混凝土及预应力混凝土结构碳化深度预测模型研究①

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1、第１２卷第２期铁道科学与工程学报Ｖｏｌｕｍｅ１２Ｎｕｍｂｅｒ２２０１５年４月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＲａｉｌｗａｙＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＡｐｒｉｌ２０１５混凝土及预应力混凝土结构碳化深度预测模型研究①１，２１１，２卢朝辉，吴蔚琳，赵衍刚（１．中南大学土木工程学院，湖南长沙４１００７５；２．中南大学高速铁路建造技术国家工程实验室，湖南长沙４１００７５）摘要：基于二氧化碳气体在混凝土中的扩散理论和混凝土碳化机理，综合分析影响混凝土碳化深度的因素，推导出影响混凝土碳化深度的主要因素如混凝土材料因素、环境因素、碳化时间因素及混凝土碳化位置

2、因素与混凝土碳化深度的定量关系，提出混凝土结构碳化深度预测模型。在此基础上，进一步考虑混凝土应力状态因素，提出预应力混凝土的碳化深度预测模型。并与多组试验数据和已有碳化深度预测模型进行对比研究，结果表明：本文提出的混凝土和预应力混凝土结构碳化深度预测模型比现有模型更加吻合试验结果，为碳化环境下混凝土和预应力混凝土结构的碳化耐久性寿命预测提供了有力工具。关键词：混凝土结构；预应力混凝土结构；气体扩散；碳化深度中图分类号：ＴＵ３７文献标志码：Ａ文章编号：１６７２－７０２９（２０１５）０２－０３６８－０８Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｍｏｄｅｌｓｆｏｒｃａｒｂ

3、ｏｎａｔｉｏｎｄｅｐｔｈｏｆｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄａｎｄｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ１，２１１，２ＬＵＺｈａｏｈｕｉ，ＷＵＷｅｉｌｉｎ，ＺＨＡＯＹａｎｇａｎｇ（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｅｎｔｒａｌＳｏｕｔｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ４１００７５，Ｃｈｉｎａ；２．ＮａｔｉｏｎａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＬａｂｏｒａｔｏｒｙｆｏｒＨｉｇｈＳｐｅｅｄＲａｉｌｗａｙＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，ＣｅｎｔｒａｌＳｏｕｔｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ４１００７５，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓ

4、ｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｇａｓｄｉｆｆｕｓｉｏｎｔｈｅｏｒｙｗｉｔｈｉｎｃｏｎｃｒｅｔｅａｎｄｃｏｎｃｒｅｔｅｃａｒｂｏｎａｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍ，ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｆａｃｔｏｒｓｉｎｃｌｕｄｉｎｇｃｏｎｃｒｅｔｅｍａｔｅｒｉａｌ，ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｖａｒｉａｂｌｅｓ，ｃａｒｂｏｎａｔｉｏｎｔｉｍｅａｎｄｌｏｃａｔｉｏｎｏｎｃｏｎｃｒｅｔｅｃａｒｂｏｎａｔｉｏｎｄｅｐｔｈｗａｓａｎａｌｙｚｅｄ，ａｎｄｔｈｅｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｆａｃｔｏｒｓａｂｏｖｅａｎｄｔｈｅｃｏｎｃ

5、ｒｅｔｅｃａｒｂｏｎａｔｉｏｎｄｅｐｔｈｗａｓｄｅｒｉｖｅｄ．Ａｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｍｏｄｅｌｆｏｒｃａｒｂｏｎａｔｉｏｎｄｅｐｔｈｏｆｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｗａｓｔｈｅｎｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｉｓ，ｔａｋｉｎｇｉｎｔｏａｃｃｏｕｎｔｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｓｔｒｅｓｓｓｔａｔｅｏｆｃｏｎｃｒｅｔｅ，ａｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｍｏｄｅｌｆｏｒｔｈｅｃａｒｂｏｎａｔｉｏｎｄｅｐｔｈｏｆｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｗａｓｔｈｅｎｃａｒｒｉｅｄｏｕｔ．Ｔｈｅｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｓ

6、ｂｅｔｗｅｅｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｄａｔａａｎｄｔｈｅｅｘｉｓｔｉｎｇｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｍｏｄｅｌｓｏｆｃａｒｂｏｎａｔｉｏｎｄｅｐｔｈｗｅｒｅｃｏｎｄｕｃｔｅｄ，ａｎｄｉｔｉｓｓｈｏｗｎｔｈａｔｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｍｏｄｅｌｓｆｏｒｃａｒｂｏｎａｔｉｏｎｄｅｐｔｈｏｆｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄａｎｄｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓａｇｒｅｅｗｅｌｌｗｉｔｈｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｄａｔａｔｈａｎｔｈｅｅｘｉｓｔｉｎｇｍｏｄｅｌｓ．Ｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｍｏｄｅｌｓｐｒｏｖｉｄｅｕｓｅｆｕｌｔｏｏｌｓｆｏｒ

7、ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｏｆｄｕｒａｂｉｌｉｔｙｌｉｆｅｕｎｄｅｒｃａｒｂｏｎａｔｉｏｎｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ；ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ；ｇａｓｄｉｆｆｕｓｉｏｎ；ｃａｒｂｏｎａｔｉｏｎｄｅｐｔｈ在一般大气环境下，二氧化碳进入混凝土结构脱钝锈蚀，体积膨胀，引起保护层开裂或脱落，导致［１］内，与混凝土内碱性物质发生中性化反应，使钢筋混凝土结构发生耐久性问题。随着工业化的发收稿日期：２０１４－０９－１６①基金项目：国家自然科学基金资助项目（Ｕ

8、１１３４２０９，５１４２２８１４，Ｕ１４３４２０４）；长江学者和创新团队发展计划资助项目（ＩＲＴ１２９６）通讯作者：赵衍刚（１９６３－），男，山东淄博