考慮凍融和應力影響的混凝土構件碳化試驗研究

孫曉紅，胡大琳，張雷雷，陳 峰，查 斌

(1.長安大學公路學院，西安 710064；2.蘇交科集團股份有限公司，蘇州 215000；3.在役長大橋梁安全與健康國家重點實驗室，南京 211112)

0 引 言

混凝土的材料性能與環境作用息息相關，橋梁結構常年處于自然環境之中，混凝土易受到侵蝕，耐久性不足，而近年來的超重荷載，使得混凝土橋梁病害逐漸顯現出來[1]。研究混凝土材料耐久性，對提高混凝土橋梁壽命，改善混凝土橋梁服務水平具有重要意義。

寒冷地區的混凝土結構經受不斷的凍融與離子的侵蝕導致損傷，其并不只是簡單的疊加問題，而是各因素互相影響的結果。據調查，凍融循環和碳化是影響我國北方地區混凝土結構耐久性的重要因素[2]。目前，單因素作用下混凝土結構侵蝕理論基本成熟，越來越多的學者已開始研究多因素耦合下的混凝土結構侵蝕規律[3]。在國內，Sun等[4]研究混凝土在荷載和凍融循環共同作用下的損傷及不同強度等級混凝土的反應。肖前慧[5]通過模擬凍融和碳化耦合的環境，對混凝土耐久性、動彈性模量變化及其碳化深度進行了試驗研究。于琦[6]采用數值分析方法模擬混凝土凍融-碳化過程，并建立碳化深度預測模型。鄧會江等[7]交替將混凝土試件置于凍融-碳化各2 h的環境中，與只進行凍融循環的混凝土進行對比，得知碳化可一定程度上提高混凝土的抗凍性。張鵬等[8]測定加入粉煤灰的混凝土在凍融碳化交替作用下的碳化深度。

本文設計不同應力條件下混凝土梁的純碳化試驗和凍融-碳化交替試驗，為了進一步驗證試驗結果，用COMSOL Multiphysics(簡稱COMSOL)軟件建立考慮凍融和彎壓應力的鋼筋混凝土試件碳化深度模型。……