基于全壽命理論的海工混凝土耐久性優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、本文將以混凝土結(jié)構(gòu)全壽命理論為指導(dǎo)，以建設(shè)期海工混凝土的耐久性劣化為主要研究對(duì)象，在混凝土原材料高性能化、混凝土結(jié)構(gòu)耐久性檢測(cè)以及混凝土配合比優(yōu)化三方面進(jìn)行研究：(1)針對(duì)細(xì)骨料級(jí)配特征對(duì)混凝土耐久性能影響進(jìn)行研究，分析細(xì)骨料級(jí)配特征與混凝土抗氯鹽侵蝕性能之間的關(guān)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(duì)海工混凝土的耐久性設(shè)計(jì)提出要求；(3)基于耐久性和低碳綠色環(huán)保要求，對(duì)氯鹽侵蝕環(huán)境中混凝土配合比的設(shè)計(jì)進(jìn)行

2、優(yōu)化和改進(jìn)，并編制設(shè)計(jì)軟件。
　　 具體研究?jī)?nèi)容如下：
　　 1、將分形理論引入細(xì)骨料的級(jí)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(jí)配特征等信息的參數(shù)來(lái)描述細(xì)骨料；并對(duì)砂漿和混凝土試件的抗氯離子擴(kuò)散性能進(jìn)行試驗(yàn)，提出細(xì)骨料體積分形維數(shù)和混凝土性能之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。對(duì)骨料隨機(jī)分布進(jìn)行二維數(shù)值模擬，將骨料的不同級(jí)配轉(zhuǎn)化為二維數(shù)值模擬時(shí)的骨料面積率，對(duì)骨料隨機(jī)分布模型進(jìn)行有限元計(jì)算，并結(jié)合混凝土試件氯鹽侵蝕試驗(yàn)

3、，分析不同骨料級(jí)配對(duì)混凝土抗氯鹽侵蝕性能的影響。
　　 2、通過(guò)①對(duì)浙江沿海港口、日本沿海部分港口的現(xiàn)場(chǎng)原位氯離子侵蝕檢測(cè)，②對(duì)杭州灣大橋暴露試驗(yàn)站和日本港灣空港技術(shù)研究所(PARI，Port and AirportResearch Insitute)暴露試驗(yàn)站內(nèi)試件的氯離子侵蝕狀態(tài)檢測(cè)，③對(duì)進(jìn)行室內(nèi)加速試驗(yàn)的試件的氯離子侵蝕狀態(tài)檢測(cè)，以及④對(duì)文獻(xiàn)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(cè)原始檢測(cè)數(shù)據(jù)；并通過(guò)收集整理

4、相應(yīng)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(luò)平臺(tái)的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，配合使用MySQL技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)的操作設(shè)計(jì)和連接，完成數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的編寫(xiě)，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(yàn)方法、檢測(cè)方法完備的信息。通過(guò)分析這些不同來(lái)源的檢測(cè)數(shù)據(jù)。得到影響沿海、近海混凝土結(jié)構(gòu)耐久性劣化的關(guān)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(lái)源和基礎(chǔ)，并為評(píng)價(jià)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(duì)氯離子侵蝕的抗力為耐久性能研究指標(biāo)，對(duì)服役初期的混凝土在養(yǎng)護(hù)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(jìn)行試驗(yàn)研究，分析養(yǎng)護(hù)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(yīng)。對(duì)服役初期的混凝土在養(yǎng)護(hù)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(jìn)行試驗(yàn)研究，比較某一服役環(huán)境中氯離子擴(kuò)散系數(shù)及穩(wěn)態(tài)電遷移系數(shù)隨早期養(yǎng)護(hù)齡期不同的變化規(guī)律，針對(duì)不同的后期服役環(huán)境

6、的腐蝕特點(diǎn)對(duì)初期養(yǎng)護(hù)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(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)，歸納整理采用不同試驗(yàn)方法獲得的數(shù)據(jù)，對(duì)氯離子擴(kuò)散系數(shù)的時(shí)變效應(yīng)進(jìn)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(kuò)散系數(shù)的時(shí)間衰減系數(shù)。根據(jù)我國(guó)《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)與施工指南》的建議，確定以28天基準(zhǔn)齡期時(shí)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(shè)計(jì)時(shí)的抗力指標(biāo)；基于數(shù)據(jù)庫(kù)中豐富的檢測(cè)數(shù)據(jù)及養(yǎng)護(hù)條件與暴露環(huán)境

7、耦合作用的試驗(yàn)結(jié)果，討論不同的混凝土氯離子抗力指標(biāo)(Da和DRCM)間的聯(lián)系和轉(zhuǎn)換規(guī)律，并給出設(shè)計(jì)指標(biāo)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(yàn)公式或經(jīng)驗(yàn)取值，為進(jìn)行基于抗氯離子侵蝕性能要求的混凝土材料優(yōu)化設(shè)計(jì)建立基礎(chǔ)。
　　 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(biāo)與混凝土配合比設(shè)計(jì)參數(shù)之間的映射關(guān)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(yù)測(cè)模型。在傳統(tǒng)混凝土