课题基金 / 基金详情

典型工业腐蚀环境混凝土中性化与钢筋锈蚀行为研究

批准号:
52078413
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
牛荻涛
依托单位:
学科分类:
结构工程
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
牛荻涛

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
工业建筑是支撑工业生产的重要基础设施,其安全运行对国民经济发展有非常重要的作用。许多工业建筑长期处于腐蚀、高温、高湿等不利环境,混凝土耐久性问题非常突出,而已有的混凝土结构耐久性研究成果不能解决工业腐蚀环境混凝土耐久性问题。本课题针对典型工业腐蚀环境混凝土耐久性特点,采用工程调查、模拟试验、理论分析与数值模拟相结合的方法,围绕多因素耦合作用混凝土中性化与钢筋锈蚀行为开展系统研究。开展典型工业腐蚀环境调查分析,建立环境参数时空分布模型;开展混凝土硫化试验与SO2和CO2共同作用混凝土中性化试验,研究混凝土性能退化规律,揭示SO2与CO2耦合作用混凝土中性化机理和高温、高湿及热湿耦合对混凝土传输性能的影响机理,建立混凝土中性化模型;研究典型工业腐蚀环境混凝土中钢筋锈蚀机理与规律,建立钢筋开始锈蚀和锈胀开裂条件计算模型。为科学评估既有工业建筑混凝土结构耐久性与使用寿命提供理论依据和技术支撑。
英文摘要
Industrial buildings are the important infrastructures to support industrial manufacture, and its safety plays an important role in the development of the national economy. Many industrial buildings are often subjected to the combined actions of high concentrations of corrosive medium, high temperature, and high humidity. Therefore, the durability of the industrial concrete structure is a serious problem. However, the existing research results of concrete structure durability cannot be applied to industrial buildings. Based on the durability characteristics of concrete in typical industrial corrosive environment, this project will conduct a systematic study on the concrete neutralization and the steel bars corrosion behavior considering the coupled effects of multifactor. The engineering investigation, simulation experiment, theoretical analysis and numerical simulation will be adopted. Firstly, investigation and analysis of environmental parameters of typical industrial corrosive environment will be carried out and their spatiotemporal distribution model will be established. Furthermore, the concrete sulfuration test and the neutralization test under the combined action of SO2 and CO2 will be carried out, to study the performance degradation and neutralization mechanisms of concrete under the coupling actions of SO2 and CO2, and the influence of high temperature, high humidity, and coupling of heat and moisture on the concrete transmission performance. On this basis, the neutral model of concrete will be established. Finally, according to study the mechanisms and whole process of steel bars corrosion in the typical industrial environment, the models for steel bars initial corrosion and concrete cover cracking due to corrosion expansion will be established. The research results will provide theoretical basis and technical support for the scientific evaluation durability and service life of existing concrete structures in the typical industrial environment.
本项目针对既有工业建筑混凝土结构耐久性评估的重大需求,围绕典型工业腐蚀环境特征、混凝土硫化机理与性能退化、SO2与CO2共同作用混凝土中性化机理及钢筋锈蚀行为等开展研究。主要研究内容如下:.(1)调查了不同工业厂房内环境温度、相对湿度、CO2浓度和SO2浓度,研究了其时空分布特征和模型;开展了不同厂房混凝土结构的腐蚀破坏调查,采用C#语言构建了工业建筑混凝土结构耐久性破坏状态数据库。.(2)提出了工业SO2环境混凝土快速腐蚀试验方法,研究了混凝土的硫化深度、质量、抗压强度、损伤层厚度和离子浓度变化规律,建立了混凝土单轴受压损伤本构关系,揭示了混凝土硫化机理,考虑硫化损伤对SO2扩散系数的影响,建立了混凝土硫化深度预测模型。.(3)开展了SO2与CO2共同作用混凝土中性化试验,研究了混凝土中性化与物理力学性能变化规律,分析了混凝土孔隙结构、腐蚀产物的微观形貌及组成,揭示了混凝土中性化机理,考虑固相钙的溶解和腐蚀产物的膨胀损伤效应,建立了CO2和SO2共同作用下混凝土中性化模型。.(4)开展了SO2与CO2共同作用钢筋混凝土加速腐蚀试验,研究了钝化膜厚度与钢筋/混凝土界面孔溶液pH值和SO2-4浓度经时演化规律,提出了钢筋开始锈蚀条件计算方法,揭示了钢筋锈蚀机理,采用DIC技术研究了混凝土保护层的锈胀开裂行为,建立了基于断裂力学与弹性力学的混凝土保护层锈胀开裂计算模型。.项目研究成果编入学术专著《服役混凝土结构性能退化与评估》;参编协会标准1部;授权国际发明专利1项,发表高水平论文24篇,其中SCI论文18篇,EI论文5篇;项目执行期间,培养博士4名,硕士11名;主办“第十二届全国结构设计基础与可靠性学术会议”,参加国内外重要学术会议并交流成果15人次。项目系统研究了典型工业腐蚀环境混凝土中性化机理与钢筋锈蚀行为,对科学评价工业建筑混凝土结构耐久性具有重要的理论意义和实际意义。
喷射混凝土隧道结构耐久性与寿命预测研究
  • 批准号:
    51278403
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    85.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    牛荻涛
  • 依托单位:
大气与冻融环境混凝土结构耐久性及其对策的基础研究
  • 批准号:
    50538060
  • 项目类别:
    重点项目
  • 资助金额:
    200.0万元
  • 批准年份:
    2005
  • 负责人:
    牛荻涛
  • 依托单位:
多因素耦合作用下混凝土结构耐久性研究
  • 批准号:
    50378079
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    29.0万元
  • 批准年份:
    2003
  • 负责人:
    牛荻涛
  • 依托单位:
在役损伤结构抗震性态评估理论与方法
  • 批准号:
    50078044
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    18.0万元
  • 批准年份:
    2000
  • 负责人:
    牛荻涛
  • 依托单位:
国内基金
海外基金