疲劳作用对混凝土中氯离子扩散和临界浓度的影响研究

研究混凝土中的氯离子扩散和临界氯离子浓度对确保氯盐环境钢筋混凝土结构的安全运行、准确预测和提高工程使用寿命具有十分重要的意义。本项目从影响氯盐环境钢筋混凝土结构使用寿命最为关键的氯离子扩散系数和临界氯离子浓度入手，针对影响较大而研究又少的疲劳作用这一因素，分模拟溶液和混凝土两个层次，研究了拉伸、压缩和弯曲疲劳作用对氯离子扩散系数和临界氯离子浓度影响的理论、测试方法和定量计算模型，探索了提高氯盐环境钢筋混凝土结构使用寿命的新方法，研究内容包括混凝土的疲劳损伤、疲劳作用荷载形式和损伤程度对氯离子扩散的影响及其敏感性、考虑疲劳作用影响的氯离子扩散模型、钢筋脱钝检测和判定方法、疲劳作用对氯离子临界浓度值的影响以及提高氯盐环境受疲劳作用钢筋混凝土结构使用寿命的新方法。项目在混凝土疲劳损伤定量表征方法、疲劳作用对氯离子扩散系数和临界氯离子浓度影响的机理、规律、测试方法和定量计算模型等方面取得了创新成果。项目揭示了疲劳作用对混凝土中氯离子扩散和临界氯离子浓度影响的规律和机理，为氯盐环境钢筋混凝土结构设计和安全度分析提供了科学依据。项目共发表论文48篇，其中SCI收录论文28篇、EI收录论文5篇、核心论文15篇，申请发明专利5项（4项已获授权），培养博士2名，硕士5名。 2100433B

研究混凝土中的氯离子扩散和临界氯离子浓度对确保氯盐环境钢筋混凝土结构的安全运行、准确预测和提高工程使用寿命具有十分重要的意义。本项目从影响氯盐环境钢筋混凝土结构使用寿命最为关键的氯离子扩散系数和临界氯离子浓度入手，针对影响较大而研究又少的疲劳作用这一因素，分模拟溶液和混凝土两个层次，系统研究疲劳作用对氯离子扩散系数和临界氯离子浓度影响的理论、测试方法和定量计算模型，探索提高氯盐环境钢筋混凝土结构使用寿命的新方法，内容包括混凝土的疲劳损伤、疲劳作用荷载形式和损伤程度对氯离子扩散的影响及其敏感性、考虑疲劳作用影响的氯离子扩散模型、钢筋脱钝检测和判定方法、疲劳作用对氯离子临界浓度值的影响以及提高氯盐环境受疲劳作用钢筋混凝土结构使用寿命的新方法。本项目旨在揭示疲劳作用对混凝土中氯离子扩散和临界氯离子浓度影响的规律和机理，为氯盐环境受疲劳作用钢筋混凝土结构的设计和安全度分析提供科学依据。

氯盐环境中工作的钢筋混凝土结构，氯离子侵入是诱发钢筋锈蚀的主要原因。混凝土中的氯离子扩散和临界氯离子浓度研究对确保氯盐环境钢筋混凝土结构的安全运行、准确预测和提高工程使用寿命具有十分重要的意义。项目从影响氯盐环境钢筋混凝土结构使用寿命最为关键的氯离子扩散系数和临界氯离子浓度入手，针对影响较大而研究又较少的溶液组成这一因素，分模拟溶液和混凝土两个层次，研究了溶液组成对氯离子扩散系数和临界氯离子浓度影响的理论、规律和测试方法，探索了阻锈剂、矿物外加剂对提高氯盐环境钢筋混凝土结构使用寿命的作用，研究内容包括离子相互作用对氯离子扩散的影响、常见离子种类和浓度对氯离子扩散的影响、考虑溶液组成影响的氯离子扩散模型、钢筋脱钝检测和判定方法、溶液组成对氯离子临界浓度值的影响以及提高氯盐环境下钢筋混凝土结构使用寿命的新方法。项目在与混凝土中钢筋腐蚀发生的自然属性相一致的钢筋活性腐蚀的起始临界点无损综合判别方法，阻锈剂、氯离子来源和矿物外加剂对混凝土中钢筋腐蚀临界氯离子浓度的影响规律，结合氯离子参与混凝土中钢筋的腐蚀过程，混凝土中钢筋腐蚀临界氯离子浓度的表示方法，溶液成份对氯离子扩散迁移特性的影响规律等方面取得了创新成果。项目揭示了溶液组成对混凝土中氯离子扩散和临界氯离子浓度影响的规律和机理，为氯盐环境钢筋混凝土结构设计和安全度分析提供了科学依据。项目共发表论文42篇，其中SCI收录论文11篇，EI收录论文12篇，申请发明专利5项，培养博士4名，硕士4名。 2100433B

混凝土中的氯离子扩散和临界氯离子浓度研究对确保氯盐环境钢筋混凝土结构的安全运行、准确预测和提高工程使用寿命具有十分重要的意义。本项目从影响氯盐环境钢筋混凝土结构使用寿命最为关键的氯离子扩散系数和临界氯离子浓度入手，针对影响较大而研究又较少的溶液组成这一因素，分模拟溶液和混凝土两个层次，系统研究溶液组成对氯离子扩散系数和临界氯离子浓度影响的理论、测试方法和定量计算模型，探索提高氯盐环境钢筋混凝土结构使用寿命的新方法，内容包括离子相互作用对氯离子扩散的影响、常见离子种类和浓度对氯离子扩散影响的敏感性、考虑溶液组成影响的氯离子扩散模型、钢筋脱钝检测和判定方法、溶液组成对氯离子临界浓度值的影响以及提高氯盐环境下钢筋混凝土结构使用寿命的新方法。本项目旨在揭示溶液组成对混凝土中氯离子扩散和临界氯离子浓度影响的规律和机理，为氯盐环境钢筋混凝土结构设计和安全度分析提供科学依据。

近海及海洋工程结构的混凝土在服役过程中不仅会经受氯盐的侵蚀作用，而且还会承受包括风荷载、车辆荷载、波浪荷载甚至地震等荷载的作用。荷载作用会改变混凝土的微/细观结构形式，甚至产生新的裂纹，改变氯离子的传输边界条件，影响混凝土的渗透扩散特性。本项目拟采用理论解析与数值模拟相结合的方法，结合混凝土微/细观尺度下的物理和力学特性，建立力学荷载和氯盐环境耦合作用下混凝土中氯离子扩散特性研究的理论解析模型以及微/细观多尺度数值分析模型与方法；对比理论解析结果、微/细观尺度数值模拟结果与现有相关荷载影响的试验结果，验证模型与方法的合理性和可靠性；研究荷载加载形式对混凝土中氯离子扩散行为的影响规律，揭示加载水平对混凝土表观扩散特性的影响机制；建立加载后混凝土中有效氯离子扩散系数与应力水平或损伤因子之间的定量关系。本项目建立的理论和数值方法可为荷载与氯盐环境耦合作用下混凝土耐久性设计及评估提供理论指导。