基于全壽命理論的海工混凝土耐久性優(yōu)化設計.pdf

1、本文將以混凝土結(jié)構(gòu)全壽命理論為指導，以建設期海工混凝土的耐久性劣化為主要研究對象，在混凝土原材料高性能化、混凝土結(jié)構(gòu)耐久性檢測以及混凝土配合比優(yōu)化三方面進行研究：(1)針對細骨料級配特征對混凝土耐久性能影響進行研究，分析細骨料級配特征與混凝土抗氯鹽侵蝕性能之間的關系；(2)分析混凝土抗氯鹽侵蝕性能變化規(guī)律及各內(nèi)因、外因的影響規(guī)律，對海工混凝土的耐久性設計提出要求；(3)基于耐久性和低碳綠色環(huán)保要求，對氯鹽侵蝕環(huán)境中混凝土配合比的設計進行

2、優(yōu)化和改進，并編制設計軟件。
　　 具體研究內(nèi)容如下：
　　 1、將分形理論引入細骨料的級配特征的分析，提出用體積分形維數(shù)這一富含空隙率、骨料密度、級配特征等信息的參數(shù)來描述細骨料；并對砂漿和混凝土試件的抗氯離子擴散性能進行試驗，提出細骨料體積分形維數(shù)和混凝土性能之間的對應關系。對骨料隨機分布進行二維數(shù)值模擬，將骨料的不同級配轉(zhuǎn)化為二維數(shù)值模擬時的骨料面積率，對骨料隨機分布模型進行有限元計算，并結(jié)合混凝土試件氯鹽侵蝕試驗

3、，分析不同骨料級配對混凝土抗氯鹽侵蝕性能的影響。
　　 2、通過①對浙江沿海港口、日本沿海部分港口的現(xiàn)場原位氯離子侵蝕檢測，②對杭州灣大橋暴露試驗站和日本港灣空港技術(shù)研究所(PARI，Port and AirportResearch Insitute)暴露試驗站內(nèi)試件的氯離子侵蝕狀態(tài)檢測，③對進行室內(nèi)加速試驗的試件的氯離子侵蝕狀態(tài)檢測，以及④對文獻資源的搜集整理，獲得各類混凝土受到鹽侵蝕后的耐久性檢測原始檢測數(shù)據(jù)；并通過收集整理

4、相應的混凝土資料和必要的環(huán)境水文信息等資料，利用Web技術(shù)與Django技術(shù)編制了基于網(wǎng)絡平臺的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，配合使用MySQL技術(shù)進行數(shù)據(jù)庫的操作設計和連接，完成數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的編寫，其中包括了混凝土材料信息、環(huán)境作用、結(jié)構(gòu)服役年限、試驗方法、檢測方法完備的信息。通過分析這些不同來源的檢測數(shù)據(jù)。得到影響沿海、近?；炷两Y(jié)構(gòu)耐久性劣化的關鍵因素及耐久性劣化規(guī)律，用作沿海及近?；炷两Y(jié)構(gòu)全壽命管理的重要信息來源和基礎，并為評價混凝土抗氟

5、鹽侵蝕性能劣化規(guī)律提供重要的數(shù)據(jù)支持。
　　 3、基于混凝土對氯離子侵蝕的抗力為耐久性能研究指標，對服役初期的混凝土在養(yǎng)護條件和服役環(huán)境耦合作用下的抗氯離子性能發(fā)展變化進行試驗研究，分析養(yǎng)護條件和后期服役環(huán)境在混凝土抗氯鹽侵蝕性能變化上的耦合效應。對服役初期的混凝土在養(yǎng)護條件和服役環(huán)境耦合作用下的抗氯離子性能發(fā)展變化進行試驗研究，比較某一服役環(huán)境中氯離子擴散系數(shù)及穩(wěn)態(tài)電遷移系數(shù)隨早期養(yǎng)護齡期不同的變化規(guī)律，針對不同的后期服役環(huán)境

6、的腐蝕特點對初期養(yǎng)護工藝提出要求。
　　 4、基于已建立的服役海工混凝土結(jié)構(gòu)氯離子侵蝕檢測數(shù)據(jù)庫，歸納整理采用不同試驗方法獲得的數(shù)據(jù)，對氯離子擴散系數(shù)的時變效應進行分析，結(jié)合混凝土配合比特征參數(shù)給出不同混凝土的氯離子擴散系數(shù)的時間衰減系數(shù)。根據(jù)我國《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設計與施工指南》的建議，確定以28天基準齡期時的快速電遷移系數(shù)DRCM，28作為基于耐久性要求的混凝土設計時的抗力指標；基于數(shù)據(jù)庫中豐富的檢測數(shù)據(jù)及養(yǎng)護條件與暴露環(huán)境

7、耦合作用的試驗結(jié)果，討論不同的混凝土氯離子抗力指標(Da和DRCM)間的聯(lián)系和轉(zhuǎn)換規(guī)律，并給出設計指標的材料影響(內(nèi)因)系數(shù)kmaterial、環(huán)境影響(外因)系數(shù)ke等的經(jīng)驗公式或經(jīng)驗取值，為進行基于抗氯離子侵蝕性能要求的混凝土材料優(yōu)化設計建立基礎。
　　 5、采用非線性分析方法建立混凝土的抗氯鹽侵蝕性能指標與混凝土配合比設計參數(shù)之間的映射關系，確定基于混凝土材料組成的氯離子快速電遷移系數(shù)DRCM，28的預測模型。在傳統(tǒng)混凝土