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Numerical Simulation on Carbonation Depth of Concrete Structures considering Time- and Temperature-Dependent Carbonation ProcessSimulación numérica de la profundidad de carbonización de las estructuras de hormigón considerando el proceso de carbonización dependiente del tiempo y la temperatura

Resumen

Para comprender mejor el proceso de carbonización de las estructuras de hormigón, se simula el proceso de difusión del CO2 en el hormigón, que depende del tiempo y la temperatura, basándose en la ley de conservación de la masa del CO2, y se establece una ecuación de transferencia de masa bidimensional para la difusión del CO2 en el hormigón. El bloque de hormigón se discretiza en elementos triangulares, y las concentraciones de CO2 en diferentes posiciones se calculan basándose en el método de elementos finitos. Se programa un algoritmo computacional a través de la plataforma Matlab. En el modelo propuesto se consideran las propiedades dependientes del tiempo y la temperatura y la diferencia de la concentración de CO2 en diferentes posiciones de la estructura. A continuación, se lleva a cabo un experimento de carbonatación acelerada utilizando bloques de hormigón con diferentes proporciones de mezcla para investigar la influencia de la relación agua-cemento y la temperatura en la carbonatación del hormigón. Los resultados experimentales verifican efectivamente la corrección del modelo de elementos finitos, y el método de elementos finitos propuesto simula razonablemente la carbonatación del hormigón a través del cálculo de la carbonatación en la ingeniería práctica en comparación con otros métodos en las referencias. Se ha realizado una correlación experimental-numérica. La relación entre la profundidad de la carbonatación en la esquina de los elementos de hormigón y las demás posiciones es de aproximadamente 1,35. La profundidad de carbonatación aumenta aproximadamente 1,9 veces cuando la temperatura cambia de 20°C a 40°C.

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