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基于反向分析计算水泥基体的湿扩散系数

水利学报 2010年第1期40卷 55-60,67页

作者：张鹏赵铁军 wittmann f.h. Slowik V. 青岛理工大学混凝土耐久性研究中心山东青岛266033 Aedificat Institute freiburg Freiburg Germany Leipzig University of Applied Sciences Leipzig Germany

在总结国内外有关湿扩散非线性模型的基础上,提出了一种反向分析计算水泥基体湿扩散系数的方法,并采用进化算法对迭代计算过程进行了优化。将初始湿度为95%的3组同样试件分别置于76%、60%和47%的环境湿度下进行湿扩散试验,确定所需的材... 详细信息

在总结国内外有关湿扩散非线性模型的基础上,提出了一种反向分析计算水泥基体湿扩散系数的方法,并采用进化算法对迭代计算过程进行了优化。将初始湿度为95%的3组同样试件分别置于76%、60%和47%的环境湿度下进行湿扩散试验,确定所需的材料参数以及初始和边界条件后,分别对3组试验数据进行独立计算,得到了基本相同的湿扩散系数,失水量的计算值与实测值也几乎吻合,表明该方法具有良好的可行性和满意度。

关键词：反向分析进化算法水泥基材料湿扩散系数湿度分布

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海水环境下混凝土的断裂能及其应变软化

土木建筑与环境工程 2010年第1期32卷 72-77页

作者：张鹏孙志伟赵铁军 wittmann f h 青岛理工大学耐久性与可持续发展研究中心山东青岛266033 Aedificat Institute freiburg Freiburg Germany

通过带切口梁的三点弯曲试验和楔形劈拉试验,对完全干燥、半干燥、水浸泡、海水浸泡和5%、23.4%NaCl溶液浸泡的6种不同含水状态的混凝土试件进行了测试,根据荷载-位移曲线和逆向分析,计算得到混凝土的断裂能及其应变软化曲线。结果表明... 详细信息

通过带切口梁的三点弯曲试验和楔形劈拉试验,对完全干燥、半干燥、水浸泡、海水浸泡和5%、23.4%NaCl溶液浸泡的6种不同含水状态的混凝土试件进行了测试,根据荷载-位移曲线和逆向分析,计算得到混凝土的断裂能及其应变软化曲线。结果表明,随着混凝土中水、海水和高浓度盐溶液的侵入,孔隙溶液中液体的表面张力不断增大,造成表面能下降,承载力随之降低,水浸泡后混凝土的最大承载力较干燥时降低19.6%(三点弯曲)和14.5%(楔形劈拉),海水浸泡后下降28.9%和21.7%,高浓度盐溶液浸泡后降幅更大;海水和盐溶液浸泡时后,混凝土断裂能损失24%以上,软化阶段的开裂韧性也明显降低,裂缝更易形成和扩展。从表面能、断裂能和应变软化的角度研究了海水侵入对混凝土材料造成的不利影响。

关键词：海水环境三点弯曲楔形劈拉表面能断裂能应变软化

开裂混凝土中水分侵入过程的可视化追踪及其特征分析

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硅酸盐学报 2010年第4期38卷 659-665页

作者：张鹏赵铁军 wittmann f h LEhMANN E 金祖权 VONTOBEL P 青岛理工大学土木工程学院 Aedificat Institute freiburg D-79100 FreiburgGermany Department of Spallation Neutron Source Paul Scherrer InstituteCH-5232Villigen PSISwitzerland

采用热中子辐射成像技术,对开裂混凝土中的水分侵入过程进行了试验研究与特征分析。结果表明:中子成像能够突破混凝土材料的非透明性局限,实现对开裂混凝土中水分侵入过程的可视化追踪和水分空间分布的定量计算;水分在开裂混凝土中不仅... 详细信息

采用热中子辐射成像技术,对开裂混凝土中的水分侵入过程进行了试验研究与特征分析。结果表明:中子成像能够突破混凝土材料的非透明性局限,实现对开裂混凝土中水分侵入过程的可视化追踪和水分空间分布的定量计算;水分在开裂混凝土中不仅由与水初始接触面沿垂直方向推进,而且还沿裂缝两侧向其水平方向,以及钢筋与水泥基体界面外围方向同时入侵;裂缝区和钢筋与水泥基体界面区成为水分持续侵入的二次水源;水分侵入初期约2h内,根据试验中裂缝宽度为0.35mm试件的中子图像估算的水分侵入量与称量法测得的水分侵入量基本一致。

关键词：混凝土裂缝水分侵入中子成像可视化

实时热中子成像对多孔水泥基材料水分运动的可视化与量化：理论分析与试验研究

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中国科学：技术科学 2010年第6期40卷 657-665页

作者：张鹏 wittmann f h 赵铁军 LEhMANN E 金祖权青岛理工大学山东省耐久性与可持续发展研究中心青岛266033 弗莱堡Aedificat研究所德国弗莱堡D-79100 Paul Scherrer Institute裂变中子源中心 Villigen PSI瑞士CH-5232

多孔水泥基材料中的水分运动对研究其劣化过程和耐久性非常重要.一些传统的测定水泥基材料中水分运动的方法大都基于材料的质量变化、电学或者核磁共振等特性.本文应用先进的实时热中子成像技术,通过理论分析和试验研究,对水泥基材料中... 详细信息

多孔水泥基材料中的水分运动对研究其劣化过程和耐久性非常重要.一些传统的测定水泥基材料中水分运动的方法大都基于材料的质量变化、电学或者核磁共振等特性.本文应用先进的实时热中子成像技术,通过理论分析和试验研究,对水泥基材料中的水分运动包括水分向内部渗透和向外部扩散进行了可视化再现和定量测定.由于热中子对氢原子强烈的衰减特性,热中子成像表现出对材料中水分存在的高度敏感性.基于点散射函数(PScf)建立了对原始成像所含中子传输信息的定量分析方法.对未开裂和开裂砂浆试件的水分渗透过程以及干燥失水过程进行了实时热中子成像试验.结果显示,热中子成像是可视化观测和定量测定多孔水泥基材料中水分运动特性的有力工具,试验结果将有助于更好地理解水泥基材料的劣化规律以寻求提高其耐久性的措施.

关键词：热中子成像水分运动可视化水分运动量化水分渗透水汽扩散水泥基材料

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内掺烷基烷氧基硅烷乳液制备整体防水混凝土

新型建筑材料 2009年第3期36卷 62-65页

作者：张鹏赵铁军金祖权 wittmann f.h 青岛理工大学混凝土材料研究中心山东青岛266033 Aedificat Institute freiburg FreiburgGermany

用内掺烷基烷氧基硅烷乳液制备了整体防水混凝土,通过强度、吸水系数和氯离子侵入等试验对其性能进行了研究。结果表明,硅烷乳液延缓了水泥水化反应,使混凝土强度降低,掺量不宜超过3%;内掺硅烷能够降低混凝土的吸水系数88%以上,即使表... 详细信息

用内掺烷基烷氧基硅烷乳液制备了整体防水混凝土,通过强度、吸水系数和氯离子侵入等试验对其性能进行了研究。结果表明,硅烷乳液延缓了水泥水化反应,使混凝土强度降低,掺量不宜超过3%;内掺硅烷能够降低混凝土的吸水系数88%以上,即使表面磨损7mm,降低率仍保持在82%以上,体现了其整体防水性;由于混凝土中部分微小凝胶孔的孔壁不能被憎水化,决定了硅烷掺量存在一个临界值,为3%;此外,防水混凝土能有效抑制氯离子侵入,使氯离子渗透深度由12mm降为4～6mm。

关键词：硅烷乳液整体防水混凝土吸水系数氯离子含量

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硅烷改性混凝土防水和抗氯离子性能试验研究

土木工程学报 2011年第3期44卷 72-78页

作者：张鹏赵铁军戴建国郭平功 wittmann f h 青岛理工大学山东青岛266033 香港理工大学河南城建学院河南平顶山467044

通过中子成像试验、吸水试验和氯离子侵蚀试验,研究无裂缝和带裂缝情况下硅烷改性混凝土的防水和抗氯离子侵蚀性能。试验结果表明,中子成像能够清晰观测未掺硅烷试件的快速吸水过程,而掺加硅烷后在毛细孔隙壁上形成的憎水膜能够有效抑... 详细信息

通过中子成像试验、吸水试验和氯离子侵蚀试验,研究无裂缝和带裂缝情况下硅烷改性混凝土的防水和抗氯离子侵蚀性能。试验结果表明,中子成像能够清晰观测未掺硅烷试件的快速吸水过程,而掺加硅烷后在毛细孔隙壁上形成的憎水膜能够有效抑制液态水分侵入,中子成像观测不到肉眼可见的水分前锋,吸水量降为未掺硅烷时的13%,显示出良好的防水性能。硅烷在水泥基体中的水解缩合反应并不堵塞毛细孔隙,保持"可呼吸性"。未改性试件一旦开裂,水在瞬间充满裂缝继而向裂缝两侧入侵,而硅烷改性试件即使开裂宽度达0.3mm,也无明显水分运动,裂缝在0.1mm～0.4mm扩展时不削弱其整体防水效果。良好的防水性能决定了硅烷改性混凝土无论是在无裂缝还是带裂缝情况下都具有良好的抗氯离子侵蚀能力。掺加硅烷改性是提高混凝土材料防水和抗氯离子侵蚀能力,进而提高其耐久性的有效途径。

关键词：硅烷吸水中子成像氯离子侵蚀裂缝

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中子照相技术及其在混凝土材料研究中的应用

混凝土 2009年第4期 24-25,29页

作者：张鹏 wittmann f.h. 赵铁军 Lehmann E.h. 金祖权青岛理工大学混凝土耐久性研究中心山东青岛266033 Aedificat Institute freiburg FreiburgGermany Paul Scherrer Institute Villigen PSISwitzerland

介绍了中子照相技术的原理和基本装置,并将其应用于混凝土材料的检测和研究中。结果表明:中子照相能够直观地检测钢筋混凝土内部的裂缝发展情况,并能实现对混凝土中水分侵入过程的可视化研究。在成像数据的基础上,对传统的水分侵入模型... 详细信息

介绍了中子照相技术的原理和基本装置,并将其应用于混凝土材料的检测和研究中。结果表明:中子照相能够直观地检测钢筋混凝土内部的裂缝发展情况,并能实现对混凝土中水分侵入过程的可视化研究。在成像数据的基础上,对传统的水分侵入模型进行了修正,认为在水分侵入的初始阶段,水渗透系数为常数;吸水超过4h后,渗透系数则按指数函数衰减。

关键词：中子照相无损检测裂缝水分侵入渗透系数

欧洲交通影响最小化的混凝土路面翻修与应用案例

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新型建筑材料 2020年第12期47卷 19-21页

作者： Martinola G wittmann f h Meier S J Bauml M Constandopoulos f 张鹏乔允苏黎世Concretum公司瑞士苏黎世8058 瑞士苏黎世联邦理工学院(EThZ) 瑞士苏黎世8058 青岛理工大学土木工程学院山东青岛266033

采用快硬早强水泥制备新型快硬早强混凝土,在浇筑90 min后抗压强度即可达20 MPa,应用性能及强度、耐久性等都与标准路面混凝土基本相同,因此,使用标准混凝土滑模摊铺机即可铺设这种新型快硬早强混凝土。通过这一技术,可以实现在夜班工作... 详细信息

采用快硬早强水泥制备新型快硬早强混凝土,在浇筑90 min后抗压强度即可达20 MPa,应用性能及强度、耐久性等都与标准路面混凝土基本相同,因此,使用标准混凝土滑模摊铺机即可铺设这种新型快硬早强混凝土。通过这一技术,可以实现在夜班工作的6 h内完成1000 m2的混凝土路面铺设,可在不影响建筑设施日常服务功能的前提下进行维护和更新。通过使用外加剂,可以调整快硬早强混凝土的和易性与流动性,以适用于不同的环境温度以及常规混凝土的施工要求。主要阐述了快硬早强混凝土搅拌、浇筑和表面处理的技术及其应用,介绍了应用快硬早强混凝土对服役中的路面进行更新翻修的几个实际案例。此外,还介绍了使用卧式双轴搅拌机进行标准配料以及使用移动卡车进行定量配料的工艺。

关键词：快硬早强混凝土大规模更新滑模摊铺机机场跑道高速公路

Visualization and quantification of water movement in porous cement-based materials by real time thermal neutron radiography:Theoretical analysis and experimental study

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Science China(Technological Sciences) 2010年第5期53卷 1198-1207页

作者： ZhANG Peng1,wittmann f h1,2,ZhAO TieJun1,LEhMANN E3 & JIN ZuQuan1 1 Center for Durability & Sustainability Studies of Shandong Province,Qingdao Technological University,Qingdao 266033,China 2 Aedificat Institute freiburg,freiburg D-79100,Germany 3 Department of Spallation Neutron Source(ASQ),Paul Scherrer Institute,Villigen PSI Ch-5232,Switzerland Center for Durability & Sustainability Studies of Shandong Province Qingdao Technological University Qingdao China Aedificat Institute freiburg Freiburg Germany Department of Spallation Neutron Source (ASQ) Paul Scherrer Institute Villigen PSI Switzerland

Water movement in porous cement-based materials is of great importance when studying their deterioration processes and *** traditional methods based on mass changes,electricity or nuclear magnetic resonances are available for studying water transport in cement-based *** this research,an advanced technique *** neutron radiography was utilized to achieve visualization and quantification of time dependent water movement including water penetration and moisture vapor in porous cement-based materials through theoretical analysis and experimental *** thermal neutrons ex-perience a strong attenuation by hydrogen,neutron radiography exhibits high sensitivity to small amounts of water.A neutron transmission analysis for quantitative evaluation of raw radiographic measurements was developed and optimized based on point scattered functions(PScf).The determinations of the real time and space dependent water penetration into uncracked and cracked mortar samples,as well as the drying process have been presented in this *** is illustrated that thermal neutron radiography can be a useful research tool for visualization and quantification of water movement in porous building *** obtained results will help us to better understand deteriorating processes of cement-based materials and to find ways to improve their durability.

关键词： thermal neutron radiography visualization quantification water penetration moisture diffusion cement-based materials