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不同干湿制度下混凝土中氯盐传输特性研究

作　者: 徐可
导　师: 徐港
学　校: 三峡大学
专　业: 结构工程
关键词: 混凝土耐久性氯离子干湿循环传输机理
分类号: TU528
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

混凝土结构耐久性问题是当今工程界所普遍关注的问题，它不仅关系到混凝土结构的使用寿命与维护成本，同时与环境保护及社会可持续发展息息相关。氯离子侵蚀造成的混凝土结构耐久性问题则是当前研究的热点问题，其重点是研究混凝土中氯离子的传输机理。沿海、盐湖环境下的混凝土构件由于遭受海水或盐雾环境的循环侵蚀，由氯盐侵蚀引起的钢筋锈蚀更为严重，这种干湿循环作用下的氯离子在混凝土中传输过程较全浸泡较为复杂，影响更为严重。因此，研究混凝土结构在这两种条件下的传输机理及影响因素具有极为重要的意义。本文采用室内氯盐自然干湿循环的试验方法，通过更为精细地试验对8中不同干湿循环制度下混凝土中氯离子的传输过程进行了研究。试验研究表明，干湿循环作用下混凝土在表层一定深度区域内氯离子含量值要大于全浸泡试验组，而深层含量值反而小于全浸泡组,且室内试验在表层0-2mm处存在明显的对流区域,而全浸泡组没有；表面氯离子浓度随时间呈对数函数的形式增加并逐渐趋于稳定，随干湿比值的增加，表面氯离子浓度Cs值有微小增加；室内不同干湿循环试验下，对流区深度稳定在2mm范围之内，随着干湿比值的增加对流深度有增加的趋势，反之，对流深度有逐渐消失的趋势，并通过拟合的方法建立了各自的时变性模型。通过以Fick第二定律解析解的形式对实测到的氯离子各层含量数据进行强制逼近拟合的方法可更为快捷地得到氯离子扩散系数，该值与通过分层计算得到的平均值大小较接近，扩散系数与时间成幂函数形式递减并趋于稳定。各种干湿制度下氯离子扩散系数均在同一数量级，相差不大，干湿制度对扩散系数影响较小。对8组不同干湿循环制度各自的表面氯含量、总含量、对流峰值含量及最后层含量及传输深度的比较发现，G5S1即干湿比为5:1试件干湿效率最高，可应用于室内加速锈蚀试验。结合试验及已有的研究成果对混凝土中氯离子累积过程及对流扩散原理进行理论分析表明：对流与扩散作用是引起干湿循环作用下混凝土中氯离子向内传输的主要机制。在此基础上建立了以含水率表征干湿制度影响的氯离子传输模型及以Fick第二定律解析解形式的修正计算模型。利用COMSOL数值模拟及简化的氯离子经验计算模型计算的结果与实测值吻合程度较好，可应用于对氯离子传输的预测，有一定的实践意义。通过仿真模拟计算比较表明：忽略由于混凝土材料差异的影响，干湿时间比值越大混凝土内氯离子积累越快，相同层处浓度越高，对流越明显。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
引言  9-10
1 绪论  10-18
  1.1 研究背景及意义  10-12
  1.2 国内外研究现状  12-16
  1.3 存在的问题  16-17
  1.4 本文主要工作  17-18
2 氯离子在混凝土中传输的机理  18-35
  2.1 混凝土微孔结构  18-19
  2.2 混凝土中氯离子传输过程  19-25
  2.3 混凝土中氯离子传输计算模型  25-27
  2.4 氯离子在混凝土中传输的试验方法  27-33
  2.5 本章小结  33-35
3 干湿循环作用下氯离子侵蚀试验研究  35-51
  3.1 引言  35-36
  3.2 试验设计  36-47
  3.3 试验结果  47-49
  3.4 试验现象  49-50
  3.5 本章小结  50-51
4 干湿循环下混凝土中氯离子传输特性分析  51-75
  4.1 引言  51
  4.2 不同干湿制度下氯离子分布规律  51-56
  4.3 不同干湿制度下表面氯离子浓度  56-62
  4.4 不同干湿制度对对流区的影响  62-66
  4.5 不同干湿制度下氯离子扩散系数  66-72
  4.6 干湿制度下氯离子传输效率讨论  72-74
  4.7 本章小结  74-75
5 干湿循环下混凝土中氯离子传输模型及仿真分析  75-90
  5.1 干湿循环下混凝土中氯离子传输机理  75-79
  5.2 不同干湿循环下氯离子传输过程的数值模拟  79-86
  5.3 干湿循环下混凝土中氯离子简化计算模型  86-89
  5.4 本章小结  89-90
6 结论与展望  90-92
  6.1 结论  90-91
  6.2 展望  91-92
参考文献  92-97
后记  97-98
附录  98

不同干湿制度下混凝土中氯盐传输特性研究

内容摘要

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