预应力混凝土试件碳化试验及碳化深度预测模型研究

进行了碳化环境下预应力混凝土试件弯曲受拉和直接受压的耐久性试验研究,阐述了碳化作用对预应力混凝土结构的损伤机理。引进拉、压应力状态影响函数χσ,以反映碳化深度和应力状态及应力水平的关系。分别假定Fick第Ⅰ定律中的碳化时间指数α为0.50或为变量,由此建立了多因素影响下的预应力混凝土结构碳化深度预测模型,且采用一次可靠性方法(FORM)对碳化深度预测模型进行了分析。研究结果表明,拉、压应力分别可加快和减缓混凝土结构的碳化速度,χσ反映了碳化速率的变化趋势。最优的碳化时间指数α=0.48,若近似取α=0.50,计算结果也是足够准确的,由此印证了Fick第Ⅰ定律的正确性,而且采用FORM计算预应力混凝土结构碳化深度的离散程度是可靠的。     

现代预应力结构耐久性(碳化)模型研究

对 7根快速碳化试件进行了应力分析 ,建立了不同应力状态下的碳化深度预测模型 ,随后从理论上对裂缝状态下的预应力混凝土结构耐久性进行了分析 ;并根据结构可靠度理论 ,提出了碳化环境下PC结构耐久性可靠度的分析方法。     

再生混凝土碳化模型与结构耐久性设计

通过分析现有模型并结合各国试验结果,建立了再生混凝土碳化深度的计算模型.在此基础上提出了极限状态法和分项系数法2种再生混凝土结构耐久性的设计方法,并对再生混凝土梁使用寿命进行了可靠度分析.结果表明:增大再生混凝土强度等级和再生混凝土保护层厚度可以明显提高再生混凝土构件的耐久性;受力状态、钢筋位置对再生混凝土构件的耐久性有重要影响.综合考虑再生混凝土中钢筋开始锈蚀对结构使用功能的影响程度和再生混凝土的不同受力状态,提出了上海地区再生混凝土构件中钢筋的最小保护层厚度.     

弯曲应力损伤下钢筋混凝土抗碳化性能研究

通过自行设计研制的长期弯曲荷载持载装置,对4种不同粉煤灰掺量的钢筋混凝土构件进行弯曲应力损伤下的快速碳化试验。测量构件碳化深度,研究粉煤灰掺量、弯曲应力水平对其产生的影响,提出钢筋混凝土碳化损伤拉压影响系数,并分析拉应力下素混凝土和钢筋混凝土碳化损伤的差异。研究结果表明:粉煤灰掺量的增大会提高构件碳化深度;弯拉应力加剧了构件碳化损伤,弯压应力抑制了构件碳化损伤;拉应力作用下素混凝土和钢筋混凝土构件在碳化深度和碳化损伤趋势上均有所差异。     

沈海高速公路辽宁段沿线桥梁混凝土碳化概率特征研究

对沈海(沈阳—海口)高速公路辽宁段沿线混凝土桥梁的碳化实测数据进行了统计分析,建立了以混凝土抗压强度和时间为主要参数的不同地区桥梁和单个桥梁混凝土碳化深度的随机过程模型。将混凝土碳化到钢筋表面的状态作为大气环境中的耐久性极限状态,分析了沿线上海湾大桥不同服役时间的耐久性失效概率。结果表明:混凝土碳化深度随混凝土抗压强度的增大而减小,但受多种复杂因素影响,混凝土碳化深度离散性很大;混凝土碳化系数计算模型的不确定性系数服从对数正态分布;海湾大桥混凝土使用到第100年时的耐久性失效概率小于10%。     

应力和氯盐环境下海工混凝土的碳化性能

配制两种水胶比的海工高性能混凝土试件,开展了氯盐-碳化干湿循环试验以及拉应力-氯盐-碳化干湿循环试验,通过测试分析混凝土抗压强度和碳化深度,研究了应力和氯盐环境下海工混凝土的碳化性能。试验结果表明:氯盐-碳化干湿循环条件下,混凝土抗压强度呈现先增大后降低的现象,长期的碳化作用会引起抗压强度的降低;存在一个与抗压强度有关的临界碳化深度,碳化作用在达到临界碳化深度之前可以提高抗压强度,达到临界碳化深度之后则会降低抗压强度。在拉应力-氯盐-碳化干湿循环条件下,拉应力和氯离子侵蚀均会增大混凝土的碳化速度,两者同时作用时,对碳化速度的增大作用会相互叠加。     

拉应力状态下混凝土构件的角部二维碳化研究

在前人多维碳化测试试验的基础上,通过分析混凝土碳化规律,得出混凝土边角部位的二维碳化区存在交互作用且角部区域碳化深度远大于其他部位的结论。并对传统的《混凝土结构耐久性评定标准》中给定的碳化深度公式进行修正。建立了处于应力状态下的混凝土一、二维碳化深度计算公式。通过分析结果与规范值的对比论证,发现笔者建议的多维碳化深度公式计算结果与试验实测值更加吻合。而且具有计算简便,实用性强的特点。可为计算实际混凝土构件多维碳化深度提供一定的参考。     

荷载作用下粉煤灰混凝土一维、二维碳化研究

对不同粉煤灰掺量(0%,20%,40%,60%)、不同应力比(0.20,0.35,0.50,0.65,0.80)下高性能混凝土一维和二维碳化规律展开研究;建立了荷载作用下二维碳化测试方法;定义了二维碳化交互系数;研究了不同应力比对交互系数的影响规律。试验表明:一维、二维碳化深度随着应力比的提高而增加,碳化28 d时(相当于自然碳化50 a),应力比为0.8时的一维、二维碳化深度分别是应力比为0时的1.61倍、1.39倍;同时,碳化深度服从应力比的指数函数关系;混凝土二维碳化具有显著的交互作用,荷载作用下的二维交互系数明显小于不受力时的交互系数,并且随着应力比的增加,其数值有变小的趋势。混凝土加载状态下的一维和二维碳化研究对混凝土结构耐久性和寿命预测具有现实意义。     

混凝土在不同应力状态下的碳化

提出了混凝土试件在不同应力水平下快速碳化试验的方法 ,通过分析应力水平对混凝土碳化速度的影响 ,建立了混凝土在应力状态下的碳化速度预测模型。研究认为预应力混凝土抗碳化能力强于普通混凝土     

双掺再生粗细骨料混凝土抗碳化性能试验研究

抗碳化性能是衡量再生混凝土耐久性的一项重要指标。采用正交试验方法 ,探讨了水胶比、再生粗细骨料取代率以及拉应力水平对再生混凝土碳化深度的影响规律。结果表明,随着再生粗骨料取代率的增大,再生混凝土28天抗压强度降低,当取代率为60%时,再生混凝土抗碳化性能较好;随着再生细骨料取代率的增大,再生混凝土抗碳化性能降低,当取代率低于40%时,28天抗压强度满足设计要求;随着拉应力水平提高,再生混凝土的碳化深度增大;双掺再生粗细骨料后,再生混凝土的碳化深度与时间的平方根呈线性关系,抗碳化性能劣于天然混凝土。