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混凝土碳化深度模型及其影响因素研究

李洋  
【摘要】:混凝土结构的耐久性问题日益凸显,越来越受到重视。混凝土碳化是耐久性研究的一个重要分支,由碳化引起的结构破坏损害不可估量。混凝土碳化指空气中的二氧化碳等酸性气体与混凝土内的可碳化物质发生反应,致使混凝土内的结构组成发生改变的现象。混凝土碳化会影响混凝土保护层的功能,给结构带来严重的安全隐患。因此,混凝土碳化问题始终是重点研究课题。本论文依据《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》(GB/T 50082—2009)进行混凝土快速碳化试验,对混凝土碳化的主要影响因素—水泥用量、水灰比、粉煤灰掺量、环境温度、相对湿度展开研究,对上述影响因素与混凝土碳化的关系进行探讨。结果表明:对于混凝土自身影响因素,水灰比和粉煤灰掺量越大,混凝土越容易碳化,相反地,增加水泥用量会抑制混凝土碳化。研究水灰比和水泥用量的综合影响可知,占主导地位的是水灰比。对于环境影响因素,在本文研究范围内,温度越高,加快混凝土碳化,相对湿度越大,混凝土不易碳化。本文在前人研究的基础上,以混凝土快速碳化试验的试验结果计算出上述因素对混凝土碳化的影响系数,建立考虑水泥用量、水灰比、粉煤灰掺量、环境温度、相对湿度的混凝土碳化深度预测模型。通过参数转换,用大型通用有限元分析软件ANSYS热分析模块建立模型,提出合理的假设条件,对混凝土碳化过程进行数值模拟,用模拟结果和实例对混凝土碳化深度预测模型进行验证。仅由单一因素建立的模型具有局限性,而且现有预测模型对环境影响因素的研究较少。本文建立的碳化模型考虑环境因素的影响,更具实用性。


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