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自然潮差环境下粉煤灰混凝土微观结构的时变过程

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自然灾害学报 2019年第5期28卷 9-16页

作者：张俊芝方润华吕萌章玉容曹应晖高延红浙江工业大学建筑工程学院浙江杭州310014 浙江省工程结构与防灾减灾技术研究重点实验室浙江杭州310014

基于自然潮差环境下在较长时间的暴露试验,获得了混凝土中自由氯离子浓度,并用压汞法测定了不同暴露时间后的不同掺量粉煤灰混凝土的微观结构参数;分析了粉煤灰掺量对混凝土孔隙率、孔径分布及其时变性和自由氯离子浓度的影响;在此基础... 详细信息

基于自然潮差环境下在较长时间的暴露试验,获得了混凝土中自由氯离子浓度,并用压汞法测定了不同暴露时间后的不同掺量粉煤灰混凝土的微观结构参数;分析了粉煤灰掺量对混凝土孔隙率、孔径分布及其时变性和自由氯离子浓度的影响;在此基础上,探讨了粉煤灰混凝土中的孔径占比和孔隙率等微观结构参数与其自由氯离子浓度的时变关系。结果表明:粉煤灰可以有效的减少混凝土孔隙率,改善了其孔径分布,增加了10 nm^100 nm的孔径占比,降低了100 nm^1000 nm的孔径占比;随着暴露时间的延长,混凝土中100 nm^1000 nm和1000 nm以上孔径的贡献孔隙率逐渐降低,但对于10 nm以下的贡献孔隙率没有明显的影响;同一暴露时间后,混凝土氯离子峰值浓度随着粉煤灰掺量的增加而逐渐降低,且在暴露后期,粉煤灰对混凝土中自由氯离子浓度分布的影响更加显著。

关键词：粉煤灰混凝土潮差环境氯离子微观结构参数

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自然潮差环境粉煤灰混凝土渗透性能的相关性

水力发电学报 2021年第2期40卷 214-222页

作者：高延红邵鑫杰章玉容方润华张俊芝浙江工业大学土木工程学院杭州310023 浙江省工程结构与防灾减灾技术研究重点实验室杭州310023

基于自然潮差环境下粉煤灰混凝土840 d的暴露试验,本文测试并计算得到了粉煤灰掺量分别为水泥质量的0%、20%、30%、40%和50%的混凝土的水渗透系数、气体渗透系数和氯离子扩散系数;同时,计算得到了试验混凝土的水渗透系数、气体渗透系数... 详细信息

基于自然潮差环境下粉煤灰混凝土840 d的暴露试验,本文测试并计算得到了粉煤灰掺量分别为水泥质量的0%、20%、30%、40%和50%的混凝土的水渗透系数、气体渗透系数和氯离子扩散系数;同时,计算得到了试验混凝土的水渗透系数、气体渗透系数及氯离子即时扩散系数的时间衰减系数。之后,采用灰色关联分析法分析三种渗透性之间相关性。结果表明,混凝土的氯离子扩散系数、水和气体渗透系数总体上均随着暴露时间的延长和粉煤灰掺量的增大而减小;幂函数形式的时变模型适用于描述混凝土的水、气渗透系数的时变性,水渗透系数、气体渗透系数及氯离子即时扩散系数这三种渗透系数的时间衰减系数也均随着粉煤灰掺量的增加而增加;三种渗透性之间存在一定相关性且相关性随粉煤灰掺量的增加而提高。

关键词：潮差环境粉煤灰混凝土渗透性时间衰减系数相关性

潮差环境下水泥砂浆的抗氯离子侵蚀性能现场试验研究

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混凝土 2014年第10期 119-121页

作者：石佳乐庄华夏刘如泰黄俊张俊芝浙江工业大学建筑工程学院浙江杭州310014 同济大学土木工程学院上海200092

通过试验测定并分析了掺有纤维、粉煤灰的水泥砂浆的扩散系数,研究了在相同水灰比情况下,不同掺合料对砂浆抗氯离子侵蚀能力的影响。结果表明,不同的掺合料均能提高水泥砂浆抗氯离子侵蚀能力,对氯离子扩散系数衰减速率有较大的影响;砂... 详细信息

通过试验测定并分析了掺有纤维、粉煤灰的水泥砂浆的扩散系数,研究了在相同水灰比情况下,不同掺合料对砂浆抗氯离子侵蚀能力的影响。结果表明,不同的掺合料均能提高水泥砂浆抗氯离子侵蚀能力,对氯离子扩散系数衰减速率有较大的影响;砂浆的氯离子扩散系数均随着侵蚀时间的延长而降低。

关键词：水泥砂浆氯离子扩散系数掺合料潮差环境

潮差环境下混凝土透水性与氯离子扩散性及其时变关系

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潮差环境下混凝土透水性与氯离子扩散性及其时变关系

作者：方赵峰浙江工业大学

学位级别：硕士

处于自然潮差环境下的混凝土结构,受到氯离子侵蚀致使钢筋锈蚀而发生耐久性破坏。因此,混凝土的氯离子扩散性能是评价混凝土耐久性的一个重要参数。混凝土的抗氯离子侵蚀耐久性现场试验的周期较长,而混凝土水渗透性试验的时间相对较短,... 详细信息

处于自然潮差环境下的混凝土结构,受到氯离子侵蚀致使钢筋锈蚀而发生耐久性破坏。因此,混凝土的氯离子扩散性能是评价混凝土耐久性的一个重要参数。混凝土的抗氯离子侵蚀耐久性现场试验的周期较长,而混凝土水渗透性试验的时间相对较短,方法较成熟并易实现。研究已表明,混凝土的水渗透性可以间接反映混凝土的氯离子扩散性能。混凝土的氯离子扩散性能一样都与混凝土微结构特征有关,而且均具有时变性。因此,研究混凝土的水渗透性和氯离子扩散性能的时变性,对于准确评价自然潮差环境下混凝土的耐久性具有重要意义。本文的主要内容和研究成果如下:1.设计了不同规格的混凝土配合比,测试并分析了原材料的物理力学性能;设计并完成了自然潮差环境下较长时间的现场暴露试验,介绍了混凝土水渗透性和氯离子扩散性的试验装置、测试原理和测试方法等。2.测试得到了试验混凝土的28 d初始水渗透系数和自然潮差环境下不同暴露时间后的水渗透系数,分析了水胶比及掺合料对混凝土水渗透系数的影响,拟合得到了混凝土水渗透系数与水胶比之间的关系模型;研究了试验混凝土水渗透系数的时变性,并建立了不同水胶比与掺合料混凝土水渗透系数的时变模型。结果表明,在自然潮差环境下得到的混凝土水渗透系数的时变模型,能较好地反映该环境下混凝土水渗透性的衰减过程;掺合料能有效地降低混凝土的水渗透性,但不同种类与掺量的掺合料的影响不同。3.分析了水胶比、掺合料与暴露时间对现场试验混凝土中自由氯离子浓度分布,混凝土的表观氯离子扩散系数的影响;建立了自然潮差环境下混凝土表观氯离子扩散系数的时变模型。结果表明,在自然潮差环境下暴露较长时间后得到的混凝土氯离子扩散性能时变模型,可以较好地反映该环境下混凝土氯离子扩散性能的衰减过程;水胶比对混凝土氯离子扩散性能的影响较为显著。4.对比分析了试验混凝土的透水性与氯离子扩散性能随水胶比、掺合料及暴露时间的变化规律,并建立了不同规格混凝土水渗透系数与表观氯离子扩散系数的函数关系。结果表明,试验混凝土透水时变性可以较好地反映混凝土的表观氯离子扩散系数的时变过程。试验混凝土的水渗透系数与表观氯离子扩散系数均随着暴露时间的延长而减小,随着水胶比的增大而增大,随着掺合料的掺入而减小,两者具有较好的相关性。

关键词：混凝土潮差环境水渗透性氯离子扩散性时变性

潮差环境下混凝土气体渗透时变性及微观结构演化

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潮差环境下混凝土气体渗透时变性及微观结构演化

作者：张频俊浙江工业大学

学位级别：硕士

滨海地区的钢筋混凝土结构,由于荷载和自然环境因素的作用,钢筋锈蚀及结构性能劣化导致其耐久性下降。气体渗透性是评价混凝土耐久性的重要指标之一,而其时变性受混凝土孔结构演化的影响。因此,研究自然潮差环境下混凝土气体渗透性及与... 详细信息

滨海地区的钢筋混凝土结构,由于荷载和自然环境因素的作用,钢筋锈蚀及结构性能劣化导致其耐久性下降。气体渗透性是评价混凝土耐久性的重要指标之一,而其时变性受混凝土孔结构演化的影响。因此,研究自然潮差环境下混凝土气体渗透性及与其孔结构演化的关系,对于准确评价滨海混凝土结构耐久性具有重要的科学意义。本文在已有研究的基础上,延续了自然潮差环境下混凝土气体渗透性的长期暴露试验;设计了模拟潮差环境下的室内暴露试验;采用核磁共振法测定了两种潮差环境下不同暴露时间后的混凝土孔结构参数,并研究了混凝土宏观渗透性能与微观结构的时变关系。本文的主要研究内容如下:（1）测定了自然潮差环境下暴露680 d和840 d以及模拟潮差环境下暴露80 d后的混凝土气体渗透系数;分析了暴露0 d40 d后试验混凝土的气体渗透时变性,更新了自然潮差环境下混凝土气体渗透系数的时变模型;研究了不同水胶比和掺合料对混凝土气体渗透性降低效果的差异和原因;初步分析了自然潮差环境和模拟潮差环境下混凝土气体渗透性的相似性。结果表明,混凝土气体渗透系数有着良好的时变性;试验混凝土的气体渗透系数与水胶比有着良好的正相关关系;掺合料能有效降低混凝土的气体渗透性,且不同种类的掺合料的影响效果不同。（2）采用NMR测试了自然潮差环境下不同暴露时间后以及模拟潮差环境下暴露80 d后的试验混凝土微观结构参数,研究了自然潮差环境下试验混凝土微观结构参数的时变规律;初步分析了两种潮差环境下试验混凝土气体渗透系数和孔隙率的相似性。结果表明,混凝土的微观结构参数具有良好的时变性;不同水胶比和掺合料对混凝土孔结构的改善效果不同。（3）分析了自然潮差和模拟潮差环境下试验混凝土的气体渗透系数与其孔隙率的相关性;研究了自然潮差环境下试验混凝土的气体渗透系数与其不同区间孔径的贡献孔隙率的相关性;分析了自然潮差环境下试验混凝土气体渗透系数与微观结构参数的时变关系。结果表明,两种潮差环境下试验混凝土的气体渗透系数与其微观结构参数均有着良好的相关性。

关键词：混凝土潮差环境气体渗透性微观结构时变性

潮差环境下受弯RC构件氯离子侵蚀及锈蚀构件的抗弯性能

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潮差环境下受弯RC构件氯离子侵蚀及锈蚀构件的抗弯性能

作者：江维浙江工业大学

学位级别：硕士

混凝土构件在氯盐和荷载共同作用下,其周围环境氯离子进入混凝土内部,引起混凝土中钢筋锈蚀,使混凝土构件的承载能力下降和延性等力学性能劣化,影响其使用寿命。本文完成了模拟潮差环境下受弯RC梁的氯离子侵蚀试验,研究了较长暴露时间... 详细信息

混凝土构件在氯盐和荷载共同作用下,其周围环境氯离子进入混凝土内部,引起混凝土中钢筋锈蚀,使混凝土构件的承载能力下降和延性等力学性能劣化,影响其使用寿命。本文完成了模拟潮差环境下受弯RC梁的氯离子侵蚀试验,研究了较长暴露时间、弯曲荷载水平和水灰比等因素对受弯RC梁混凝土中氯离子侵蚀的影响及氯离子侵蚀主要参数的时变性;分析了RC腐蚀梁的承载力、锈蚀钢筋的力学性能以及其时变性;分析了钢筋锈蚀的不均匀性;建立了钢筋在不同锈蚀状态下混凝土试验梁的抗弯承载力模型。本文的主要工作内容如下:1.在人工模拟潮差环境下,通过受弯RC梁氯离子侵蚀试验,分析了受弯RC梁中自由氯离子浓度及氯离子扩散性能的时变规律;研究了暴露时间、水灰比和弯曲荷载水平等因素对混凝土自由氯离子浓度及扩散系数的影响。2.对模拟潮差环境下RC梁的承载力变形、破坏特征以及钢筋力学性能等进行了测试和分析;结合已有的测试结果,建立了受弯RC梁承载力及钢筋力学性能的时变模型。3.称重法测得试验RC梁中钢筋的均匀锈蚀率,分析了钢筋均匀锈蚀率时变性、初始锈蚀时间及锈蚀的临界氯离子浓度;利用三维激光扫描仪和逆向工程相关软件得到钢筋的截面积,并分析了RC梁中钢筋锈蚀的不均匀性。4.在已有试验结果的基础上,分别建立了锈蚀钢筋RC梁抗弯承载力计算模型,并与试验实测值进行了对比分析,验证了模型的可行性。

关键词：弯曲荷载 RC构件氯离子潮差环境锈蚀钢筋

掺合料对自然潮差环境下混凝土氯离子扩散系数时变性的影响

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混凝土 2015年第10期 92-94页

作者：陈伟石佳乐张俊芝庄华夏黄俊浙江工业大学建筑工程学院浙江杭州310014 浙江省工程结构防灾减灾技术研究重点实验室浙江杭州310014 同济大学土木工程学院上海200092

通过现场试验测定并分析了掺加火成岩纤维、硅粉、粉煤灰时混凝土氯离子扩散系数,研究了在同等水灰比情况下,不同掺合料对混凝土氯离子扩散系数时变性的影响。结果表明:掺入掺合料能有效提高混凝土抗氯离子渗透性能;单掺火成岩纤维、单... 详细信息

通过现场试验测定并分析了掺加火成岩纤维、硅粉、粉煤灰时混凝土氯离子扩散系数,研究了在同等水灰比情况下,不同掺合料对混凝土氯离子扩散系数时变性的影响。结果表明:掺入掺合料能有效提高混凝土抗氯离子渗透性能;单掺火成岩纤维、单掺粉煤灰以及复掺硅粉和粉煤灰时氯离子扩散系数的时间衰减系数均增大,又以复掺效果最为显著;掺入硅粉,能有效降低氯离子扩散性能,但时间衰减系数减小。

关键词：潮差环境掺合料混凝土氯离子扩散系数时变性

模拟潮差环境下粉煤灰混凝土渗透时变相似性及微观机理

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模拟潮差环境下粉煤灰混凝土渗透时变相似性及微观机理

作者：方润华浙江工业大学

学位级别：硕士

随着混凝土结构应用的日益广泛,其面临的耐久性问题也日益增多,尤其是在干湿循环环境条件下显得更为突出,但粉煤灰的掺加很大程度上能提高混凝土结构的耐久性。众所周知,混凝土结构的耐久性失效是一个长期并且缓慢的过程,而混凝土渗透... 详细信息

随着混凝土结构应用的日益广泛,其面临的耐久性问题也日益增多,尤其是在干湿循环环境条件下显得更为突出,但粉煤灰的掺加很大程度上能提高混凝土结构的耐久性。众所周知,混凝土结构的耐久性失效是一个长期并且缓慢的过程,而混凝土渗透性能为其耐久性的重要指标之一。因此,研究模拟潮差环境下粉煤灰混凝土的渗透时变性与自然潮差环境下的相似性具有重要意义。本文的主要研究内容和成果如下:（1）基于已有的试验,延长了暴露时间至840 d后混凝土在自然潮差环境下的暴露试验,分析了粉煤灰混凝土水、气体渗透性和氯离子扩散性的时变过程及其相关性。结果表明,混凝土三种渗透性均随着暴露时间的延长而不同程度地降低;混凝土水和气体渗透系数相关性较高,但粉煤灰的掺加降低了两者的相关性。（2）根据压汞法和核磁共振法测试的结果,研究了自然潮差环境下不同暴露时间粉煤灰混凝土孔结构参数的时变规律;分析了混凝土三种渗透性与孔隙率及孔径占比的关系。结果表明,混凝土孔隙率和孔径占比均表现出明显的时变性;混凝土表观氯离子扩散系数与孔隙率相关性较高,但与大于100 nm的孔径占比之间相关性较差。（3）设计并完成了人工模拟海洋潮差环境下不同掺量粉煤灰混凝土的暴露试验,测试了在不同暴露时间后的三种渗透系数,研究了其时间衰减系数与粉煤灰掺量之间的关系,并分析了混凝土三种渗透系数与孔隙率的关系。研究结果表明,随着粉煤灰掺量的增加,混凝土渗透系数的时间衰减系数也随之增大;模拟环境降低了粉煤灰混凝土孔隙率与表观氯离子扩散性的相关性,但增加了其孔隙率与水渗透性之间的相关性。（4）基于自然潮差与模拟潮差两种环境下粉煤灰混凝土暴露试验结果,分析了模拟潮差环境下粉煤灰混凝土渗透时变性及其时间衰减系数与自然潮差环境下的相似性,并分析了人工模拟环境下混凝土表观氯离子扩散系数的衰减速率及孔隙率与自然潮差环境下的相似性。结果表明,模拟环境增加了混凝土三种渗透系数的时间衰减系数和氯离子扩散系数的衰减速率。

关键词：粉煤灰混凝土潮差环境渗透性时变性相似性

模拟潮差环境下水泥基材料氯离子渗透时变相似性及微观机理

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模拟潮差环境下水泥基材料氯离子渗透时变相似性及微观机理

作者：陈伟浙江工业大学

学位级别：硕士

处在海洋潮差环境中的混凝土结构,受氯离子侵蚀而导致耐久性失效的问题日益突出。自然潮差环境下混凝土结构的耐久性失效是一个长期并且缓慢的过程,而影响混凝土氯离子的因素众多。因此,研究混凝土氯离子侵蚀时变规律具有重要意义。本... 详细信息

处在海洋潮差环境中的混凝土结构,受氯离子侵蚀而导致耐久性失效的问题日益突出。自然潮差环境下混凝土结构的耐久性失效是一个长期并且缓慢的过程,而影响混凝土氯离子的因素众多。因此,研究混凝土氯离子侵蚀时变规律具有重要意义。本文在已有研究的基础上,设计和实现了人工模拟海洋潮差环境下水泥基材料长期氯离子侵蚀试验,并通过压汞试验在不同侵蚀时间后混凝土的孔隙特征参数及孔径分布变化。本文主要的工作内容和成果如下:1.通过人工模拟海洋潮差环境下的模拟试验,测试了延长侵蚀时间至400 d后各时间点的试验混凝土中自由氯离子浓度,研究了侵蚀时间与水灰比对其氯离子侵蚀性能的影响,探寻并建立了该环境条件下混凝土氯离子扩散系数的长期衰减规律及其时变模型。结果表明,与原有时变模型相比,更新的模型计算得到的扩散系数与实测值更加吻合,误差更小。2.完成了人工模拟海洋潮差环境下不同掺合料水泥基材料的暴露试验,测试其在侵蚀不同时间后的自由氯离子浓度,研究了不同掺合料对氯离子侵蚀性能的影响,分析和建立了加入掺合料后水泥基材料氯离子扩散系数的衰减规律及时变模型。结果表明,除了单掺火成岩纤维,其余掺合料均能有效降低氯离子在水泥基材料中的扩散性能;不同掺合料对水泥基材料的扩散系数的时间衰减系数影响效果不同。3.应用相似理论的方法,对比研究了不同干湿循环环境下水泥基材料氯离子侵蚀试验结果,分析了人工模拟试验与现场潮差环境混凝土氯离子侵蚀的主要特征参数的时变相似性和随机特性相似性,得到了不同试验环境下混凝土和砂浆氯离子扩散系数的统一时变模型。4.根据压汞试验及测试结果,分析了模拟潮差环境下不同侵蚀时间后的试验混凝土内部孔隙特征变化和孔径分布变化,研究了混凝土氯离子扩散系数与孔隙特征参数的关系。结果表明,混凝土的总孔隙率、毛细孔率与其氯离子扩散系数之间具有很好的相关性,混凝土内大毛细孔的孔表面分形维数与其氯离子扩散系数之间均存在负相关关系,相关性较好。

关键词：水泥基材料氯离子潮差环境时变相似性分形维数