疲勞作用對混凝土中氯離子擴(kuò)散和臨界濃度的影響研究

研究混凝土中的氯離子擴(kuò)散和臨界氯離子濃度對確保氯鹽環(huán)境鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的安全運(yùn)行、準(zhǔn)確預(yù)測和提高工程使用壽命具有十分重要的意義。本項目從影響氯鹽環(huán)境鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)使用壽命最為關(guān)鍵的氯離子擴(kuò)散系數(shù)和臨界氯離子濃度入手，針對影響較大而研究又少的疲勞作用這一因素，分模擬溶液和混凝土兩個層次，研究了拉伸、壓縮和彎曲疲勞作用對氯離子擴(kuò)散系數(shù)和臨界氯離子濃度影響的理論、測試方法和定量計算模型，探索了提高氯鹽環(huán)境鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)使用壽命的新方法，研究內(nèi)容包括混凝土的疲勞損傷、疲勞作用荷載形式和損傷程度對氯離子擴(kuò)散的影響及其敏感性、考慮疲勞作用影響的氯離子擴(kuò)散模型、鋼筋脫鈍檢測和判定方法、疲勞作用對氯離子臨界濃度值的影響以及提高氯鹽環(huán)境受疲勞作用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)使用壽命的新方法。項目在混凝土疲勞損傷定量表征方法、疲勞作用對氯離子擴(kuò)散系數(shù)和臨界氯離子濃度影響的機(jī)理、規(guī)律、測試方法和定量計算模型等方面取得了創(chuàng)新成果。項目揭示了疲勞作用對混凝土中氯離子擴(kuò)散和臨界氯離子濃度影響的規(guī)律和機(jī)理，為氯鹽環(huán)境鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計和安全度分析提供了科學(xué)依據(jù)。項目共發(fā)表論文48篇，其中SCI收錄論文28篇、EI收錄論文5篇、核心論文15篇，申請發(fā)明專利5項（4項已獲授權(quán)），培養(yǎng)博士2名，碩士5名。 2100433B

研究混凝土中的氯離子擴(kuò)散和臨界氯離子濃度對確保氯鹽環(huán)境鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的安全運(yùn)行、準(zhǔn)確預(yù)測和提高工程使用壽命具有十分重要的意義。本項目從影響氯鹽環(huán)境鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)使用壽命最為關(guān)鍵的氯離子擴(kuò)散系數(shù)和臨界氯離子濃度入手，針對影響較大而研究又少的疲勞作用這一因素，分模擬溶液和混凝土兩個層次，系統(tǒng)研究疲勞作用對氯離子擴(kuò)散系數(shù)和臨界氯離子濃度影響的理論、測試方法和定量計算模型，探索提高氯鹽環(huán)境鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)使用壽命的新方法，內(nèi)容包括混凝土的疲勞損傷、疲勞作用荷載形式和損傷程度對氯離子擴(kuò)散的影響及其敏感性、考慮疲勞作用影響的氯離子擴(kuò)散模型、鋼筋脫鈍檢測和判定方法、疲勞作用對氯離子臨界濃度值的影響以及提高氯鹽環(huán)境受疲勞作用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)使用壽命的新方法。本項目旨在揭示疲勞作用對混凝土中氯離子擴(kuò)散和臨界氯離子濃度影響的規(guī)律和機(jī)理，為氯鹽環(huán)境受疲勞作用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計和安全度分析提供科學(xué)依據(jù)。

氯鹽環(huán)境中工作的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，氯離子侵入是誘發(fā)鋼筋銹蝕的主要原因。混凝土中的氯離子擴(kuò)散和臨界氯離子濃度研究對確保氯鹽環(huán)境鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的安全運(yùn)行、準(zhǔn)確預(yù)測和提高工程使用壽命具有十分重要的意義。項目從影響氯鹽環(huán)境鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)使用壽命最為關(guān)鍵的氯離子擴(kuò)散系數(shù)和臨界氯離子濃度入手，針對影響較大而研究又較少的溶液組成這一因素，分模擬溶液和混凝土兩個層次，研究了溶液組成對氯離子擴(kuò)散系數(shù)和臨界氯離子濃度影響的理論、規(guī)律和測試方法，探索了阻銹劑、礦物外加劑對提高氯鹽環(huán)境鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)使用壽命的作用，研究內(nèi)容包括離子相互作用對氯離子擴(kuò)散的影響、常見離子種類和濃度對氯離子擴(kuò)散的影響、考慮溶液組成影響的氯離子擴(kuò)散模型、鋼筋脫鈍檢測和判定方法、溶液組成對氯離子臨界濃度值的影響以及提高氯鹽環(huán)境下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)使用壽命的新方法。項目在與混凝土中鋼筋腐蝕發(fā)生的自然屬性相一致的鋼筋活性腐蝕的起始臨界點無損綜合判別方法，阻銹劑、氯離子來源和礦物外加劑對混凝土中鋼筋腐蝕臨界氯離子濃度的影響規(guī)律，結(jié)合氯離子參與混凝土中鋼筋的腐蝕過程，混凝土中鋼筋腐蝕臨界氯離子濃度的表示方法，溶液成份對氯離子擴(kuò)散遷移特性的影響規(guī)律等方面取得了創(chuàng)新成果。項目揭示了溶液組成對混凝土中氯離子擴(kuò)散和臨界氯離子濃度影響的規(guī)律和機(jī)理，為氯鹽環(huán)境鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計和安全度分析提供了科學(xué)依據(jù)。項目共發(fā)表論文42篇，其中SCI收錄論文11篇，EI收錄論文12篇，申請發(fā)明專利5項，培養(yǎng)博士4名，碩士4名。 2100433B

混凝土中的氯離子擴(kuò)散和臨界氯離子濃度研究對確保氯鹽環(huán)境鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的安全運(yùn)行、準(zhǔn)確預(yù)測和提高工程使用壽命具有十分重要的意義。本項目從影響氯鹽環(huán)境鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)使用壽命最為關(guān)鍵的氯離子擴(kuò)散系數(shù)和臨界氯離子濃度入手，針對影響較大而研究又較少的溶液組成這一因素，分模擬溶液和混凝土兩個層次，系統(tǒng)研究溶液組成對氯離子擴(kuò)散系數(shù)和臨界氯離子濃度影響的理論、測試方法和定量計算模型，探索提高氯鹽環(huán)境鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)使用壽命的新方法，內(nèi)容包括離子相互作用對氯離子擴(kuò)散的影響、常見離子種類和濃度對氯離子擴(kuò)散影響的敏感性、考慮溶液組成影響的氯離子擴(kuò)散模型、鋼筋脫鈍檢測和判定方法、溶液組成對氯離子臨界濃度值的影響以及提高氯鹽環(huán)境下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)使用壽命的新方法。本項目旨在揭示溶液組成對混凝土中氯離子擴(kuò)散和臨界氯離子濃度影響的規(guī)律和機(jī)理，為氯鹽環(huán)境鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計和安全度分析提供科學(xué)依據(jù)。

近海及海洋工程結(jié)構(gòu)的混凝土在服役過程中不僅會經(jīng)受氯鹽的侵蝕作用，而且還會承受包括風(fēng)荷載、車輛荷載、波浪荷載甚至地震等荷載的作用。荷載作用會改變混凝土的微/細(xì)觀結(jié)構(gòu)形式，甚至產(chǎn)生新的裂紋，改變氯離子的傳輸邊界條件，影響混凝土的滲透擴(kuò)散特性。本項目擬采用理論解析與數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，結(jié)合混凝土微/細(xì)觀尺度下的物理和力學(xué)特性，建立力學(xué)荷載和氯鹽環(huán)境耦合作用下混凝土中氯離子擴(kuò)散特性研究的理論解析模型以及微/細(xì)觀多尺度數(shù)值分析模型與方法；對比理論解析結(jié)果、微/細(xì)觀尺度數(shù)值模擬結(jié)果與現(xiàn)有相關(guān)荷載影響的試驗結(jié)果，驗證模型與方法的合理性和可靠性；研究荷載加載形式對混凝土中氯離子擴(kuò)散行為的影響規(guī)律，揭示加載水平對混凝土表觀擴(kuò)散特性的影響機(jī)制；建立加載后混凝土中有效氯離子擴(kuò)散系數(shù)與應(yīng)力水平或損傷因子之間的定量關(guān)系。本項目建立的理論和數(shù)值方法可為荷載與氯鹽環(huán)境耦合作用下混凝土耐久性設(shè)計及評估提供理論指導(dǎo)。