[发明专利]考虑涂层防护的特长公路隧道衬砌结构碳化深度预测方法

权利要求书

1.考虑涂层防护的特长公路隧道衬砌结构碳化深度预测方法，其特征在于，包括：

通过快速碳化试验，建立混凝土的初步碳化深度模型；

在标准快速碳化环境中进行快速碳化试验，根据所得试验结果建立标准快速碳化环境中混凝土的碳化深度模型；

结合初步碳化深度模型，将标准快速碳化环境中的碳化深度模型转化为自然碳化环境中混凝土的碳化深度模型；

在标准快速碳化环境基础上引入影响因素的变量进行快速碳化试验，根据所得试验结果及初步碳化深度模型和标准快速碳化环境中混凝土的碳化深度模型拟合得到影响因素对混凝土碳化深度的影响系数；

基于Alekseyev模型，将混凝土外的涂层视为等效厚度的混凝土，建立涂层防护下混凝土的碳化深度预测模型；

结合自然碳化环境中混凝土的碳化深度模型、影响因素对混凝土碳化深度的影响系数及涂层防护下混凝土的碳化深度预测模型预测衬砌结构碳化深度。

2.根据权利要求1所述的考虑涂层防护的特长公路隧道衬砌结构碳化深度预测方法，其特征在于，所述混凝土的初步碳化深度模型为：

式中，x为混凝土碳化深度，mm；k为混凝土的综合碳化速度系数，mm/d^0.5；t为时间，年；

所述标准快速碳化环境中混凝土的碳化深度模型为：

式中，k₀为试验用混凝土在标准快速碳化环境中的初始碳化速率系数。

3.根据权利要求2所述的考虑涂层防护的特长公路隧道衬砌结构碳化深度预测方法，其特征在于，所述自然碳化环境中混凝土的碳化深度模型为：

式中，为CO₂浓度对混凝土碳化深度的影响系数，其取值如式：

式中，为自然碳化环境中空气中CO₂气体浓度，％；为标准快速碳化环境中CO₂气体浓度，％。

4.根据权利要求3所述的考虑涂层防护的特长公路隧道衬砌结构碳化深度预测方法，其特征在于，影响因素为酸性有害气体、弯曲应力、环境温度、环境湿度、混凝土水灰比、混凝土水泥用量和混凝土抗压强度中的至少一种。

5.根据权利要求4所述的考虑涂层防护的特长公路隧道衬砌结构碳化深度预测方法，其特征在于，影响因素包括酸性有害气体时，在标准快速碳化环境基础上引入硝酸浓度变量进行快速碳化试验，根据所得结果及初步碳化深度模型，拟合得到不同硝酸浓度对应的k，通过k除以k₀得到不同硝酸浓度对应的影响系数k_A，拟合得到影响系数k_A：

式中，k_A为硝酸浓度对混凝土碳化深度的影响系数；为硝酸浓度，mol/L；

以大气中NO₂和CO₂的比例作为影响参数对k_A进行修正：

式中，为NO₂气体在水溶液中的Henry常数；和分别为自然碳化环境中空气中NO₂和CO₂浓度百分比，％；p为大气压，kPa。

6.根据权利要求4所述的考虑涂层防护的特长公路隧道衬砌结构碳化深度预测方法，其特征在于，影响因素包括弯曲应力时，在标准快速碳化环境基础上引入弯曲应力变量进行快速碳化试验，根据所得结果及初步碳化深度模型，拟合得到不同弯曲应力对应的k，根据k/k₀得到不同弯曲应力对应的影响系数k_F，拟合得到弯曲应力对混凝土碳化深度的影响系数，表达式为：

k_F＝0.96042+0.03983×exp(2.12694×f/f_f) (0.3f_f≤f≤0.7f_f)

式中，k_F为弯曲应力对混凝土碳化深度的影响系数；f为试验用混凝土所受的弯曲应力，MPa；f_f为试验用混凝土的极限抗折强度，MPa。