冻融环境下水工混凝土结构碳化时变可靠度分析

碳化作用是水工混凝土结构最为普遍的耐久性劣化因素.在寒冷地区,混凝土冻融损伤进一步加剧了碳化作用,特别在干湿交替部位更为严重.针对冻融环境下混凝土碳化问题,分析了服役龄期内冻融损伤混凝土的碳化时变可靠水平.结合已有混凝土碳化模型、混凝土冻融损伤模型、实验室与自然环境冻融相关关系等建立了冻融环境下混凝土碳化深度模型,进而结合相关变量的统计模型和数字特征,建立了碳化时变可靠度分析方法.然后,通过参数分析,研究了冻融、碳化残量、环境影响系数和混凝土部位对碳化时变可靠度的影响规律.该研究为寒冷地区水工混凝土结构碳化时变可靠度分析和碳化寿命预测提供参考.     

混凝土含水率对碳化深度影响的试验

依据试验资料，分析了混凝土密实性相同条件下，其碳化深度与含水率的关系，结果表明：混凝土含水率为1.9％时碳化深度最大，含水率在0～1.9％时，混凝土碳化深度随着含水率的增大而增大，含水率大于1.9％时混凝土碳化深度随着含水率的增大而减小。运用混凝土碳化机理和结构理论对该结果进行了分析，说明对混凝土碳化程度起决定作用的不是空气的相对湿度，而是混凝土的湿润状态。     

混凝土碳化研究现状分析

综述了混凝土碳化机理、影响因素和碳化深度预测模型3个方面的研究成果,指出今后混凝土碳化研究的重点为:结合理论模型和经验模型的优点,建立既有充分理论依据,又兼具实用性和适用性的预测模型;在混凝土碳化影响因素方面,需要加强温度、湿度条件对混凝土碳化深度影响的研究。     

基于水泥水化的混凝土碳化深度预测模型

为了准确预测混凝土碳化深度的时变演化规律,基于周期性边界条件,本文提出了改进的水泥水化数值分析模型。引入中心水泥颗粒的未水化水泥层、水化产物层和空气层的受干扰程度3个参数量化表征了水化过程中水泥颗粒之间的干扰效应,考虑水泥矿物组分、水灰比、粒径分布对水泥水化进程的影响,分析了水泥水化度、孔隙率、水化产物随龄期的发展变化规律。结合Papadakis的混凝土碳化深度预测模型,提出了基于水泥水化的混凝土碳化深度预测方法。采用标准碳化试验方法对本文提出的模型进行了验证,试验研究表明模型预测结果与试验结果吻合良好,本文提出的混凝土碳化深度预测模型对研究混凝土耐久性具有重要意义。     

基于分层法的水工混凝土碳化过程有限元模拟

碳化是影响水工混凝土耐久性的重要因素。根据混凝土中CO_2扩散方程与热传导方程的对等性,借助ANSYS有限元软件中热传导模块对水工混凝土碳化过程进行数值模拟。针对工程实际中混凝土内部水灰比存在差异的情况,采用分层法建立数值模型。通过对比碳化深度的数值模拟值与室内快速碳化试验值,证明该数值模型能较好地模拟混凝土中CO_2的扩散过程,可为碳化混凝土的寿命预测提供参考。     

引气混凝土碳化影响因素的试验研究

基于混凝土的碳化机理,在规定的碳化龄期内,通过大量试验,研究了普通混凝土与引气混凝土的碳化深度,对两者加以比较分析,并设计了不同水灰比和不同砂率的引气混凝土的碳化深度试验,对试验结果进行比较和分析,从而得出一些具有参考性的结论。     

混凝土碳化对氯离子扩散影响试验研究

混凝土耐久性研究从环境层面分主要是碳化和氯离子扩散两个方面。碳化过程会改变混凝土的性质,影响氯离子扩散。在相同养护条件下制成混凝土试件,试件在内部环境条件相同的碳化箱中进行不同程度碳化并测量碳化深度。采用标准电流电量法测量不同碳化深度混凝土试件的扩散系数,分析在其他条件相同的情况下碳化深度对氯离子扩散系数的影响及产生这种影响的原因。试验结果表明氯离子扩散系数随碳化深度增加而增大。综合分析碳化影响效应,碳化对于氯离子扩散存在正反两方面的影响。一方面碳化增加混凝土密实度,阻碍氯离子扩散;另一方面碳化增加混凝土内毛细孔数量且增加自由氯离子含量,促进氯离子扩散。实际情况下碳化对于氯离子扩散系数的影响效应取决于哪一方面的作用更具主导性。     

韦水倒虹工程混凝土碳化深度预测研究

为了比较基于抗压强度的混凝土碳化深度预测模型的适应性和准确性,在分析预测模型基础上,根据韦水倒虹工程现场环境的温度、湿度、CO2浓度及现场检测的芯样强度资料对混凝土碳化深度进行了预测,并与该工程实测碳化深度进行了比较.结果表明:牛荻涛等的预测模型对于强度等级较低的混凝土预测较准确,邸小坛等的预测模型对于强度等级较高的混凝土预测较符合实际,而Smolczyk预测模型的预测值明显比实测值大;认为建立碳化深度与实际龄期混凝土抗压强度的关系模型比建立碳化深度与混凝土28d龄期抗压强度的关系模型更有意义.     

大掺量粉煤灰混凝土碳化深度预测模型探讨

大掺量粉煤灰混凝土由于具有诸多优良性能,在工程实践中得到广泛应用,但对于其碳化等耐久性能研究不够深入。通过对目前普通混凝土碳化深度预测比较典型模型进行分析,并根据大掺量粉煤灰混凝土快速碳化实测数据,计算出适应于大掺量粉煤灰混凝土的碳化系数 D_e^c ,初步建立了适合于大掺量粉煤灰混凝土碳化深度的预测模型。应用此模型对工程碳化数据进行预测验证,结果表明：模型A适应于粉煤灰掺量≥60%的碳化深度预测;模型B适应于粉煤灰掺量＜60%的碳化深度预测,且误差均在10%以下。     

矿渣和粉煤灰混凝土抗碳化性能的试验研究

矿渣和粉煤灰作为掺合料在混凝土中的应用日益普及,掺量也不断提高,尤其在硫酸盐、氯离子和海水侵蚀环境的混凝土中,矿渣粉和粉煤灰是不可或缺的重要组分。试验研究表明,延长养护时间有利于减小混凝土碳化深度,提高混凝土的抗碳化能力;掺入矿渣和粉煤灰会增大混凝土碳化深度,降低其抗碳化能力。     

混凝土碳化对其强度测试影响的技术研究

混凝土碳化是影响混凝土结构耐久性的重要因素之一。在对旧建筑物的鉴定加固过程中,常遇到碳化后混凝土的测强问题,利用非破损方法检测混凝土强度时引入碳化深度作为一个自变量参数的研究报道甚少。利用回弹法、取芯法等对混凝土进行测试,并引入碳化参数对测试结果进行分析,制定回弹法测强曲线,解决混凝土碳化对回弹法测强的影响,对于碳化后混凝土测强的研究和应用具有一定的参考价值。     

粉煤灰掺量对泵送混凝土碳化及抗冻性的影响

为了研究不同水胶比、不同粉煤灰掺量对泵送混凝土的碳化及抗冻性能的影响,进行了相关试验。试验结果表明:泵送混凝土的碳化深度随粉煤灰掺量、水胶比、龄期的增长而增长;相比常态混凝土,粉煤灰对泵送混凝土抗碳化性能较为有利;掺SP-8N泵送混凝土的抗碳化及抗冻性能略高于掺JM-2混凝土;粉煤灰掺量为30%,水胶比从0.30变化至0.50时,泵送混凝土均具有较好的抗冻性能;水胶比是影响泵送混凝土碳化及抗冻性能的主要因素。     

丙乳水泥砂浆防冻融碳化施工技术——黄土梁水库溢洪道及放水洞衬砌混凝土护面处理

我国北方地区混凝土冻融、碳化对水利工程危害较大。研究如何防止混凝土冻融、碳化具有重要意义。通过黄土梁水库进行工程护面处理,探讨了丙乳砂浆防止冻融剥蚀的应用技术,日后,可能得到较好效果的验证。     

碳化及硫酸盐侵蚀对混凝土强度性能的影响研究

为研究碳化与硫酸盐侵蚀共同作用下混凝土的强度特性及其演变规律,分别通过单一硫酸盐干湿循环试验、单一碳化试验以及碳化与硫酸盐干湿循环的交替试验,分析其对混凝土强度特性的影响机理。试验结果表明:水灰比越小,单一硫酸盐侵蚀以及碳化与硫酸盐侵蚀交替作用后混凝土的抗压强度及劈裂抗拉强度降低幅度越小;随着碳化时间的延长,混凝土的抗压强度及劈裂抗拉强度呈现先快后慢的增长趋势,且水灰比越大,增长幅度越大;碳化与硫酸盐侵蚀共同作用下,二者对混凝土强度的影响特征并非各自影响效应的简单叠加,而是相互影响、相互促进。因此,在碳化和硫酸盐侵蚀作用同时存在的环境中,混凝土的水灰比不应太大。     

粉煤灰对再生混凝土抗碳化性能的影响

粉煤灰再生混凝土符合“十三五”规划绿色发展理念,粉煤灰及再生骨料等废弃物的有效利用具有重大的经济意义和环保意义。试验设计了不同粉煤灰掺量(0%,15%,25%,35%,45%)的再生混凝土,研究粉煤灰再生混凝土的碳化规律,并建立碳化预测模型。结果表明:混凝土的碳化深度与碳化时间及粉煤灰掺量呈正比关系;CO₂扩散系数与粉煤灰掺量呈线性函数关系。建立了基于CO₂扩散系数的碳化深度预测模型,模型的建立为粉煤灰再生混凝土的应用提供了重要支撑。     

渠系建筑物钢筋混凝土碳化的分析与预防

从分析灌区工程渠系建筑物的老化损坏原因入手,提出了钢筋混凝土碳化的机理;从水灰比控制、水泥用量、保护层厚度等8个方面分析混凝土碳化的原因与预防措施,对提高建筑物安全使用年限具有重要意义.     

海洋大气环境下橡胶粉水泥混凝土性能试验

研究了不同掺量的橡胶粉水泥混凝土的物理力学性能,通过模拟海洋大气对混凝土的侵蚀作用,采取化学滴定的方法,测定了不同掺量的橡胶粉水泥混凝土的碳化深度和氯离子渗透深度。结果表明,随着橡胶粉掺量的逐渐增加,混凝土试件的工作性、抗压强度及抗折强度逐渐降低,且当掺量小于2%时,降低幅度较小,当掺量大于2%时,降低幅度增大;掺入一定量的橡胶粉对混凝土的抗碳化和抗氯离子侵蚀性能具有明显的改善作用。其中,改善抗碳化能力橡胶粉的掺量约为3.5%,改善抗氯离子侵蚀能力的掺量约为5%,且当掺量为2%时,改善效果最佳。     

表面渗透性对混凝土耐久性的影响

通过透气性、碳化、钢筋锈蚀和冻融试验以及一些重要工程实例分析，论述了混凝土表面渗透性对混凝土耐久性的影响，同时也讨论了一些改善混凝土表面性能的技术措施，对混凝土施工具有指导意义。