深圳市土木工程耐久性重点实验室简介
2003年12月,深圳市政府、深圳市科技局针对深圳市的建造环境特点,在充分论证及审查的基础上批准以深圳大学为依托,以深圳大学结构工程研究所为基础,整合深圳大学建筑与土木工程学院的相关实验室及师资力量,组建了建筑面积为2000m的“深圳市土木工程耐久性重点实验室”,旨在对海洋及其周边环境的钢筋混凝土结构耐久性问题进行科研攻关,为深圳市建筑业的发展提供技术服务,同时以试验室为载体,为深圳市建筑行业培养优秀科研、工程技术人才。
2
一、成立背景
钢筋混凝土往往被认为是耐久的建筑材料,但情况并非总是如此。许多土木工程结构构件,特别是处于干湿循环、反复冻融、盐腐蚀及海洋、地下等恶劣环境的结构构件往往先于设计寿命提前破坏。随着工程规模不断扩大并向海洋、地下等恶劣的建造环境中延伸,钢筋混凝土结构先于设计寿命而提前破坏的事例呈愈演愈烈之势,土木工程的耐久性问题已成为一个全球性问题,并已造成了巨大的经济损失。
深圳地区地处亚热带海洋气候环境,温度高,湿度大,环境中的腐蚀介质(氯离子、硫酸盐、镁盐等)含量高,根据中国建科院的调查研究,深圳地区属土壤腐蚀中等严重地区,建造环境相当恶劣。作为一个滨海城市,深圳的许多重大工程项目(如盐田港,蛇口港和西部通道等)的建设都在严重的盐腐蚀环境下进行,因此土木工程耐久性的研究在深圳地区显得尤其重要和迫切。
二、主要研究方向
根据目前国内外关于土木工程耐久性研究的现状以及混凝土正向高性能化发展的趋势,并结合深圳地区的环境特点及经济发展状况,实验室确立了以沿海地区结构耐久性为主干的研究方向。
1、混凝土材料耐久性基础研究
研究解决钢筋混凝土材料在不同服役环境中性能劣化的问题,通过环境模拟、物理性能测试、微观分析等手段研究不同环境下混凝土性能劣化过程和特性,进行机理分析,提出抑制措施与对策。主要涉及:混凝土物理力学性能、尺寸稳定性能、抗冻融性能、抗硫酸盐腐蚀性能、抗碳化性能、抗氯盐渗透和腐蚀、高性能混凝土的生产与应用技术等。
2、混凝土结构耐久性设计、施工方法
根据现有的研究成果和认识水平,将耐久性的思想尽快体现到设计规范、施工及验收规范、工程结构可靠性鉴定标准中,并随着研究的深入不断更新,以减少今后工程的损失。根据深圳地区施工条件及构筑物服役环境腐蚀介质情况,展开系统和全面的耐久性设计与施工研究,建立适合深圳土木工程的耐久性设计、施工规范与规程。
3、结构检测、鉴定、加固与改造,结构监测、健康诊断及寿命预测
对不同环境作用下造成损害或达到使用年限的混凝土结构物进行材料、构件检测,鉴定混凝土结构物安全等级,并为加固和改造提供依据。研究内容包括检测技术、检测方法研究开发和推广应用;维修、加固和改造方法、新型的加固材料(如纤维材料)研究开发和推广应用;同时对这些方法、材料进行机理性的研究,最终建立基于结构物“生命周期”全过程的加固设计方法。
4、新型墙体材料、功能环保材料
结合深圳市墙体改革以及建筑绿色节能环保要求,研究开发新型墙体材料、功能环保材料。这要包括:环保、体积稳定性好、成本低和耐久性好的新型砌体材料;适应不同墙体基质和使用环境的抗裂、抗渗砂浆;提出砂浆防裂漏评价指标和试验方法;高性能修补砂浆;偏高岭土在建筑材料中的应用研究;RPC材料制品的开发;其它智能材料等。
5、土木结构变形与破坏机理及其检测与鉴定
研究采用多相完全耦合的分析方法和统一的弹塑性本构模型,研究土工结构在各种条件作用下的破坏机理和提出有效的加固措施。
三、主要研究项目
1、大气环境混凝土结构耐久性及其对策的基础研究:
本项目以大气环境下的结构耐久性研究为核心,围绕混凝土结构耐久性及其对策开展系统深入的研究。
2、海砂混凝土破坏特性与机理研究:
本项目研究海砂混凝土的腐蚀破坏机理,提出在不同环境条件下抑制海砂混凝土中钢筋混凝土中钢筋的技术措施,为海砂混凝土的生产实践提供可靠的技术支持。
3.混凝土应力腐蚀机制及抑制对策研究:
本项目通过大量试验研究探索混凝土应力腐蚀特性、机理和防止应力腐蚀的措施,研制混凝土应力腐蚀加载装置,建立混凝土应力腐蚀试验和评价方法,研制防腐蚀新材料,为工程设计、施工和耐久性寿命评估服务。
4、重力荷载作用下整浇钢筋混凝土楼盖工作性能研究:
本研究项目通过大量的精确有限元弹性与弹塑性分析,和典型楼盖的模型试验,分析整浇楼盖中梁板及支承柱几何参数变化对楼盖受力特征的影响。
5、砂土各向异性性质对挡土结构在地震作用下变形和破坏的影响:
本项目通过三轴实验、计算机数值模拟和离心机物理模拟等方法,研究砂土各向异性性质对挡土结构抗震性能的影响,研究挡土结构在地震作用下变形和破坏的机理,发现挡土结构可能存在的抗震缺陷,并为有抗震缺陷的挡土结构提出合理有效的加固措施。本项目对挡土墙、深基坑开挖与支护等挡土结构的抗震设计与分析具有一定的理论指导意义。
6、水平复杂多向荷载下桩土相互作用研究:
本项目通过室内模型试验,获取砂性土中单桩在各种水平多向荷载作用下的响应数据,以填补国内外该方面试验研究的空白;同时在试验数据的基础上,在边界面弹塑性理论的框架内,建立并率定能模拟复杂水平多向荷载下桩-土相互作用的本构模型;还将研究不同荷载形式下桩水平承载力的退化规律,总结出适用于实际工程的简化方法。本项目的研究成果将有较大的理论价值和实用意义。
四、科研成果及成果转化
从九十年代末以来,本实验室就开始了对混凝土耐久性的研究,是国内开展混凝土耐久性研究较早的科研机构之一,在混凝土耐久性研究方面处于国内领先的地位。组建三年来,实验室以沿海地区土木工程耐久性为主要研究方向,结合深圳市的经济发展需要,进行了大量的基础研究及横向科研项目,取得了可喜的成绩,实验室的学术团队在国内外期刊及各种学术交流会上发表学术论文74篇,其中被SCI,EI和ISTP检索收录的论文24篇,出版编著1部。“活性粉末混凝土井盖”获实用新型专利。
五、学术交流活动
科研工作是一种创新的工作,需要掌握大量的信息。而学术交流是获取别人的最新研究成果、了解国内外同行最新研究动态一个重要途径。同时,学术交流活动中,不同观点、不同理念的碰撞,往往能激发出新的思路、
新的想法。实验室十分注重对外的学术交流活动,积极组织研究人员参加各种全国性的学术会议,邀请国内外本行业的知名专家学者来举办学术讲座,组建三年来共举办各种学术讲座30多场。
2004年5月实验室承办了由中国工程院土木水利建筑学部和中国土木工程学会混凝土耐久性专业委员会主办的“沿海地区混凝土结构的耐久性及其设计方法”科技论坛与“全国第六届混凝土耐久性学术交流会”,会议共收到论文100余篇,与会专家250多人,其中包括来自香港、德国、荷兰、瑞典及美国等国家和地区的专家学者,会议学术气氛浓厚、内容丰富、主题突出,取得圆满成功,受到界内专家好评。
水泥抗硫酸盐侵蚀快速试验方法
2006年6月13日 点击数:920
本标准适用于比较水泥在含有硫酸盐类的环境水或人工配制的硫酸盐溶液中的抗蚀性能。
本标准采用1:2.5腔砂,10xl0x60毫米棱柱形试体,加压成型,1天养护箱养护,7天50℃水养护,28天常温侵蚀。砂子采用粒度为0,25-0.65毫米的标准砂。
本标准主要根据水泥胶砂试体浸泡在侵蚀溶液中的抗拆强度与淡水中的同令期抗拆强度之比(浸泡期令为28天),计算抗蚀系数,以比较水泥的抗蚀性能。 一、仪器 1.加压成型机
试体成型采用小型千斤顶压力机,最大荷重必须在1.5吨以上。 2.抗折机
试体破型采用小型电动抗折机见图2,加荷速度80克/秒。 3.模型
试体尺寸为10xl0x60毫米的三联模型如图3所示,由隔板1,端板2,底座3组成,组装后内壁各接触面应互相垂直,其有效尺寸见表。试模应由不锈钢材制造,隔板、端板及底座上表面必须磨平。 ━━━━━━━┯━━━━┯━━━━━━━━━━┯━━━━━━━━━━━━━ 名 称 │ 符号 │ 制造尺寸(毫米) │ 磨损后允许尺寸(毫米) ───────┼────┼──────────┼───────────── │ A │ 60 │ _ │ │ │ +0.1 三联模 │ B │ 10_0.05 │ 10 │ │ +0.05 │ 10 │ C │ 10 │ _0.1 ───────┼────┼──────────┼───────────── │ A │ 59.5 │ _ 模 芯 │ │ 9.9 │ 9.9 │ B │ _0.05 │ -0.1 │ C │ 30 │ _ ───────┼────┼──────────┼───────────── │ A │ 60 │ 模 套 │ B │ 10.5 │ │ C │ 1.5 ̄2.0 │
━━━━━━━┷━━━━┷━━━━━━━━━━┷━━━━━━━━━━━━━ 4.球形拌和锅:直径200毫米,高70毫米,厚度1 ̄2毫米。 5.小钢勺: 二、材料
6.水泥试样应充分拌匀,并通过0.9毫米方孔筛。
7.标准砂应符合GB178-77《水泥强度试验用标准砂》的质量要求。 8.试验用水应是对试验结果无干扰的洁净的淡水。 三、温、湿度
9.试验室温度为17-25℃,相对湿度大于50%,水泥试样,标准砂,拌和水等的温度应与室温相同。