碳化环境作用与混凝土结构耐久性设计的量化研究

摘要

本文主要围绕混凝土碳化环境作用量化指标与混凝土结构耐久性定量设计方法开展研究。首先,为了将现有的混凝土碳化分析多场耦合模型从纯水泥混凝土拓展应用于矿物掺合料混凝土,综合考虑材料因素(水胶比、水泥用量、矿物掺合料)和环境因素(温度、相对湿度)对CO2扩散速率和碳化反应速率的影响,以CO2扩散系数、碳化反应速率系数和混凝土中可碳化物质的量为控制参数,研究建立了矿物掺合料混凝土碳化分析的非线性多场耦合模型,并与加速碳化试验数据进行了对比验证。然后,针对现有的碳化分析理论模型忽略碳化反应速率对碳化深度的影响等不足,利用多场耦合模型综合考虑CO2扩散速率和碳化反应速率对混凝土碳化的影响,通过引入温度、相对湿度、环境CO2浓度等因素对混凝土碳化深度的影响系数,提出了一种混凝土碳化分析的实用预测模型,并与加速碳化试验数据和传统经验模型进行了对比验证。在此基础上,定量分析了环境温度和相对湿度对混凝土碳化深度的影响规律,并考虑环境温度与混凝土表面温度之间的差异,建立了一般大气(碳化)环境作用的量化指标,并结合混凝土碳化分析的实用预测模型,提出了一般大气(碳化)环境下混凝土结构的耐久性定量设计方法。相关研究成果可以为一般大气(碳化)环境下混凝土结构的服役寿命预测和耐久性定量设计提供科学依据。

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第一章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文的研究

第二章 矿物掺合料混凝土碳化分析的多场耦合模型

2.1 混凝土碳化分析的多场耦合模型

2.2 多场耦合模型参数的确定

2.3 多场耦合模型的求解

2.4 混凝土碳化的影响规律分析

2.5 小结

第三章 混凝土碳化分析的实用预测模型

3.1 混凝土碳化分析的理论模型

3.2 单位体积混凝土完全碳化吸收CO2的量

3.3 混凝土碳化分析的实用预测模型

3.4 实用预测模型的对比验证

3.5 小结

第四章 混凝土结构的碳化环境作用量化指标

4.1 混凝土表面的温度与环境温度的关系

4.2 碳化环境作用的等级划分与量化指标

4.3 小结

第五章 碳化环境下混凝土结构的服役寿命预测及耐久性定量设计

5.1 混凝土结构的服役寿命预测

5.2 碳化环境下混凝土结构的耐久性定量设计

5.3 小结

第六章 结论与展望

参考文献

致谢

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