环境差异性对珊瑚混凝土表观氯离子扩散系数的影响。结果表明:随着暴露时间的延长,珊瑚混凝土的表观氯离子扩散系数呈幂指数衰减规律;且延长养护龄期可降低珊瑚混凝土的表观氯离子扩散系数;随着强度等级增加,混凝土的表观氯离子扩散系数降低。我国实际海洋工程中珊瑚混凝土结构的表观氯离子扩散系数比实验室条件要提高3个数量级。因此,适当延长养护时间、提高强度等级有助于延长珊瑚混凝土结构在海洋环境的服役寿命。     

粗骨料对混凝土界面过渡区氯离子扩散性能影响

通过室内干湿循环条件下混凝土中氯离子扩散试验,实测得到6种不同粗骨料体积分数的混凝土试件在不同时刻、不同深度处的氯离子浓度。经回归分析得到了不同粗骨料体积分数下混凝土的氯离子整体扩散系数,其值随粗骨料体积分数的增加而减小。同时,探讨了粗骨料的稀释、曲折和界面过渡区效应对混凝土中氯离子扩散的影响。在此基础上,同时考虑粗骨料体积分数Vf和界面过渡区厚度h的影响系数α(Vf,h),建立混凝土界面过渡区氯离子扩散系数模型,界面过渡区氯离子扩散系数随粗骨料体积分数的增大呈近乎线性地减小,随界面过渡区厚度的增大先显著减小而后逐渐趋于平稳。最后,将建立的界面过渡区氯离子扩散系数模型应用于混凝土中氯离子扩散的三维细观数模中。结果表明:细观数模计算结果与物理试验实测数据在变化趋势和数值大小上均能够吻合,可验证界面过渡区氯离子扩散系数模型的正确性与合理性。     

海洋环境中混凝土结构服役寿命预测

通过参数定义对Fick定律的不合理假定进行修正,推导氯离子在混凝土中扩散的多因素修正模型,综合考虑氯离子扩散系数的时随效应、混凝土的氯离子结合能力和混凝土自身缺陷的影响.根据对大量数据的分析试算,给出模型中参数的取值.利用该扩散模型,进一步推导海洋环境下基于概率性能的混凝土结构服役寿命计算方法,有效解决混凝土结构服役寿命预测中氯离子扩散系数及混凝土保护层厚度的随机特性.最后给出实际工程算例,说明该预测方法的有效性.     

钢筋混凝土耐久性海洋暴露试验

对不同技术条件的钢筋混凝土试件进行长期的海洋暴露腐蚀试验,以了解其服役特性,为钢筋混凝土结构的耐久性设计提供依据。近7年的暴露结果表明：在混凝土中掺加高炉矿渣等活性掺合料,能大大降低氯离子渗透速率,提高钢筋混凝土的耐久性。     

海水环境粉煤灰混凝土结构耐久性现场检测与评估分析

对服役12年的华南某跨海大桥典型构件开展碳化性能、氯离子扩散性能等指标的耐久性检测,评估了海水环境下掺粉煤灰的高性能混凝土长期耐久性。研究表明:随高程的增加混凝土碳化深度逐渐增大,其中大气区浪溅区水位变动区,碳化作用对粉煤灰混凝土结构耐久性的影响较小;粉煤灰可显著提升实体结构混凝土抗氯离子侵蚀性能,粉煤灰高性能混凝土的氯离子扩散系数不大于0.40×10-12m2/s,比普通混凝土氯离子扩散系数降低了约6倍;利用规范计算了引桥承台混凝土中氯离子含量计算值,其计算值与实测值吻合较好,可用于实体工程混凝土结构的耐久性评估,评估结果显示采用粉煤灰高性能的桥梁典型构件满足100年设计使用寿命的要求。     

干湿交替下水分及氯离子在混凝土中传输的细观数值模拟

氯离子侵蚀已成为影响海洋及近海环境中混凝土结构耐久性的主要因素。考虑材料组成的非匀质特性,将混凝土看作由粗骨料、硬化水泥砂浆及二者界面过渡区组成的三相复合材料的细观层次方法,是开展物质传输过程研究的新途径。建立非饱和混凝土中氯离子传输的一维非线性对流扩散方程,并利用伽略金加权余数法给出了该方程的有限元形式,采用适用于物质传输的细观格构网络模型开展了水分及氯离子在非饱和混凝土中传输过程及分布规律研究,分析了干湿循环周期和循环机制对水分及氯离子传输性能的影响规律。数值计算结果表明,干湿交替下,相同的干燥时间,非饱和混凝土内水分及氯离子的侵入深度主要取决于湿润时间,而干燥时间和循环周期数则影响混凝土表层氯离子含量,并在混凝土表层10 mm处有浓度集中现象。     

海洋环境下粉煤灰混凝土的抗冻性与抗氯离子渗透性的耦合

针对海洋环境条件,重点研究了粉煤灰混凝土的抗冻性和氯离子渗透性能的相互关系.试验分别研究了水胶比、粉煤灰等量取代水泥掺量大小、引气剂掺量等因素对抗冻性和抗氯离子渗透性能的影响,并与普通混凝土进行了对比.结果表明,粉煤灰不增加混凝土的抗海水冻融耐久性;粉煤灰增加混凝土的抗氯离子渗透性能,但是掺量超过30%,抗氯离子渗透性能下降;粉煤灰对混凝土抗冻性和抗氯离子渗透性的耦合影响在30%左右存在一个最佳掺量.为评估混凝土的抗冻性和氯离子扩散性的耦合性能,提出了新的评价方法--冻渗比(R值方法),并进行了试验验证.SEM和MIP微观分析与R值方法评价的结果是吻合的.     

海洋混凝土结构表面自由氯离子含量时变规律及对其寿命影响

表面氯离子含量(C_s)是研究海洋环境条件下混凝土结构耐久性和服役寿命的氯离子扩散方程的边界条件,是海洋混凝土结构耐久性分析和定量设计的重要参数。依据国内外大量自然暴露试验与工程实测数据,通过采用Excel、Origin等数据分析软件进行数据统计和回归分析,确定了海洋混凝土结构表面自由氯离子含量(C_(sf))与表面总氯离子含量(C_(st))之间的相互关系,探讨了海洋混凝土结构的C_(sf)时变规律,建立了C_(sf)与暴露时间之间的关系表达式及其取值范围,并运用可靠度理论和修正氯离子扩散理论分析了C_(sf)时变性对海洋混凝土结构寿命的影响。结果表明:C_(sf)与C_(st)线性相关,且C_(sf)随着暴露时间的延长呈指数或者幂函数的增长关系;采用不同的C_(sf)时变性规律,对海洋混凝土结构寿命具有重大的影响。