凍融環(huán)境下混凝土構(gòu)件碳化深度預(yù)測模型及試驗研究

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1、分類號：U44,U4510710-2015221024專業(yè)碩士學(xué)位論文凍融環(huán)境下混凝土構(gòu)件碳化深度預(yù)測模型及試驗研究張雷雷導(dǎo)師姓名職稱胡大琳教授高星林高級工程師專業(yè)學(xué)位類別申請學(xué)位類別碩士建筑與土木工程及領(lǐng)域名稱論文提交日期2018年4月16日論文答辯日期2018年5月12日學(xué)位授予單位長安大學(xué)CarbonateDepthPredictionModelforConcreteComponentsunderFreeze-thawEnvironmentandExperimentalStudyADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：Z

2、hangLeileiSupervisor：Prof.HuDalinSNEng.GaoXinglinChang’anUniversity,Xi’an,China摘要從混凝土碳化機理角度出發(fā)，混凝土中的可碳化物質(zhì)會持續(xù)與大氣環(huán)境中的CO2發(fā)生反應(yīng)，致使保護層堿性逐漸變小，鋼筋鈍化膜被破壞。針對北方地區(qū)混凝土結(jié)構(gòu)冬季到春季發(fā)生凍融，其余時間發(fā)生碳化這一交替進行的現(xiàn)象，在混凝土純碳化理論的基礎(chǔ)上增加凍融及應(yīng)力的影響，分析凍融、碳化、應(yīng)力三因素耦合作用下的混凝土碳化結(jié)果，具有一定的實際價值?；炷两Y(jié)構(gòu)耐久性研究從上世紀(jì)開始已有眾多公認(rèn)成果，在混凝土碳化侵蝕方面主要還是停留在材料層面上，基于試驗給出定

3、性結(jié)論或經(jīng)驗公式，少有學(xué)者將凍融循環(huán)及荷載作用同時考慮，并從理論方面分析荷載對構(gòu)件的影響。本文以凍融環(huán)境為前提，研究凍融循環(huán)及應(yīng)力水平對混凝土碳化的影響。從荷載對混凝土孔隙結(jié)構(gòu)的影響機理出發(fā)，分析了應(yīng)力水平對混凝土滲透性能的影響，結(jié)合凍融循環(huán)對混凝土孔隙率的變化情況，建立了混凝土碳化深度預(yù)測模型，并實施了持荷狀態(tài)混凝土短梁碳化-凍融交替試驗，數(shù)值模型與試驗結(jié)果相互驗證。本文研究內(nèi)容和結(jié)論有：①研究了凍融循環(huán)對混凝土碳化深度的影響，建立了凍融環(huán)境下混凝土碳化修正數(shù)值模型；②荷載作用主要改變了混凝土的孔隙結(jié)構(gòu)特征，繼而影響混凝土的滲透性，以此修正了考慮荷載及凍融循環(huán)作用的二氧化碳擴散系數(shù)；③在

4、已有理論模型的基礎(chǔ)上，結(jié)合凍融-荷載對混凝土擴散性能的影響，建立凍融環(huán)境下考慮應(yīng)力的混凝土碳化深度預(yù)測模型；④分析了荷載作用形式（拉壓）及不同應(yīng)力水平對混凝土體應(yīng)變、孔隙率和二氧化碳擴散系數(shù)的影響，三者變化規(guī)律類似；⑤進行持荷狀態(tài)混凝土梁碳化-凍融交替試驗，并采用COMSOLMultiphysics多物理場軟件分析模擬求解，對比理論與實際結(jié)果，兩者具有良好的吻合性。關(guān)鍵詞：混凝土耐久性；凍融；碳化；應(yīng)力；侵蝕模型；凍融碳化試驗IAbstractFromtheperspectiveoftheconcretecarbonationmechanism,thecarbonizablemateria

5、lintheconcretewillcontinuetoreactwithCO2intheatmosphere,resultinginagradualdecreaseinthebasicityoftheprotectivelayerandthedestructionofthesteelpassivationfilm.Inthenorthernarea,theconcretestructurefreezesandthawsfromwintertospring,andcarbonizationtakesplaceduringtherestoftheyear.Inviewofthisaltern

6、atephenomenon,basedonthetheoryofpurecarbonationofconcrete,theeffectsoffreeze-thawandstressareincreased,andthecarbonizationresultsofconcreteunderthecouplingoffreeze-thaw,carbonizationandstressareanalyzed,whichhascertainpracticalvalue.Thedurabilityofconcretestructureshasbeenrecognizedfromthebeginnin

7、gofthelastcentury,andmanyachievementshavebeenmade.Intermsofcarbonizationofconcrete,itmainlystaysatthemateriallevel.Qualitativeconclusionsorempiricalformulasaregivenbasedontests.Fewscholarsconsiderbothfreeze-thawc