基于混凝土损伤的碳化深度预测模型的设想

阐述了混凝土碳化的机理和影响混凝土碳化的因素,对几种碳化深度预测模型进行了评述.提出了应用损伤力学建立混凝土碳化深度预测模型的设想.论述了利用损伤力学进行混凝土碳化分析的合理性和解决问题的途径.     

某在建桥梁钢筋混凝土构件碳化耐久性预测

为预测某在建预应力混凝土梁桥的钢筋混凝土构件的碳化耐久性,需确定适合本地区混凝土碳化深度预测模型.结合2座有一定环境和地域代表性的在役混凝土桥梁的碳化深度实测数据,探讨常用的6个混凝土碳化深度预测模型在本地区的适用性,然后利用所确定的混凝土碳化预测模型对某在建大跨径双薄壁高墩曲线连续刚构桥的钢筋混凝土承台和主墩的混凝土碳化耐久性进行分析.计算结果表明,采用基于混凝土抗压强度标准值作为主要参数的混凝土碳化深度预测模型与在役桥梁碳化深度实测数据较吻合,推荐采用该模型进行本地区混凝土桥梁构件碳化耐久性分析;所分析的在建桥梁的钢筋混凝土承台和主墩的混凝土碳化耐久性满足桥梁设计年限要求.     

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.     

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.     

浅析混凝土短期深度碳化的原因及预防措施

混凝土碳化是影响其耐久性的重要原因,短期深度碳化大大降低了混凝土的耐久性。本文通过对某工程短期混凝土深度碳化现象,分析碳化原因从而找到解决的办法,以提高混凝土的质量。     

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.     

既有钢筋混凝土桥梁碳化可靠度评估方法

讨论了钢筋混凝土结构的混凝土碳化机理及碳化深度模型,给出了适合于既有钢筋混凝土桥梁可靠度分析的混凝土碳化深度表达式．以混凝土碳化至钢筋表面作为结构的耐久性失效极限状态,建立了以现时刻为分析时间起点的混凝土碳化可靠度分析及剩余碳化寿命预测模型,并研究了其实用近似计算方法．以一座实际钢筋混凝土桥梁为例,对其碳化可靠度及剩余碳化寿命进行评估,为该桥的维修加固决策提供参考依据．     

近海大气环境下RC结构钢筋锈蚀程度预测

钢筋锈蚀是影响近海大气环境下RC结构使用寿命的重要因素之一。为研究近海大气环境下混凝土碳化与氯离子侵蚀双重作用对钢筋锈蚀的影响,对沿海地区不同龄期钢筋混凝土结构进行了工程实测,包括混凝土抗压强度、碳化深度、钢筋表面氯离子浓度及锈蚀深度。基于实测结果,拟合得到了混凝土碳化深度与抗压强度间的关系模型,建立了同时考虑混凝土碳化深度与钢筋表面氯离子浓度的钢筋锈蚀深度预测模型。在此基础上,利用Abaqus分析软件对不同龄期、轴压比的RC框架柱进行了损伤塑性分析,得到了锈蚀RC框架柱抗震性能随服役龄期与轴压比的变化规律。     

钢筋混凝土桥梁实用碳化模型

一般大气环境下,混凝土碳化是钢筋锈蚀的前提条件,也是衡量混凝土材料耐久性能的一个重要指标,然而,由于实测碳化深度存在较大的离散性,为准确预测带来很大困难.本文基于混凝土成熟度理论和混凝土强度发展模型,结合在役钢筋混凝土桥梁的历史检测数据,对目前混凝土碳化预测模型进行评估,选取合理的模型类型和参数,建立了钢筋混凝土桥梁实用碳化模型.通过与实际桥梁典型部位的碳化数据对比,表明模型计算结果符合实际桥梁碳化检测结果.     

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。     

混凝土碳化的随机模型

在分析影响混凝土碳化因素的基础上，依据工程现场实测和实验室试验数据建立了碳化速度系数的概率模型，经检验皆服从正态分布，依此推荐了随机过程模型，为碳化深度的预测提供了一条可靠途径．     

复合助剂改性混凝土的碳化性能

采用正交试验方法,研究了水胶比、胶粉掺量、硅粉掺量以及消泡剂掺量对混凝土碳化性能的影响规律。结果表明:水胶比、胶粉掺量、硅粉掺量以及消泡剂掺量4个因素对混凝土的碳化性能影响的主次顺序是胶粉掺量最大,消泡剂掺量次之,水胶比第三,硅粉掺量最小;胶粉掺量对混凝土碳化的影响存在两个拐点,4%时混凝土的抗碳化性最差,8%时抗碳化性最好;随着消泡剂掺量的增加,碳化深度逐渐减小。最后,通过试验数据分析和查阅文献取值建立复合助剂改性混凝土的碳化模型,经游程检验,在显著性水平a=0.05下其相关关系显著。     

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。     

环保型裂缝修复材料对混凝土抗碳化性能的影响

混凝土碳化会导致混凝土中的钢筋脱钝,从而引起钢筋锈蚀,最终影响到混凝土结构的耐久性。该文对环保型裂缝修复材料处理试件进行了抗碳化性能试验。试验结果表明：相比普通混凝土试件,ECRM处理后试件的碳化深度减小,且混凝土碳化速率提前出现下降趋势,ECRM能有效增强混凝土的抗碳化能力。     

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%。     

细观层面的混凝土碳化过程数值模拟

为在细观层面上研究混凝土碳化问题,首先建立了基于积累分布函数的三维球形骨料生成方法,分析了随机性对模拟结果的影响,对骨料最大粒径、最小粒径和体积分数的选取原则进行了讨论.建立了简化的混凝土碳化数值模型,分析了骨料对宏观层面混凝土碳化行为的影响.结果表明,骨料的稀释效应和扭曲效应将降低混凝土的碳化深度;骨料在水泥浆中的非均匀分布将导致宏观上混凝土碳化深度的非均匀性.     

测试混凝土孔溶液的pH值研究混凝土的碳化性能

设计了单掺30%粉煤灰、单掺30%矿渣微粉、复掺粉煤灰和矿渣微粉总量为30%以及不加矿物掺合料的普通混凝土试件,运用混凝土孔溶液的表观pH值测试法对上述混凝土的碳化性能进行研究,并与酚酞溶液测试结果进行对比.研究表明,pH值测试法是一种能反映混凝土抗碳化能力的可靠测试方法.混凝土抗碳化能力越高,混凝土表层的pH值越大,该值在混凝土内部恒定时的深度越小.结合两种测试方法可将碳化混凝土内部分为完全碳化区、部分碳化区和未碳化区,两种测试方法得出的完全碳化区深度基本相等,部分碳化区深度约为完全碳化区深度的2倍.在钢筋混凝土抗碳化性能设计中,要求部分碳化区深度不允许超过混凝土保护层厚度更为科学.     

混凝土碳化深度的贝叶斯自回归预测分析

总结和分析了影响混凝土碳化的主要因素及碳化深度计算模型,讨论了参数随机性及不确定性对碳化深度预测计算结果的影响.根据贝叶斯分析的基本原理,研究了混凝土碳化深度预测的贝叶斯自回归方法.该方法根据马尔可夫链(Markov Chain)的概率密度演化,利用吉布斯(Gibbs)抽样及蒙特卡洛(Monte Carlo)数值模拟,建立了混凝土碳化深度的随时贝叶斯自回归模型.该模型形式简单,收敛性好,且具有较高的预测精度.利用该方法和实测的碳化深度结果,建立自回归模型,可以对混凝土碳化深度进行更新预测.