自然碳化条件下混凝土结构的耐久性定量设计方法

为了克服传统耐久性设计方法主要基于工程经验和定性分析所存在的缺陷,研究建立了自然碳化条件下混凝土结构的耐久性定量设计方法。首先基于混凝土碳化分析的多场耦合数值模型,以50年服役寿命年限的碳化深度作为判别指标,确定了混凝土结构碳化环境作用的等级划分标准和量化表征体系;然后结合基于逐步回归分析的非线性拟合方法,分别利用二次、三次、四次多项式作为拟合函数,建立了自然环境条件下温度、相对湿度和CO2浓度对混凝土碳化深度的环境影响函数;最后以标准碳化环境下混凝土的碳化速率系数作为控制参数,建立了自然碳化条件下混凝土结构的耐久性定量设计方法。

碳化环境混凝土结构的耐久性定量分析模型

为了准确分析混凝土的碳化深度,研究建立了碳化环境下混凝土结构的耐久性定量分析模型。首先根据水泥水化和混凝土碳化的物理化学反应过程,结合混凝土中二氧化碳、氢氧化钙和水化硅酸钙的物质的量守恒定律,研究建立了混凝土碳化多场耦合数值分析模型的控制方程及其初始条件和边界条件;然后基于混凝土的碳化机理,结合混凝土碳化反应与水泥水化反应的化学物质平衡关系,确定了混凝土中氢氧化钙和水化硅酸钙的初始浓度、氢氧化钙和水化硅酸钙的碳化反应速率系数、二氧化碳扩散系数等模型参数;最后结合64组标准碳化环境下的混凝土碳化试验数据,定量分析了时间步长、空间步长、矿物掺合料二次水化反应程度系数的取值对碳化分析模型的计算精度和计算效率的影响规律。