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Estimation of Chloride Diffusivity in Hydrated Tricalcium Silicate Using a Hydration-Diffusion Integrated Method

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Journal of Wuhan University of Technology(Materials Science) 2025年第1期 49-64页

作者：汪鑫 shen dejian TAO Sijie LIU Ruixin WU shengxing College of Civil and Transportation Engineering Hohai University

This study aims to develop a chloride diffusion simulation method that considers the hydration microstructure and pore solution properties during the hydration of tricalcium silicate （C3S）.The method combines the hydration simulation,thermodynamic calculation,and finite element analysis to examine the effects of pore solution,including effect of electrochemical potential,effect of chemical activity,and effect of mechanical interactions between ions,on the chloride effective diffusion coefficient of hydrated C3S *** results indicate that the effect of electrochemical potential on chloride diffusion becomes stronger with increasing hydration age due to the increase in the content of hydrated calcium silicate;as the hydration age increases,the effect of chemical activity on chloride diffusion weakens when the number of diffusible elements decreases;the effect of mechanical interactions between ions on chloride diffusion decreases with the increase of hydration age.

关键词：

大气环境锈蚀钢筋混凝土梁力学性能试验研究及分析

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土木工程学报 2009年第8期42卷 75-82页

作者：沈德建吴胜兴河海大学江苏南京210098

通过对大气环境中15根锈蚀钢筋混凝土梁的力学性能试验研究和分析,发现锈蚀梁存在明显的屈服点,呈延性破坏形式。钢筋锈蚀影响弯矩与梁顶和梁底应变之间的关系。锈蚀钢筋与混凝土之间粘结性能良好,锈蚀梁符合平截面假定。锈蚀梁承载能... 详细信息

通过对大气环境中15根锈蚀钢筋混凝土梁的力学性能试验研究和分析,发现锈蚀梁存在明显的屈服点,呈延性破坏形式。钢筋锈蚀影响弯矩与梁顶和梁底应变之间的关系。锈蚀钢筋与混凝土之间粘结性能良好,锈蚀梁符合平截面假定。锈蚀梁承载能力下降大致是锈蚀率的2.5-3.5倍;提出了锈蚀梁的承载能力、平均裂缝间距和最大裂缝宽度计算公式。锈蚀梁的承载能力和裂缝宽度非线性有限元程序计算结果与试验结果较为吻合。

关键词：大气环境混凝土梁锈蚀力学性能试验研究仿真分析

不同比例钢-混凝土混合结构高层建筑动力相似关系试验研究

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地震工程与工程振动 2008年第4期28卷 50-57页

作者：吕西林沈德建同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092

模型试验的动力相似理论是结构抗震试验技术中的一个基础性研究课题。本文设计实现了1/10、1/20和1/30三个不同比例的钢-混凝土混合结构高层建筑的振动台模型试验。通过对三个模型试验结果的对比研究,对钢-混凝土混合结构高层建筑的动... 详细信息

模型试验的动力相似理论是结构抗震试验技术中的一个基础性研究课题。本文设计实现了1/10、1/20和1/30三个不同比例的钢-混凝土混合结构高层建筑的振动台模型试验。通过对三个模型试验结果的对比研究,对钢-混凝土混合结构高层建筑的动力相似关系进行了初步探讨。试验结果表明,按照本文的动力模型的设计施工及试验要求进行的不同比例钢-混凝土混合结构高层建筑的振动台试验,在自振频率、振型、加速度放大系数、楼层最大位移、楼层剪力等动力特性和动力反应方面具有较好的相似性。试验结果一方面说明对这三个模型采用的动力相似关系和制作方法是合理的,另一方面也说明了对钢-混凝土混合结构房屋采用较小的1/30比例进行振动台试验是可行的。

关键词：动力相似理论钢-混凝土混合结构高层建筑振动台试验动力特性动力响应

混凝土轴心受拉声发射Kaiser效应试验研究

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土木工程学报 2008年第4期41卷 31-39页

作者：吴胜兴张顺祥沈德建河海大学江苏南京210098

通过对48个试件进行轴拉声发射试验,研究混凝土试件在往复循环拉伸加载条件下Kaiser效应的有效性及其应力范围,探讨混凝土材料中Kaiser效应与Felicity效应的关系,并就Kaiser效应的影响因素进行系统全面的分析。结果表明:混凝土在轴心受... 详细信息

通过对48个试件进行轴拉声发射试验,研究混凝土试件在往复循环拉伸加载条件下Kaiser效应的有效性及其应力范围,探讨混凝土材料中Kaiser效应与Felicity效应的关系,并就Kaiser效应的影响因素进行系统全面的分析。结果表明:混凝土在轴心受拉试验中存在明显的Kaiser效应,其存在的机理是混凝土材料损伤不可逆的结果。Kaiser效应存在的应力上限值约为极限抗拉强度的80%。Felicity比随着相对应力水平的提高而单调下降,当达到较高的应力水平后,Felicity比迅速下降,Kaiser效应衰退,出现Felicity效应。加载速率对混凝土轴拉声发射Kaiser效应基本没有影响;而加载制度、应力水平、卸载后放置的时间以及干湿条件等对混凝土轴拉声发射Kaiser效应产生较大的影响。研究结果为应用声发射技术探讨混凝土拉伸破坏机理奠定基础,同时也为Kaiser效应的工程实际应用提供参考。

关键词：混凝土轴拉试验声发射 Kaiser效应 Felicity效应

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海洋环境锈蚀钢筋混凝土结构修补方法

混凝土 2006年第10期 89-90页

作者：黄明沈德建淮海工学院土木工程系江苏连云港222005 河海大学土木工程学院江苏连云港210098

海边建筑物经常由于氯离子的侵入而发生钢筋锈蚀破坏。介绍了由于锈蚀引起的不连续裂缝的封闭和修补,贯通裂缝的灌浆和修补,混凝土保护层的修补和结构的碳纤维补强等施工方法;这些方法可供锈蚀结构修复时参考。

关键词：锈蚀裂缝保护层修补碳纤维

混凝土及其组成材料轴拉损伤过程声发射特性试验研究

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土木工程学报 2009年第7期42卷 21-27页

作者：吴胜兴王岩沈德建河海大学江苏南京210098

在MTS材料试验机上进行相同尺寸的混凝土、骨料(花岗岩)、砂浆和骨料-砂浆界面4种试件的轴拉试验,采用宽频式传感器同步采集从加载到最终破坏全过程的声发射(AE)信号特征参数和波形,比较由声发射撞击累计数曲线所代表的损伤发展过程,分... 详细信息

在MTS材料试验机上进行相同尺寸的混凝土、骨料(花岗岩)、砂浆和骨料-砂浆界面4种试件的轴拉试验,采用宽频式传感器同步采集从加载到最终破坏全过程的声发射(AE)信号特征参数和波形,比较由声发射撞击累计数曲线所代表的损伤发展过程,分析声发射振幅和上升时间参数以及波形频谱所表征的不同材料声发射特征,对声发射波形的FFT频谱能量在不同频段上的分布进行统计分析,并根据声发射波形频谱图的特征形状对其进行分类,结果表明:混凝土及其三种组成材料试件在轴拉损伤破坏过程中,界面和砂浆试件损伤出现得最早;骨料试件中的短上升时间(<30μs)的撞击所占的比例最高,达到了约84%;声发射信号能量按照大小顺序主要分布在100～150kHz、200～250kHz、250～300kHz和150～200kHz4个频段;界面试件与其他试件的不同之处在于,200～250kHz频段所集中的能量略高于250～300kHz频段;骨料试件第一主频在250～300kHz频段的撞击数量占总数的比例为35.7%,而砂浆和界面分别为25.2%和13.9%;界面试件第一主频在200～250kHz的撞击比例为16.1%,而骨料和砂浆试件分别为6.5%和4.8%。研究结论有助于进一步识别混凝土损伤断裂过程的物理机理。

关键词：混凝土轴拉声发射损伤

大气环境钢筋混凝土锈蚀梁顺筋裂缝规律试验研究

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工业建筑 2007年第11期37卷 77-80页

作者：沈德建吴胜兴河海大学土木工程学院南京210098

对大气环境中41根钢筋混凝土梁的锈蚀顺筋裂缝规律进行试验。结果表明,保护层厚度与应力状态是梁产生顺筋裂缝的主要影响因素,保护层越厚越不容易产生顺筋裂缝,受拉区出现顺筋锈蚀裂缝的可能性是受压区的2倍,并对可能的原因进行分析;提... 详细信息

对大气环境中41根钢筋混凝土梁的锈蚀顺筋裂缝规律进行试验。结果表明,保护层厚度与应力状态是梁产生顺筋裂缝的主要影响因素,保护层越厚越不容易产生顺筋裂缝,受拉区出现顺筋锈蚀裂缝的可能性是受压区的2倍,并对可能的原因进行分析;提出可供锈蚀结构耐久性评价的顺筋裂缝宽度与锈蚀率关系的计算模型。

关键词：大气环境应力状态顺筋裂缝锈蚀率裂缝宽度

海水浪溅下混凝土中锈蚀钢筋性能试验研究及仿真分析

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工业建筑 2005年第3期35卷 58-62页

作者：沈德建吴胜兴同济大学结构工程防灾研究所上海200092 河海大学土木工程学院南京210098

75根海水浪溅环境下混凝土中I级和II级锈蚀钢筋的拉伸试验表明 :要考虑由于锈坑引起的应力集中对强度的影响。讨论了屈服强度、极限强度、极限伸长率和破坏形式与重量锈蚀率的关系 ,分析了钢筋的应力应变关系和极限强度与屈服强度比值... 详细信息

75根海水浪溅环境下混凝土中I级和II级锈蚀钢筋的拉伸试验表明 :要考虑由于锈坑引起的应力集中对强度的影响。讨论了屈服强度、极限强度、极限伸长率和破坏形式与重量锈蚀率的关系 ,分析了钢筋的应力应变关系和极限强度与屈服强度比值随锈蚀率提高的变化规律。海水浪溅环境比大气环境下的锈蚀钢筋承载能力低 15 %左右 ,截面损失率与重量损失率的差异要小。锈蚀钢筋有限元仿真分析表明 :锈坑引起的应力集中使屈服荷载比仅考虑面积减小的计算荷载低 5 0 %左右 ;初始直径越大 ,锈坑对强度的影响越小 ;锈坑形状和宽度对强度的影响不明显。数据存在一定离散性 ,对可能原因进行了分析。

关键词：锈蚀钢筋锈蚀率混凝土屈服荷载极限强度应力应变关系屈服强度性能试验仿真分析破坏形式

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新拌混凝土骨料分布均匀性表征方法及其应用

河海大学学报（自然科学版） 2022年第1期50卷 67-75页

作者：吴胜兴孙克纬沈德建河海大学土木与交通学院江苏南京210098

定义了表征骨料分布均匀性的指标——均匀度,借助离散元方法和EDEM软件建立了基于像素的均匀度数字化算法,并基于多个算例验证了该指标的正确性和合理性。研究结果表明:均匀度指标具有明确的物理意义,其取值范围为0~1,且骨料分布均匀性... 详细信息

定义了表征骨料分布均匀性的指标——均匀度,借助离散元方法和EDEM软件建立了基于像素的均匀度数字化算法,并基于多个算例验证了该指标的正确性和合理性。研究结果表明:均匀度指标具有明确的物理意义,其取值范围为0~1,且骨料分布均匀性随该指标的增加而增加;基于均匀度的数字化算法与已有方法相比,计算结果规律性高度吻合,但前者更符合常规思维方式,且能够定量和准确反映搅拌过程中骨料分布均匀性的变化;由于基于均匀度的数字化算法考虑了搅拌成型过程中骨料间的相互作用,均匀度亦可表征轻骨料上浮导致的骨料分布均匀性下降等现象。最后对新拌混凝土成型过程中的若干问题进行分析论证并提出了具有工程参考价值的建议。

关键词：新拌混凝土骨料分布均匀性离散元 EDEM

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