混凝土凍融循環(huán)的數(shù)值模擬研究.pdf

1、當(dāng)今建筑中使用最多的建筑材料是混凝土，由于混凝土結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期暴露在室外，隨著時(shí)間的增加，在自然環(huán)境、使用環(huán)境及材料的內(nèi)部因素共同作用下，結(jié)構(gòu)的性能會(huì)逐漸退化并隨之出現(xiàn)各種各樣的耐久性損傷，耐久性問(wèn)題已經(jīng)成為土木工程界備受關(guān)注的重點(diǎn)。而我國(guó)冬季天氣寒冷，使得大部分的混凝土結(jié)構(gòu)都遭受著不同程度的凍融循環(huán)的破壞，長(zhǎng)期的凍融循環(huán)作用可導(dǎo)致混凝土表面產(chǎn)生嚴(yán)重的剝落，進(jìn)而將內(nèi)部的鋼筋暴露出來(lái)，使得其逐步銹蝕破壞，直接導(dǎo)致結(jié)構(gòu)承載力嚴(yán)重下降，對(duì)人民的生命

2、財(cái)產(chǎn)安全有著很大的威脅，由凍融引起的混凝土的耐久性損傷問(wèn)題是不容忽視的?；诖?，論文以混凝土的質(zhì)量損失率及強(qiáng)度損失率作為評(píng)判混凝土凍融損傷的重要指標(biāo)，在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上采用ABAQUS有限元分析軟件對(duì)凍融試驗(yàn)進(jìn)行數(shù)值模擬，探討凍融循環(huán)次數(shù)對(duì)各強(qiáng)度的混凝土的影響以及不同強(qiáng)度等級(jí)的混凝土抗凍性能的差別。
　　論文依托于河北省建設(shè)集團(tuán)安徽分公司工程項(xiàng)目中對(duì)局部混凝土經(jīng)受凍融循環(huán)后出現(xiàn)的強(qiáng)度下降及質(zhì)量損失等問(wèn)題，進(jìn)行了相關(guān)的試驗(yàn)及數(shù)值模擬研究

3、。先對(duì)該工程中使用的三種強(qiáng)度等級(jí)的混凝土，進(jìn)行快速凍融試驗(yàn)，通過(guò)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析比較，研究?jī)鋈谘h(huán)對(duì)混凝土性能的影響。進(jìn)而以試驗(yàn)試塊為研究對(duì)象，即模型采用圓柱試樣(Φ100×50mm)，首先對(duì)試塊進(jìn)行抗壓試驗(yàn)的數(shù)值模擬，得出應(yīng)力隨時(shí)間增長(zhǎng)的曲線;第二，對(duì)試塊進(jìn)行溫度場(chǎng)的數(shù)值模擬，得出溫度變化的曲線;第三，進(jìn)行熱應(yīng)力順序耦合的數(shù)值模擬，根據(jù)計(jì)算結(jié)果分析應(yīng)力、應(yīng)變及強(qiáng)度損失的規(guī)律;第四，對(duì)受凍后的混凝土進(jìn)行抗壓試驗(yàn)的模擬，得出壓力隨時(shí)間增長(zhǎng)

4、的曲線，以此來(lái)判斷受凍后混凝土能承受的最大壓力;通過(guò)數(shù)值模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比，驗(yàn)證了數(shù)值模擬混凝土凍融損傷的可行性，同時(shí)也為工程實(shí)際中出現(xiàn)的混凝土凍融損傷問(wèn)題提供一種新的研究方法和理論指導(dǎo)。分析結(jié)果表明:
　　1.相同強(qiáng)度等級(jí)的混凝土隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加，強(qiáng)度損失及質(zhì)量損失均會(huì)明顯增加，外觀的破壞程度也明顯增加;
　　2.相同凍融循環(huán)次數(shù)下，強(qiáng)度越大，混凝土的抗凍性能越強(qiáng)，強(qiáng)度損失率和質(zhì)量損失率越小，且破壞速度也減小。