混凝土碳化深度预测模型的比对与分析

分析混凝土碳化机理和影响因素,总结混凝土碳化深度的多种预测模型,并根据工程实例对碳化模型进行比对和分析.经工程实例验证,得出在一般气候条件下,内陆地区的普通工业建筑采用基于混凝土抗压强度的混凝土碳化深度预测模型,进行预测其碳化深度较为适合.     

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.     

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.     

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.     

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。     

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.     

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．     

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.     

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。     

基于BP网络的混凝土碳化研究

运用改进的BP算法,建立了3 5 1(输入层为3个神经元,隐含层为5个神经元,输出层为1个神经元)混凝土碳化深度BP网络计算模型·计算模型以水灰比、单位水泥用量及砂率为输入,以碳化深度为输出,计算结果与试验结果符合较好·同时,运用改进的BP算法,建立了3 5 1(输入层为3个神经元,隐含层为5个神经元,输出层为1个神经元)混凝土碳化深度BP网络预测模型·预测模型以水灰比、单位水泥用量及混凝土暴露时间为输入,预测模型之一以暴露20年的混凝土碳化深度为输出,预测模型之二以暴露30年的混凝土碳化深度为输出,预测结果均较为理想·     

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.     

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．     

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%。     

基于Monte-Carlo的地铁混凝土碳化环境区划研究

为了对我国不同地区地铁混凝土结构所处的碳化环境进行区划,选择已有碳化模型作为地铁混凝土碳化深度预测模型,通过对南京地铁一号线混凝土结构碳化环境和碳化情况的现场测试,以实测数据验证了已有碳化模型的适用性。根据不同地区地铁隧道的环境参数,采用蒙特卡洛法对国内30个城市地铁混凝土碳化寿命进行了分析预测,并以失效概率等于10%为条件,完成了地铁混凝土碳化环境区划。研究结果表明,华北地区地铁混凝土碳化情况较为严重,碳化寿命低于70年,而西南地区碳化现象较轻,碳化寿命大于120年。     

机制砂掺量对自密实轻骨料混凝土碳化性能的影响机理

为探究机制砂掺量对自密实轻骨料混凝土碳化性能的影响及其变化规律,采用固定砂石体积法和改进的全计算法配制了5组机制砂掺量(0、30%、60%、80%、100%)的自密实轻骨料混凝土,并与2组机制砂掺量(0、100%)的自密实混凝土对比,测试了各龄期下混凝土的碳化深度,并通过扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM)对比研究了自密实轻骨料混凝土和机制砂自密实轻骨料混凝土碳化前后的微观结构。结果表明：随着龄期的增长,混凝土碳化深度不断增加,但碳化速率前期较大,后期较小;机制砂的掺入能够细化孔结构,提高硬化浆体和骨料过渡界面区的密实度,轻骨料特有的内养护机制能够改善骨料水泥石过渡区界面结构,均可提高混凝土的碳化性能。最后,得到了关于机制砂掺量的自密实轻骨料混凝土碳化深度预测模型,可为机制砂自密实轻骨料混凝土耐久性预测提供参考。     

混凝土碳化深度随时间和水灰比变化规律的试验研究

混凝土中的碳化问题是混凝土钢筋锈蚀的关键,造成混凝土破坏的主要原因,也是影响混凝土耐久性的主要因素。近年来,混凝土的碳化问题越来越受到重视。本文根据混凝土碳化的机理及模型,加大混合料的掺量范固和水灰此的变化范围,进行了系列试验,探讨了混凝土碳化深度随时间的变化规律及随水灰比的变化规律。     

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.     

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。     

混凝土综合碳化速率系数模型与服役寿命分析

为准确分析混凝土结构的碳化耐久性,提出了综合碳化速率系数的基本模型。通过综合考虑环境因素、二氧化碳的扩散系数随时间衰减特性及材料配合比参数等,收集标准实验条件下混凝土配合比参数与碳化速率系数数据,基于相关系数法和最小二乘法建立了混凝土标准碳化速率系数的多因素预测模型,并据此建立了基于综合碳化速率系数的混凝土碳化耐久性服役寿命预测方法。     

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。