矿物掺合料混凝土碳化分析的实用预测模型

结合理论分析、数值模拟和模型试验,建立了一种可以综合考虑温度、相对湿度、CO_2浓度、外掺料种类及掺量等因素影响的矿物掺合料混凝土碳化深度分析的实用预测模型。首先根据混凝土中CO_2的扩散规律和可碳化物质的质量守恒定律,推导了混凝土碳化分析的理论模型;然后基于混凝土的碳化机理和各反应物的质量平衡条件,建立了混凝土碳化分析的多场耦合数值模型,据此定量分析了温度、相对湿度和CO_2浓度对混凝土碳化深度的影响;最后通过引入温度、相对湿度和CO_2浓度等环境因素修正系数对理论模型进行修正,建立了一种矿物掺合料混凝土碳化深度分析的实用预测模型。通过与模型试验和经验模型的对比分析,验证了该模型的有效性和适用性。     

混凝土碳化速率系数的多因素模型

基于混凝土快速碳化试验的数据,分析了水胶比、粉煤灰掺量、矿粉掺量等材料参数对混凝土碳化速率系数的影响规律,然后结合逐步回归分析方法,建立了考虑水胶比和矿物掺合料掺量的普通混凝土、掺加粉煤灰混凝土、掺加矿粉混凝土以及复掺粉煤灰矿粉混凝土的碳化速率系数多因素计算模型,最后结合相关文献模型的计算结果和试验数据对比分析,验证了所建立多因素模型的有效性与适用性,为混凝土抗碳化性能的耐久性分析与设计提供了基础。     

3%与20% CO2体积分数下混凝土加速碳化试验研究

选取CO2体积分数为3%和20%进行加速碳化试验,比较分析了2种情况下单掺粉煤灰、矿粉混凝土及二者复掺混凝土碳化深度及碳化速率系数随碳化龄期的变化规律.结果表明:在3%CO2体积分数下进行加速碳化试验,不但能较好地反映普通混凝土的自然碳化规律,而且能对水胶比相同矿物掺合料不同的混凝土碳化性能进行有效区分,但试验时需要适当延长碳化龄期;采用20%CO2体积分数进行加速碳化试验,并不能有效区分水胶比相同矿物掺合料不同的混凝土的碳化性能.     

酸雨-碳化耦合侵蚀环境下混凝土的劣化规律与机理北大核心

设计酸浸泡-碳化耦合加速腐蚀制度,研究不同矿物掺合料与强度等级的混凝土在该腐蚀环境下的劣化规律,并通过SEM微观分析提出酸雨-碳化耦合腐蚀作用下混凝土的劣化机理。结果表明:该腐蚀制度可加速酸溶液进入混凝土表层,与水化产物发生脱钙反应,引起混凝土构件的腐蚀破坏;而掺入适量的矿物掺合料,采用低水胶比、高强度等级可以提高混凝土构件的抗酸浸泡-碳化腐蚀能力。     

酸雨-碳化耦合侵蚀环境下混凝土的劣化规律与机理

设计酸浸泡-碳化耦合加速腐蚀制度,研究不同矿物掺合料与强度等级的混凝土在该腐蚀环境下的劣化规律,并通过SEM微观分析提出酸雨-碳化耦合腐蚀作用下混凝土的劣化机理。结果表明:该腐蚀制度可加速酸溶液进入混凝土表层,与水化产物发生脱钙反应,引起混凝土构件的腐蚀破坏;而掺入适量的矿物掺合料,采用低水胶比、高强度等级可以提高混凝土构件的抗酸浸泡-碳化腐蚀能力。     

高性能混凝土中自干燥效应的研究

研究了水胶比、矿物掺和料种类及掺量对由混凝土自干燥引起的自身相对湿度变化的影响，提出了矿物自干燥效应系数k与有效水胶比re等2个参数，并对试验结果进行了非线性拟合分析．结果表明，在不同龄期下，混凝土自身相对湿度下降值均随水胶比的减小而增大．水胶比小于0．4的混凝土其自身相对湿度变化规律可用非线性方程表征，有效水胶比rc可有效地反映不同龄期下矿物掺和料种类和掺量等变量对混凝土自干燥效应的影响程度．     

核电工程用大掺量矿物掺合料高性能混凝土试验研究

在矿物掺合料总掺量35%～60%和水胶比0.42～0.29的情况下,采用粉煤灰、矿粉复掺,设计了系列大掺量矿物掺合料高性能混凝土（HPC）配合比,试验研究了矿物掺合料掺量、水胶比对HPC坍落度、抗压强度、抗碳化性能、抗氯离子渗透性能、早期收缩性能的影响。结果表明：矿物掺合料可显著改善HPC的性能,且随着水胶比的降低,矿物掺合料对HPC性能的改善效果更显著;所制备的大掺量矿物掺合料HPC具有良好的技术可行性,满足相关核电工程设计要求。     

基于混凝土碳化耐久性的粉煤灰临界掺量

为了得到保证混凝土碳化耐久性前提下,在0.36~0.60范围内各水胶比(mW/mB)混凝土的临界粉煤灰掺量(wFA,c),在CO2体积分数(20±3)%,温度(20±2)℃,相对湿度(70±5)%的条件下进行加速碳化试验,测试了水胶比0.36,0.43,0.50,粉煤灰掺量(wFA)0%,20%,40%,60%以及水胶比0.60,粉煤灰掺量0%的混凝土碳化深度,混凝土试件经7d自然养护,自然养护期间日均气温为12.8℃.定量分析了水胶比与粉煤灰掺量对混凝土碳化性能的影响规律,建立了20mm碳化深度下混凝土临界粉煤灰掺量与水胶比之间关系的数学模型.结果表明:在各水胶比条件下,混凝土碳化深度均随粉煤灰掺量的增加而增大,当粉煤灰掺量超过20%以后,混凝土碳化速率均明显提高;混凝土碳化耐久性随水胶比增大而加速劣化.20mm碳化深度下混凝土临界粉煤灰掺量与水胶比之间关系的数学模型为:wFA,c=174.8-280.9mW/mB.根据该数学模型,在给定的水胶比条件下能计算出确保混凝土碳化耐久性的临界粉煤灰掺量.     

再生粗骨料混凝土碳化分析的多场耦合模型及验证

再生粗骨料混凝土的碳化是一个复杂的物理扩散和化学反应过程,其分析和预测较为困难。鉴于此,基于再生粗骨料混凝土的碳化机理,结合再生粗骨料混凝土中CO_2的扩散定律和可碳化物质的质量守恒定律,综合考虑再生粗骨料混凝土中CO_2的有效扩散系数、碳化反应速率系数、可碳化物质的量、再生粗骨料的表面附着砂浆等重要参数的影响,建立了再生粗骨料混凝土碳化分析的多场耦合模型,并通过试验数据验证了模型的有效性和适用性。     

关于混凝土工程中大掺量矿物掺合料的研究

随着国内外各种矿物掺和料混凝土研究的深入,其应用范围越来越广,其中矿物掺合料也越来越大。大掺量矿物掺合料成为混凝土技术应用的主要方向。一般来说,矿物掺合料的二次水化反应会使混凝土浆体碱度会更低,使混凝土的抗碳化性能远低于纯硅酸盐水泥混凝土,不利于其广泛应用。因此,关于大掺量矿物掺合料混凝土的研究十分具有前赡意义。同时,混凝土的抗冻性作为其耐久性的重要指标之一,随着混凝土结构使用时间的延长,其冻融破坏现象带来的问题越来越显著。本文通过对混凝土碳化的总结分析可发现对混凝土在单掺粉煤灰情况下的碳化性能研究较多;另外,对混凝土碳化影响因素、评价方法、评价模型及其抗冻性的研究相对较少,仍有待于进一步展开相关试验。为大掺量矿物掺合料混凝土的发展提供可靠保证。     

Entwurf und Ausführungsplanung der Stöbnitztalbrücke

Auf der Neubaustrecke Erfurt – Leipzig/Halle werden zurzeit einige Talbrücken realisiert, die einen neuen, ganzheitlich orientierten Entwurfsansatz verfolgen. Bei diesen integralen bzw. semi‐integralen Bauwerken sind die Überbauten monolithisch mit den Pfeilern und teilweise mit den Widerlagern verbunden. Sie können deshalb schlanker und mit stetigen Übergängen zwischen den Bauteilen ausgeführt werden. Durch den weitgehenden Verzicht auf Lager und Fugen und durch die robuste Bauweise besitzen integrale Bauwerke eine wesentlich längere Lebenserwartung als herkömmliche Talbrücken. Die Scherkondetalbrücke und die Gänsebachtalbrücke wurden bereits in vorherigen Ausgaben beschrieben. In diesem Beitrag wird über den Bau der Stöbnitztalbrücke berichtet, die als Sondervorschlag der ausführenden Baufirma realisiert wird. The Bridge over Stoebnitz Valley – a Bridge without Bearings on High‐Speed Railway Route Erfurt – Leipzig/Halle Currently some large valley bridges are under construction on high‐speed railway route Erfurt‐Leipzig/Halle. These bridges follow a new holistic design philosophy. The superstructures of those integral or semi‐integral bridges are rigidly connected to the abutments and the columns. Therefore, they are more slender than conventional bridges and the bridges are very robust and durable because of the omitting of bearings and dilatation joints. The bridges over Scherkonde valley and over Gaensebach valley were already described in previous issues. In this paper the construction of the bridge crossing Stoebnitz valley is reported. This bridge is being built as an alternate design of the contractor.     

Berücksichtigung von Viskoelastizität bei der Beurteilung von Zwangbeanspruchungen erhärtender Massenbetonbauteile

Der nachfolgende Aufsatz behandelt die Berechnung und Messung von hydratationsbedingten Zwangspannungen in massigen Betonbauteilen. Dabei wird auf das zeitveränderliche und viskoelastische Materialverhalten des Betons und dessen Berücksichtigung innerhalb eines numerischen Berechnungsverfahrens besonders eingegangen. Die vorgestellten Zusammenhänge werden anhand eines Dehnstabmodells mathematisch beschrieben und innerhalb eines FE‐Modells numerisch implementiert. Im Zuge des Betonierens einer Sohlplatte eines Schleusenbauwerks werden die Berechnungsergebnisse mit Messdaten für die Spannungsentwicklung verglichen und bewertet. Consideration of Viscoelasticity in Computation of Hydration induced Stresses in Massive Concrete Members The present document reports about the computation and measurement of hydration induced stresses in massive concrete structures. It focuses on the time dependent and viscoelastic material properties of concrete and their consideration within a numerical computation procedure. The presented relationships will be described mathematically by using a strain‐rod‐model and be implemented in a FEM‐Model. The computed results will be compared and evaluated by using measured stress data obtained during the casting of a lock's base slab.     

Computertomografische Untersuchung von Stahlfaserspritzbeton mit mehrdimensionalen Transferfunktionen

Der Verbundwerkstoff Stahlfaserbeton bzw. Stahlfaserspritzbeton (SFRSpC) findet in der Geotechnik eine breite Anwendung. Für die Modellierung des mechanischen Verhaltens ist das Wissen über die Verteilung und Ausrichtung der Fasern im Beton von entscheidender Bedeutung. In einer Bachelorarbeit wurden die Stahlfasern in Bohrkernproben mit Hilfe der Computertomografie (CT) am Österreichischen Gießerei‐Institut (ÖGI) sichtbar gemacht und die Orientierung jeder einzelnen Faser anhand der STL‐Schnittstelle und weiterer Software berechnet, statistisch ausgewertet und grafisch, ähnlich dem Schmidt'schen Netz, dargestellt. Dieses zeitaufwändige Verfahren wurde von VRVis durch ein Postprocessing automatisiert. Die Stahlfasern können bezüglich ihrer zwei Hauptwinkel in Echtzeit exploriert, klassifiziert und dabei visuell überwacht werden. Es bieten sich verschiedene Möglichkeiten der statistischen Auswertung an. Ein Richtungs‐Kugelhistogramm, ebenfalls dem Schmidt'schen Netz ähnlich, ermöglicht dem Anwender, die Richtungsverteilung der selektierten Stahlfasern auf einen Blick zu erkennen. Die Farbkodierung der Richtungen wird auch für die 3D‐Visualisierung der Stahlfasern übernommen, um die räumliche Erfassung der Richtungsverteilung im SFRSpC selbst zu erleichtern. Computertomographic Investigation of Steel Fibre Reinforced Sprayed Concrete using Multi‐Dimensional Transfer Functions The composite material steel fibre reinforced concrete or steel fibre reinforced sprayed concrete (SFRS) is widely used in geotechnics. For the modelling of the mechanical behaviour the knowledge of the distribution and orientation of the fibres in the concrete is of particular importance. For a bachelor thesis the steel fibres in drill cores were investigated by computed tomography (CT) at the Austrian Foundry Research Institute (ÖGI). The orientation of each fibre was calculated using a STL‐interface and further software tools. The results were statistically evaluated and graphically represented using Schmidt's net. This time consuming (expensive) method was automated by a post‐processing of VRVis. With that tool the steel fibres in the sample can be explored, classified and visually examined in real‐time regarding their orientation in two angles. Different possibilities of statistical evaluation can be implemented. A real‐time direction sphere histogram (DSH), comparable to Schmidt's net in 3D allows the user to recognise the distribution of orientations of the selected fibres at a glance. The colour‐coding of the different orientations is also used for the 3D‐volume‐view of the fibres, to easily identify the spatial distribution of orientations in the SFRS sample.