轴压荷载下混凝土碳化深度预测模型

为研究轴压荷载作用下混凝土的抗碳化性能,利用自主设计的装置,对普通混凝土以及掺量为30%的粉煤灰混凝土进行轴压荷载-碳化耦合试验。基于试验数据,建立了考虑多因素影响的混凝土碳化深度预测模型,定量地分析了不同应力比下轴压荷载对混凝土碳化深度的影响。结果表明：相同条件下,随着碳化龄期的增长,混凝土碳化深度也在增加,但增长速率会逐渐下降;不同应力比对混凝土抗碳化性能影响也不尽相同,应力比为0.3时混凝土的抗碳化性能最优,应力比为0.6时抗碳化性能最差;相同环境条件下粉煤灰混凝土的抗碳化性能普遍弱于普通混凝土;碳化模型预测值与试验值相对误差小于3%,二者较为吻合。该碳化模型可用于预测混凝土在轴压荷载作用下的碳化深度,为后续不同材料混凝土结构的寿命预测提供参考依据。     

粉煤灰混凝土二维、三维碳化及其叠加系数的研究

通过研究不同粉煤灰掺量(0%、15%、20%、40%、60%)下高性能混凝土的二维和三维碳化深度,建立二维和三维碳化的测试方法,提出二维和三维碳化的数学模型,定义二维和三维碳化的叠加效应系数,并给出二维和三维叠加效应系数的数学公式。试验表明,混凝土的二维、三维碳化与一维碳化相似,也是服从时间的指数函数,同时具有明显的叠加效应;早期碳化时,二维叠加系数能到4.0以上,三维叠加系数能到6.0以上;碳化至28d(相当于自然碳化50年)时,二维叠加系数能到2.0以上,三维叠加系数能到4.0以上;叠加系数服从经时衰减函数。     

混凝土二维、三维碳化的研究

研究了不同水灰比（0．3、0．35和0．4）,不同粉煤灰掺量（0,15％,20％,40％,60％）下混凝土二维和三维碳化深度;建立了二维和三维碳化的测试方法;提出了二维和三维碳化的数学模型。试验表明。混凝土的二维、三维碳化深度和一维碳化相似．也服从时间t的指数函数;水灰比对二维碳化的影响最大,一维其次,三维最小;粉煤灰掺量小于15％时,其对三维的影响最大,二维其次。一维最小;粉煤灰掺量大于15％时,掺量对二维、三维碳化的影响和一维碳化影响相近。混凝土二维和三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。     

再生陶瓷粗骨料混凝土碳化深度预测模型试验研究

基于C45强度混凝土,以再生陶瓷粗骨料按照不同质量配合比替代天然粗骨料,配制再生陶瓷混凝土(RCAC)试块进行碳化深度试验。试验表明:标准环境下,碳化深度总趋势随陶瓷粗骨料掺量的增加而增加;以一维碳化深度为基准,二维碳化深度约为其1.7倍、三维碳化深度约为其2.6倍;浇筑面的碳化深度比侧面深约1 mm;基于碳化深度试验,提出了再生陶瓷粗骨料混凝土碳化深度预测模型,计算结果与试验数据吻合较好。     

考虑弯拉荷载损伤的混凝土碳化性能试验研究

利用自行设计研制的长期弯曲持载装置,以不同应力水平下的弯拉荷载为基准,对不同粉煤灰掺量的钢筋混凝土试块进行受荷状态下的快速碳化试验,探讨粉煤灰掺量、弯拉荷载等因素对钢筋混凝土碳化性能的影响。研究结果表明:钢筋抑制了混凝土的碳化,且这种影响随碳化时间增大而减弱;粉煤灰掺量越大,混凝土碳化越严重,粉煤灰掺量和混凝土碳化深度符合线性关系;弯拉荷载越大,混凝土抗碳化能力越差,在荷载为40%～60%极限弯曲荷载时最明显,弯拉应力影响系数和弯拉荷载应力水平符合指数关系。     

弯曲荷载作用下硫酸钙晶须混凝土碳化研究

钢筋混凝土桥梁在服役期间,梁体受荷载作用可能会产生开裂,这种开裂会使外界环境的侵蚀作用更加严重。文章开展弯曲荷载作用下硫酸钙晶须混凝土的碳化试验研究,分析加载级别、硫酸钙晶须掺量对混凝土碳化速率的影响。试验结果表明：掺加硫酸钙晶须的混凝土抵抗碳化的能力比普通混凝土有明显提升;随着晶须掺量的增加,混凝土抵抗碳化的能力有所下降;弯曲荷载作用下,试件受压区碳化深度明显小于受拉区碳化深度,并随着弯曲荷载的增加,差距更为显著;基于硫酸钙晶须在混凝土中的荷载分担作用和弯曲荷载作用下混凝土梁截面的受力特性,考虑应力在截面上的不均匀分布,建立弯曲荷载作用下硫酸钙晶须混凝土的碳化计算公式。     

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。     

混凝土暴露于自然环境的介质渗透性演变规律研究

将不同水胶比(0.38、0.42、0.46和0.50)和不同粉煤灰掺量(0%、12.5%、25.0%和37.5%)的7组混凝土试件暴露于自然环境中,研究了碳化深度和电通量等介质渗透性能随暴露时间的演变规律.结果表明:D=atb表达式能很好的表征暴露于自然环境中混凝土碳化深度随暴露时间的变化规律,Qt=Q0(t0/t)m公式能很好的描述暴露于自然环境中混凝士的电通量随暴露时间的变化规律;随着水胶比的增加,暴露于自然环境下混凝土的碳化深度和电通量均逐渐增大;而随着粉煤灰掺量的提高,碳化深度逐渐增加,电通量却逐渐降低;水胶比不会影响混凝土碳化和电通量随暴露时间的变化速率,粉煤灰却减缓了后期碳化发展速率,加快了电通量随时间的变化速率.     

粉煤灰混凝土二维和三维碳化研究

本文首先建立了2D和3D碳化测试方法,在此基础上系统研究了粉煤灰混凝土在加速碳化试验中2D和3D碳化深度的依时变化规律,探讨了粉煤灰掺量(0%、10%、20%、40%、60%)、粉煤灰种类(Ⅰ级、Ⅱ级)、水胶质量比(0.3,0.35,0.4)、胶凝材料用量(458,380kg/m3)、养护龄期(28,90d)5个重要因素对粉煤灰混凝土2D和3D碳化深度的影响规律。另外,还将2D和3D碳化试验结果与同条件下1D碳化进行了定量比较,发现2D和3D碳化明显存在交互作用,为量化该交互作用提出了2D和3D碳化交互系数概念,并给出了2D和3D碳化交互系数随时间变化的数学表达式。以期为准确预测实际混凝土结构在真实状态下碳化寿命提供科学依据。     

混凝土应力状态对碳化深度的影响

为考虑混凝土应力状态对碳化深度的影响,在混凝土碳化深度模型中增加了应力影响系数。利用已有文献的试验数据,进一步研究了应力影响系数随混凝土应力比变化的规律,并分别建立了应力影响系数随混凝土拉、压应力比变化的计算式。将建立的应力影响系数计算式与既有的3组典型计算式进行了对比,结果表明,建立的应力影响系数计算式较合理,具有较高的预测精度。对规范中的应力影响系数计算式进行了评价,结果表明,在混凝土拉应力状态下,应力影响系数取值偏于不安全;相反,在混凝土压应力状态下,取值偏于保守,因此可将文中所提计算式作为规范中应力影响系数的修正式。     

应力作用下混凝土碳化深度预测模型

研究了应力对混凝土气渗系数和CO2扩散系数的影响,建立了气渗系数与CO2扩散系数的相关性.以Fick第一定律推导的碳化深度模型为基础,建立了基于气渗系数的应力作用下混凝土碳化深度预测模型--CDep-GPL模型,并对模型进行了验证.结果表明:混凝土碳化深度的模型预测值与试验值吻合较好,该模型可用于预测应力作用下混凝土的碳化深度.     

基于碳化机理的混凝土碳化深度实用数学模型

基于混凝土碳化机理，建立了水灰比、水泥用量等混凝土碳化主要影响因素与理论模型中有效扩散系数Ｄｃｅ及单位体积混凝土的ＣＯ２吸收量ｍ０之间的定量关系，推导得出一个有充分理论基础的混凝土碳化深度实用数学模型。经用试验结果验证表明，数学模型合理、准确、实用。     

Carbonation depth prediction of fly ash concrete subjected to 2-and 3-dimensional CO2 attack

Based on accelerated carbonation test, 1D, 2D and 3D carbonation of high performance concrete with different fly ash contents (0%, 15%, 20%, 40%, 60%) were studied. The interaction coefficients of 2D and 3D carbonation are defined. The time-dependent coefficient n of carbon dioxide diffusion and the interaction coefficients K of 2D and 3D carbonation are analyzed. The mathematical model which includes n and K is deduced. The experiments indicate that 2D and 3D carbonation have obvious interaction. Interaction coefficients obey the attenuation function through time t. The mathematical model of 2D and 3D carbonation life prediction based on Fick scattering law can be solved by Fourier expansion. The life prediction of concrete of Sutong Bridge beam shows that the 1D, 2D, 3D carbonation prediction life are 1595 a, 882 a and 758 a, respectively, 2D and 3D carbonation life predicted are reduced clearly. __________ Translated from Journal of Southeast University (Natural Science Edition), 2007, 37(4): 645–650 [译自: 东南大学学报(自然科学版)]     

冻融循环作用下粉煤灰混凝土碳化规律研究

研究不同粉煤灰掺量(0%、20%、40%、60%)下高性能混凝土经快速冻融试验后的碳化现象;定义冻融循环作用下混凝土碳化判定新准则;采用图像处理技术定量分析不同粉煤灰掺量、不同冻融破坏程度对碳化的影响规律。试验表明:经冻融破坏后混凝土碳化现象和传统碳化现象有所不同,碳化深度测试法已不能表征其新特征,而碳化面积法能较好阐述混凝土冻融破坏后的碳化规律;冻融破坏后的碳化面积与粉煤灰掺量呈二次抛物线关系;碳化面积与冻融破坏程度服呈线性相关;混凝土冻融循环作用下的碳化研究对冻融地区混凝土结构耐久性和寿命预测具有现实意义。     

引气混凝土的抗碳化性能研究

分别研究了不同浆骨比、含气量和水胶比情况下,掺入粉煤灰后高耐久性混凝土的抗碳化性能和抗氯离子渗透性能。研究结果表明:碳化深度随粉煤灰掺量的增加而增大;氯离子扩散系数随粉煤灰掺量的增加而减小,当粉煤灰掺量超过一定掺量时氯离子扩散系数又随粉煤灰掺量的增加而增加。碳化深度、氯离子扩散系数随含气量增加而减小,而当含气量大于4%时,碳化深度、氯离子扩散系数又随含气量的增加而增大;碳化深度、氯离子扩散系数随浆骨比(32.5/67.5至37.5/62.5)的增大而增大;水胶比越小的抗碳化性能越好、氯离子扩散系数越小。     

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%。