酸雨环境下粉煤灰混凝土中性化深度的灰关联分析

随着全球经济的高速发展,酸雨现象已经越来越严重,大量的混凝土建筑物遭受酸雨侵蚀,性能劣化明显.本文根据我国酸雨的成分及特点,开展了粉煤灰混凝土模拟酸雨侵蚀试验,并研究了酸雨环境下水胶比、粉煤灰掺量、pH值和SO_4~(2-)离子浓度这四个指标对粉煤灰混凝土中性化深度的影响,最后采用灰关联法分析了各因素对中性化深度的影响程度.     

应力状态对RC梁混凝土碳化损伤及承载力的影响

为研究应力状态对钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)梁碳化损伤及承载力的影响规律,制作了7根RC梁进行加速碳化环境与荷载耦合作用试验研究。将RC梁放入环境箱中,进行三点弯曲静力持荷条件下的7 d、14 d、28 d加速碳化试验,得到不同持荷时间下的RC梁受拉、受压不同区域的混凝土碳化深度,进一步开展加速碳化作用、加速碳化与荷载耦合作用后的RC梁三点弯曲试验,探讨应力状态时碳化深度对RC梁极限承载力的影响机制。结果表明:通过对RC梁受压、受拉区的混凝土碳化深度分析,发现压应力状态会抑制碳化反应的进行,而拉应力状态会促进碳化反应的进行,28 d后受拉区混凝土碳化深度比受压区增加了34.7%。混凝土碳化损伤导致抗压强度降低、钢筋锈蚀影响了试验梁的极限承载力,加速碳化作用28 d后RC梁的极限承载力下降了10.7%,加速碳化与荷载耦合作用28 d后RC梁的极限承载力下降了14.9%。     

酸-应力耦合作用下抗滑桩性能试验

抗滑桩是广泛用于滑坡治理的工程建筑物,其耐久性是影响抗滑桩使用寿命的重要因素.通过悬臂抗滑桩在酸一应力耦合作用下的室内模型试验,连续观测桩身位移变化,测试混凝土受腐蚀后的强度和中性化深度.分析结果显示,在酸-应力耦合作用下,抗滑桩桩身混凝土强度不断劣化,桩身位移不断增大,混凝土中性化深度与时间的平方根成线性关系.     

反复荷载下碳化混凝土力学性能及本构关系研究

为研究碳化对反复荷载下混凝土力学性能及本构关系的影响,本文通过碳化混凝土棱柱体试件单调及反复荷载试验,得到各试件应力应变曲线及骨架曲线,考虑到碳化混凝土构件的截面尺寸效应,从混凝土碳化率的角度对比分析了单调及反复荷载下碳化对试件破坏形态、混凝土强度、弹性模量、峰值应变及极限应变的影响.试验表明:随着反复荷载下碳化混凝土内部损伤的积累,其应力应变曲线下降段比单调荷载下的更为陡峭,破坏较为突然,反复荷载碳化混凝土延性变差;反复荷载下随着碳化率的增加,混凝土碳化后的峰值应变有所降低,但变化不大;而峰值应力均有所提高,极限应变均有所降低.根据试验结果引入与碳化率相关的下降段参数修正系数建立了碳化混凝土反复荷载作用下应力-应变本构关系,通过与试验对比分析表明本文确定的本构关系与试验结果较为吻合.     

受力状态下混凝土试件碳化试验研究

为了研究混凝土桥梁的碳化规律,采用加速碳化试验方法,进行了碳化环境下受力状态混凝土试件的耐久性试验,分析了碳化混凝土的退化机理和规律.结果表明:拉、压应力分别加快和减缓了混凝土碳化的速率,且应力变化越大,碳化速率的改变就越大;桥梁常用C50强度混凝土的碳化深度远小于低强度混凝土,但C50强度混凝土受拉时的相对碳化深度大于低强度混凝土.根据试验结果修正了现有混凝土碳化深度预测模型中的工作应力影响系数.当混凝土桥梁的裂缝宽度满足规范要求时,裂缝对混凝土碳化的影响很小;预应力混凝土桥梁的耐久性能优于钢筋混凝土桥梁.     

考虑应力状态的二维混凝土碳化过程数值模拟

混凝土碳化过程的数值模拟为研究碳化机理、碳化影响因素、碳化过程与力的耦合作用等提供了新的定量分析工具.为定量分析应力状态对混凝土截面角部碳化发展的影响,建立了混凝土碳化过程的2维数值计算模型,使得混凝土组分、应力状态等影响可以得到定量考虑,并模拟应力状态下混凝土构件角部的碳化过程.详细介绍了这一模型的数值计算实现过程,研究了网格尺寸及时间步长对数值计算结果的影响.该模型数值计算结果与快速碳化试验和长期暴露碳化试验结果的对比验证了模型计算结果的准确性.最后,对某混凝土构件的角部混凝土碳化过程进行了数值分析.结果表明,混凝土截面角部双向碳化作用以及拉应力状态均会加速混凝土碳化,角部是整个构件截面碳化发展最为迅速的部位,其耐久性应当予以考虑.     

湖南省中部地区酸雨对混凝土耐久性的影响

近年来我国大气污染造成的酸雨危害日益严重,对环境造成了不可忽视的影响。本项目分析湖南省中部地区酸雨酸度、成分、降雨量的变化趋势,基于酸雨对混凝土的腐蚀机理,通过模拟酸雨腐蚀的实验方法,研究酸雨对湖南省中部地区混凝土耐久性的危害程度并提出有效的防护措施。试验研究表明：酸雨对混凝土的影响是不容忽视的。混凝土在酸雨的影响下主要发生一般的酸类腐蚀、硫酸盐腐蚀、软水腐蚀和混凝土的碳化作用等,使得混凝土表面生成薄膜,出现损伤,力学性能劣化和中性化,很大程度上影响了混凝土的耐久性。经过试验得出混凝土的抗压性能明显降低。为了减轻和避免工程实际中由于酸雨的危害产生的不良影响,防治混凝土受酸雨侵蚀显得尤为重要。     

应力状态下混凝土的碳化试验研究

进行了碳化环境下预应力混凝土试件的耐久性试验研究，阐述了在应力和碳化共同作用下的混凝土结构破损机理及规律．试件为无应力、弯曲受拉和直接受压的应力状态，采用加速碳化的试验方案．分别引进kws和χσ反映碳化深度与混凝土质量、强度和应力水平的关系，建立了应力状态下的混凝土碳化深度的多因素预测模型．结果表明：拉、压应力分别加快和减缓了混凝土的碳化速率，且应力越大；碳化速率的改变越大；χσ可以反映碳化速率的变化趋势．施加预应力能够控制混凝土裂缝的发展、消除或限制裂缝的宽度，因此，预应力混凝土结构的耐久性比普通混凝土结构的耐久性更好．     

弯拉应力作用下粉煤灰混凝土的1D和2D碳化

首先建立了弯拉应力作用下混凝土的1D和2D碳化测试方法,在此基础上系统研究了粉煤灰混凝土在弯拉应力水平分别为0.0,0.20,0.35,0.50,0.65,0.80作用下1D和2D碳化深度的依时变化规律,并探讨了粉煤灰掺量(0%,10%,20%,40%,60%,质量分数)、粉煤灰种类(Ⅰ,Ⅱ级)、水胶比(0.3,0.35,0.4,质量比)、胶凝材料用量(458,380 kg/m3)、养护龄期(28,90 d) 5个重要因素对处于弯曲应力状态下的粉煤灰混凝土1D和2D碳化深度的影响规律.另外,还将不同弯拉应力水平(σS)下的碳化试验结果与同条件下无应力状态下的碳化进行了定量比较,发现弯拉应力水平对碳化存在明显的加速作用,为量化该交互作用提出了应力加速因子(KσS)概念,研究表明KσS随σS的增加而变大,符合指数函数KσS=1 kσCS.     

弯拉应力下粉煤灰混凝土的多维碳化及寿命预测模型

首先建立了弯拉应力作用下混凝土的多维碳化测试方法,在此基础上系统研究了粉煤灰混凝土在弯拉应力水平分别为0,0.20,0.35,0.50,0.65,0.80作用下多维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)、水胶比(0.3、0.35、0.4)、胶凝材料用量(458,380 kg/m3)、养护龄期(28,90d)五个重要因素对处于弯曲应力状态下的粉煤灰混凝土多维碳化深度的影响规律.另外,还将不同弯拉应力水平(σs)下的碳化实验结果与同条件下无应力状态下的碳化进行了定量比较,发现弯拉应力水平对碳化存在明显的加速作用,为量化该交互作用提出了应力加速因子(Kσs)概念,研究表明Kσs随σs的增加而变大,符合指数函数Kσs=1 k(σs)c.最后,还初步建立了综合考虑应力、碳化维数、养护龄期、粉煤灰种类及掺量、水胶比和胶结材用量等重要影响因素的多因素碳化寿命预测模型.上述研究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.     

基于快速碳化试验的混凝土箱梁碳化研究

为研究混凝土箱梁在不同CO₂浓度和反应时间作用下的碳化问题,制作了一组混凝土箱梁模型,将10%、20%两种浓度和14d、28d碳化时间组合出4种工况进行了快速碳化试验研究。结果表明,外角部的反应速率与一维碳化的速率比值约为1.56,略高于理论值;通过比较各工况下的碳化程度得出,当CO₂浓度从10%增大20%时,碳化深度增长倍数约为1.2;反应时间从14d增大到28d时,碳化深度增长倍数约为1.32,表明在快速碳化试验中,时间对碳化深度的影响大于浓度的影响。随着反应时间的增加,各测点碳化系数均有所下降,表明碳化速率随着反应的进行而减小;随着CO₂浓度的升高,碳化系数趋于稳定。     

III级粉煤灰与镁渣耦合对C30混凝土碳化的影响研究

为有效和充分利用Ⅲ级粉煤灰与镁渣,以常用强度等级C30混凝土为研究对象,Ⅲ级粉煤灰取代率和镁渣掺量为因素,设计混合均匀试验方案U₁₂(6,4),试验研究二因素耦合条件下混凝土的碳化规律。应用最小二乘法拟合,建立了混凝土碳化深度与粉煤灰取代率、镁渣掺量的非线性关系模型。因素效应分析表明：影响混凝土碳化的主要因素是粉煤灰取代率,其次是镁渣掺量;Ⅲ级粉煤灰取代率的碳化效应为正效应,镁渣掺量不大于33.8%时为负效应,粉煤灰与镁渣的耦合效应为负效应;镁渣能提高混凝土的抗碳化能力,与粉煤灰耦合有利于抑制混凝土的碳化。     

泵送混凝土的碳化试验研究

通过实验室试验和实际工程中应用,找出了泵送混凝土碳化的影响因素,确定了施工抑制措施,总结出了不同龄期泵送混凝土的合理碳化深度值,对保证泵送混凝土的耐久性和建筑物的合理使用寿命有长远的经济效益和社会效益。     

Ⅲ级粉煤灰与镁渣耦合对C30混凝土碳化的影响研究

为有效和充分利用Ⅲ级粉煤灰与镁渣,以常用强度等级C30混凝土为研究对象,Ⅲ级粉煤灰取代率和镁渣掺量为因素,设计混合均匀试验方案U12(6,4),试验研究二因素耦合条件下混凝土的碳化规律。应用最小二乘法拟合,建立了混凝土碳化深度与粉煤灰取代率、镁渣掺量的非线性关系模型。因素效应分析表明:影响混凝土碳化的主要因素是粉煤灰取代率,其次是镁渣掺量;Ⅲ级粉煤灰取代率的碳化效应为正效应,镁渣掺量不大于33.8%时为负效应,粉煤灰与镁渣的耦合效应为负效应;镁渣能提高混凝土的抗碳化能力,与粉煤灰耦合有利于抑制混凝土的碳化。     

上海地铁地下连续墙混凝土碳化深度预测模型

为了得到针对地下连续墙的碳化深度预测模型,对现场取制试件进行了快速碳化试验.试件取自建成已10年之久的上海地铁一号线,试验分别在CO2为20%,30%两种质量分数下进行.利用Matlab对试验数据进行回归得到了三种地下连续墙碳化深度预测模型:随时间以及CO2质量分数变化的预测模型;随混凝土抗压强度变化的预测模型;考虑碳化龄期和混凝土抗压强度变化的预测模型.分析表明,所得碳化深度预测模型有其可靠性和实用性.     

基于灰色建模的再生混凝土碳化深度预测研究

在现有试验研究成果基础上,采用灰色模型,考虑水灰比、水泥用量和矿物掺和料三种因素,对再生混凝土碳化深度建模研究。研究表明灰色模型可以用于再生混凝土碳化深度预测;新陈代谢模型预测准确性最好。制作同条件碳化试件,获取碳化深度实测数据,采用灰色模型预测碳化深度,是一种实用的再生混凝土碳化深度预测方法。     

硫酸铵腐蚀环境下的混凝土碳化深度试验研究与应用

硫酸盐腐蚀是影响混凝土结构耐久性能的重要化学劣化因子之一。以赣南离子型稀土开采残留硫酸铵的环境问题为背景,通过实验室快速碳化试验研究硫酸铵溶液浓度对混凝土碳化深度的影响规律。结果表明:硫酸铵溶液浓度越大,相同强度等级的混凝土在相同碳化龄期的碳化深度与碳化速率越大。根据试验结果建立了硫酸铵腐蚀环境下混凝土碳化深度预测模型,对该环境下混凝土最小保护层厚度取值提出了建议。     

粉煤灰混凝土碳化试验研究

随着环境的恶化,空气中的CO_2浓度越来越高,混凝土碳化现象越来越严重,导致混凝土耐久性不断下降,造成巨大的经济损失。通过快速碳化试验,研究了水胶比、水泥用量和粉煤灰掺量这三个指标对粉煤灰混凝土碳化深度的影响,并采用灰关联法分析了三个因素对碳化深度的影响程度。结果表明:随着水胶比和粉煤灰掺量的增大,碳化深度增大;一般情况下,水泥用量越多,碳化深度越小;在混凝土碳化过程中,粉煤灰掺量对碳化深度的影响最大。     

提升粉煤灰混凝土抗碳化性能试验研究

为提升大掺量粉煤灰混凝土的抗碳化性能,提出了一种预碳化再碱化的养护处理方法.采用快速碳化试验,对普通混凝土和质量分数为20%、30%和40%的粉煤灰混凝土进行了碳化3、7、14、28 d的碳化深度测试,对比分析了不同养护方法对粉煤灰混凝土抗碳化能力的影响.结果表明:粉煤灰混凝土的碳化深度随着碳化时间和粉煤灰掺量的增加而增加;与延长养护时间和水养护一样,提出的碳化试验之前预碳化再碱化养护处理可以有效地降低混凝土的碳化深度.对于质量分数为30%的粉煤灰混凝土,预碳化1 d再碱化1 d处理后的抗碳化能力与标准养护下的普通混凝土相当.对于普通混凝土,预碳化3 d再碱化1 d,提升抗碳化能力的效果最佳.     

不同矿物掺合料对轻骨料混凝土抗碳化性能的影响

利用Ⅱ级粉煤灰、超细粉煤灰、磨细矿粉以及钢渣粉等量取代水泥,制备了轻骨料混凝土．并采用加速碳化试验和混凝土孔溶液pH值测试技术,研究了其碳化特性,分析了不同矿物掺合料对轻骨料混凝土抗碳化性能的影响机制．研究结果表明,掺II级粉煤灰和钢渣粉的试样各龄期碳化深度均高于基准样,且不同深度处的混凝土孔溶液pH值也低于基准样;而...