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针对腐蚀性环境下的混凝土耐久性,对SCC-SFR模型进行参数敏感性分析研究 新型混凝土复合材料研究背后的驱动力是温室气体

作者:振华叙说

针对腐蚀性环境下的混凝土耐久性,对SCC-SFR模型进行参数敏感性分析研究

新型混凝土复合材料研究背后的驱动力是温室气体的减少以及承重和其他结构的可持续性的增加,改善单个部件的性能,用更环保的材料代替,减少钢筋的利用率或化学添加剂的应用只是如何有效减少混凝土结构对环境影响的众多方法中的几种。

众多可能性之一是自密实混凝土(SCC),由于其非常好的可加工性,它经常在建筑物中用作工业地板的覆盖物,许多研究人员已经描述了自密实混凝土的基本性能和优点,由于混凝土表面裂缝的形成较低,纤维增强混凝土(FRC)也可用于创建承重结构。

每当需要增加混凝土结构的强度,降低厚度和/或降低收缩率时,可能适合应用钢纤维,因为它们能够增加混凝土的抗拉强度和混凝土覆盖层的阻力,SCC和FRC的优势相结合,创造了所谓的自密实钢纤维增强混凝土(SCC-SFR)。

当用作顶层时,这种类型的混凝土具有不可否认的优势,特别是对于工业地板,以及作为暴露于腐蚀性物质的RC桥梁承重部件的覆盖层,纤维的数量和类型的选择主要取决于应用的目的,这个问题一直是广泛研究的主要课题。

工业中或桥梁附近发生的各种化学物质的影响会导致混凝土降解,从而降低混凝土层的耐久性,因此,结构的使用寿命也会受到影响,与氯化物化合物攻击的混凝土相关的长期研究已针对运输结构,与海洋相邻的结构,以及具有腐蚀性环境的工业建筑。

考虑腐蚀性物质引起的钢筋腐蚀耐久性的概率程序被广泛应用,需要从寻找各种实验结果的适当应用以及它们对随机评估本身结果的影响等方面进行评估。

他们中的许多人将有限元方法(FEM)与概率方法结合使用,受侵蚀性物质影响的混凝土结构耐久性的概率计算起着重要作用,概率有限元求解在评估土木工程结构的静态特性时很常见,不过将其扩展到耐久性领域并不常见,因此在这个科学领域仍然存在许多问题。

这些解决方案可以基于简单的蒙特卡罗方法或其改进的变体之一,在输入数据数量较多的情况下,灵敏度分析也是可取的,因为它显示了各个参数对结果的影响程度,钢纤维增强混凝土(SFRC)的一个普遍问题是纤维的分散和取向不当,而许多研究人员已经解决了这些问题。

研究旨在分析混凝土在腐蚀性环境中的耐久性,并随后对各个输入参数进行敏感性分析,材料参数基于已发表的不同纤维量鳞状细胞癌研究,其他参数基于可用的方差和实验,没有必要从指定结构的角度来取所呈现的示例,但主要目标是通过敏感性分析指出参数对随机评估结果的影响。

所呈现的结果将有助于加速射频结构相对于氯化物诱导降解的随机耐久性计算,结果允许简化先前提出的模型,并且在输入参数影响较小的情况下,可以忽略它们或以简化的方式引入它们。

目前的研究仅限于普通混凝土和有纤维和不含纤维的自密实混凝土,这种混凝土可以用作腐蚀性环境中承重结构的一部分,例如公路桥梁,结果表明在经典评估的情况下,大量的纤维报告混凝土的阻力较低,这与假设相矛盾,敏感性分析表明,自密实混凝土对扩散系数值更敏感,考虑纤维后效果更大。

本研究结果可能有助于解决在应用蒙特卡罗方法时必须使用更多模拟的问题,从而降低计算能力要求,适当确定对结果影响不大的输入参数也可以显著加快计算速度,报告的结果进一步证明,不同的混凝土及其不同的特性会影响概率分析,所以敏感性分析必须是任何计算的一个组成部分。

结论:

研究为敏感性分析提供了新的见解,灵敏度分析是证明哪些输入参数在腐蚀性环境中影响或不影响钢筋失效概率设计结果的理想工具,SCC报告更好的氯化物扩散保护性能的假设已经得到证实,而纤维可以抵消这种积极性能。

参考文献:

Yan L,Chouw N《可持续混凝土和天然纤维增强结构》

Kocot A,Ponikiewski T《人工废物改性对胶凝复合材料强度的影响》

Kim D,Kim S《特殊长度优先算法,可最大限度地减少钢筋切割浪费以实现可持续建筑》

 Gholampour A,Ozbakkaloglu T《包含不同等级粗再生混凝土骨料的混凝土的时间依赖性和长期机械性能》

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