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針對腐蝕性環境下的混凝土耐久性,對SCC-SFR模型進行參數敏感性分析研究 新型混凝土複合材料研究背後的驅動力是溫室氣體

作者:振華叙說

針對腐蝕性環境下的混凝土耐久性,對SCC-SFR模型進行參數敏感性分析研究

新型混凝土複合材料研究背後的驅動力是溫室氣體的減少以及承重和其他結構的可持續性的增加,改善單個部件的性能,用更環保的材料代替,減少鋼筋的使用率或化學添加劑的應用隻是如何有效減少混凝土結構對環境影響的衆多方法中的幾種。

衆多可能性之一是自密實混凝土(SCC),由于其非常好的可加工性,它經常在建築物中用作工業地闆的覆寫物,許多研究人員已經描述了自密實混凝土的基本性能和優點,由于混凝土表面裂縫的形成較低,纖維增強混凝土(FRC)也可用于建立承重結構。

每當需要增加混凝土結構的強度,降低厚度和/或降低收縮率時,可能适合應用鋼纖維,因為它們能夠增加混凝土的抗拉強度和混凝土覆寫層的阻力,SCC和FRC的優勢相結合,創造了所謂的自密實鋼纖維增強混凝土(SCC-SFR)。

當用作頂層時,這種類型的混凝土具有不可否認的優勢,特别是對于工業地闆,以及作為暴露于腐蝕性物質的RC橋梁承重部件的覆寫層,纖維的數量和類型的選擇主要取決于應用的目的,這個問題一直是廣泛研究的主要課題。

工業中或橋梁附近發生的各種化學物質的影響會導緻混凝土降解,進而降低混凝土層的耐久性,是以,結構的使用壽命也會受到影響,與氯化物化合物攻擊的混凝土相關的長期研究已針對運輸結構,與海洋相鄰的結構,以及具有腐蝕性環境的工業建築。

考慮腐蝕性物質引起的鋼筋腐蝕耐久性的機率程式被廣泛應用,需要從尋找各種實驗結果的适當應用以及它們對随機評估本身結果的影響等方面進行評估。

他們中的許多人将有限元方法(FEM)與機率方法結合使用,受侵蝕性物質影響的混凝土結構耐久性的機率計算起着重要作用,機率有限元求解在評估土木工程結構的靜态特性時很常見,不過将其擴充到耐久性領域并不常見,是以在這個科學領域仍然存在許多問題。

這些解決方案可以基于簡單的蒙特卡羅方法或其改進的變體之一,在輸入資料數量較多的情況下,靈敏度分析也是可取的,因為它顯示了各個參數對結果的影響程度,鋼纖維增強混凝土(SFRC)的一個普遍問題是纖維的分散和取向不當,而許多研究人員已經解決了這些問題。

研究旨在分析混凝土在腐蝕性環境中的耐久性,并随後對各個輸入參數進行敏感性分析,材料參數基于已發表的不同纖維量鱗狀細胞癌研究,其他參數基于可用的方差和實驗,沒有必要從指定結構的角度來取所呈現的示例,但主要目标是通過敏感性分析指出參數對随機評估結果的影響。

所呈現的結果将有助于加速射頻結構相對于氯化物誘導降解的随機耐久性計算,結果允許簡化先前提出的模型,并且在輸入參數影響較小的情況下,可以忽略它們或以簡化的方式引入它們。

目前的研究僅限于普通混凝土和有纖維和不含纖維的自密實混凝土,這種混凝土可以用作腐蝕性環境中承重結構的一部分,例如公路橋梁,結果表明在經典評估的情況下,大量的纖維報告混凝土的阻力較低,這與假設相沖突,敏感性分析表明,自密實混凝土對擴散系數值更敏感,考慮纖維後效果更大。

本研究結果可能有助于解決在應用蒙特卡羅方法時必須使用更多模拟的問題,進而降低計算能力要求,适當确定對結果影響不大的輸入參數也可以顯著加快計算速度,報告的結果進一步證明,不同的混凝土及其不同的特性會影響機率分析,是以敏感性分析必須是任何計算的一個組成部分。

結論:

研究為敏感性分析提供了新的見解,靈敏度分析是證明哪些輸入參數在腐蝕性環境中影響或不影響鋼筋失效機率設計結果的理想工具,SCC報告更好的氯化物擴散保護性能的假設已經得到證明,而纖維可以抵消這種積極性能。

參考文獻:

Yan L,Chouw N《可持續混凝土和天然纖維增強結構》

Kocot A,Ponikiewski T《人工廢物改性對膠凝複合材料強度的影響》

Kim D,Kim S《特殊長度優先算法,可最大限度地減少鋼筋切割浪費以實作可持續建築》

 Gholampour A,Ozbakkaloglu T《包含不同等級粗再生混凝土骨料的混凝土的時間依賴性和長期機械性能》

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