基于數(shù)值模擬和快速碳化實(shí)驗(yàn)的新混凝土防碳化研究.pdf

1、基于數(shù)值模擬和快速碳化實(shí)驗(yàn)的新混凝土防碳化研究FreshConcreteAnticarbonationResearchBasedOnSimulationFastCarbonizationExperiment學(xué)科專業(yè)：水利工程研究生：孟衛(wèi)濤指導(dǎo)教師：武永新教授天津大學(xué)建筑工程學(xué)院二零一二年十一月摘要混凝土碳化是影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的重要因素之一，進(jìn)入二十一世紀(jì)以來，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性研究進(jìn)入了一個(gè)嶄新的階段。碳化造成

2、的混凝土結(jié)構(gòu)堿度降低是引發(fā)鋼筋銹蝕的主要原因，鋼筋銹蝕一方面使自身受力截面減小，一方面造成混凝土結(jié)構(gòu)保護(hù)層開裂、鋼筋與混凝土的黏結(jié)力降低，從而影響混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。CO2在混凝土結(jié)構(gòu)中的擴(kuò)散是混凝土碳化反應(yīng)過程的真實(shí)寫照，混凝土結(jié)構(gòu)的弱堿性和孔隙性是混凝土碳化反應(yīng)過程得以進(jìn)行的理論基礎(chǔ)和物質(zhì)條件。本文根據(jù)混凝土碳化反應(yīng)過程機(jī)理，按照反應(yīng)過程中碳元素質(zhì)量守恒原來推導(dǎo)了混凝土碳化過程的控制方程，并利用有限元分析方法，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)碳化過程控

3、制方程做數(shù)值分析，分別計(jì)算了CO2系數(shù)擴(kuò)散矩陣、碳化反應(yīng)矩陣和形函數(shù)矩陣，得到了有限元數(shù)值求解的基本方法。本文分析了碳化反應(yīng)過程中CO2的擴(kuò)散與熱傳導(dǎo)過程中熱量的傳遞的相似性，利用大型通用有限元分析軟件ANSYS的熱分析模塊對(duì)擋土墻的混凝土碳化過程進(jìn)行了數(shù)值模擬，并采用快速碳化實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了對(duì)比分析。另外，對(duì)影響CO2擴(kuò)散速度和混凝土碳化反應(yīng)速度的溫度、濕度、CO2濃度及承載力等因素做了敏感性分析。本文對(duì)新混凝土表面覆蓋和調(diào)整配合比兩種防碳