荷载作用下双掺混凝土碳化机理的试验与数值研究

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1、分类号密级ＵＤＣ编号硕±学位论文荷載作用下双棱混凝±碳化机理的试验与数值硏究国家重点基础研究发展计划．（９７３计划）资助（项目编号：２０１１ＣＢ０］２８０ｉ）研究生姓名：张玲峰导师延名：刘伟庆教援韩建德副教授申请学位级别：硕±—级学科名称：±木工程－：二级学科名称：结构王程安苦；Ｖｖ衣；；？－－：－？、—－、．＊－＇－．－－：．－■－－＇■■■－■－－－．：＇．．２０１５年５月－：：Ｖ．＞Ｖ；—．：＇．．－一

2、．．－．．．■—．？＂－？—－？－、．Ｅｘｅｒｉｍｅｎｔａｌａｎｄｎｕｍｅｒｉｃａｌｉｎｖｅｓ杜ａ村ｏｎｏｆｃａｒｂｏｎａ村ｏｎｐｇｍｅｃｈａｎｉｓｍｆｏｒｃｏｎｃｒｅｔｅｗｉｔｈｂｌｅｎｄｅｄａｄｍｉｘｔｕｒｅｓｕｎｄｅｒｌｏａｄＡＤｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎＳｕｂｍｉｔｔｅｄｔｏＮａｎｉｎＴｅｃｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｊｇｙＦｏｒｔｈｅＡｃａｄｅｍｉｃＤｅｇｒｅｅｏｆＭａｓｔｅｒｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＢｙＬｉｎｆｅｎＺｈａｎｇｇｇＳｕｐｅｒｖｉｓｅｄｂｙ

3、Ｐｒｏｆ．ＷｅｉｑｉｎｇＬｉｕＤｒ．ＪｉａｎｄｅＨａｎＭａｙ２０１５学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研巧成果。尽我所知，除了文中特别加Ｗ标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京工业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料一。与我同工作的同志对本研巧所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。．研巧生签名：災疼日期：之ｉｖｕ呼学位论文的使用声明因＾、南京工业大学、国家图书馆、中国科学技术信息研究所、万方数

4、据电子出版扛、中国学术期刊（光盘版）电子杂志社有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可Ｗ采用影印、缩印或其他复制手段保存论文并通过网络向社会提供信息服务。论文的公布。（）（包括刊登）授权南京工业大学研究生部办理打钩生效＊＼ｍｎ研究生签名：款始导师签名：—）三。、、；Ｉ．）日期：Ａｏ／ｓＬｉｉ．日期：摘要自上世纪７０年代＾１来，大气中的二氧化碳浓度逐年升高，混凝±碳化问题显得愈加（严重。同时现代混凝±大量接入矿渣、粉煤灰等矿物渗合料，影响了混凝王的抗碳化性能。此外，服役中的混凝王工程结构往往伴随着复杂的应力场作用，尤其

5、是拉应力会导致混凝±孔隙乃至裂缝的扩展，这就加剧了二氧化碳在混凝主中的传输。因此，需要进一步考虑接合料，荷载等因素对真实服役环境中海凝±碳化过程的影响。本文围绕着含有两种渗合料混凝止在碳化和静为荷载稱合作用下的劣化过程和机理，揭示了惨合料对混凝±碳化深度、ｐＨ值、抗折强度的影响规律，同时分析了不同弯曲荷载应力对混凝±碳化深度的影响。基于Ｆｉｃｋ第二定律和质量守恒定律，提出了含有矿物惨合料混凝止在碳化和荷载稱合作用下的碳化模型，应用多物理场賴合有限元软件ＣＯＭＳＯＬＭｕｌｔｉｐｈｙｓｉｃ谜行求解。最后还从细观层次上研究了混凝止的碳化过程。

6、主要研巧巧容和结果如下：１研究了单接和双慘混凝止的碳化深度和ｐＨ值的时变规律。研究结果表明：对于（）单惨粉煤灰的试件，其抗碳化性能与惨量成正比关系；而对于单渗矿渣的试件，矿渣含量为１０％时，碳化深度达到最低值，然而当矿渣含量达到４０％时，其抗碳化能力大幅降对于双惨试件一低，在任慘合料取代率达到４０％时，抗碳化能力有着显著的降低；无论；单疹还是双惨混凝王一，ｐＨ值演变规律和碳化深度值演变规律保持致。２分析了弯曲应力水平作用下混凝±的碳化深度和ｐＨ值的时变规律。分析表明弯（）一曲应力种类和水平对碳化深度和ｐＨ值有着显著的影响：在定应力范围内，弯曲

7、拉应力能显著提高混凝止的碳化深度，而弯曲皮应力改善了混凝±的抗碳化能力；３）考虑荷渗合料种类和含量、弯曲荷载应为水平等因素，基于前人的研巧成果，（提出了考虑荷载和接合料因素的碳化反应模型，用有限元软件ＣＯＭＳＯＬＭｕｌｔｉｐｈｙｓｉｃｓ模拟了混凝止的碳化过程。４从混凝±细观层次出发，开发了二维圆形和多边形随机骨料结构，基于提出的碳（）化反应模型，从混凝±细观层次分析了不同骨料含量、形状和界面过渡区对碳化反应过程的影响。关键词：混凝止碳化弯曲荷载矿物惨合料细观层次ＣＯＭＳＯＬＭｕｌｔｉｈｓｉｃｓｐｙＩ