硫酸盐侵蚀混凝土开裂机理与离子传播研究
发布时间：2021-02-02 16:45
硫酸盐广泛分布于海洋环境与盐碱地环境,硫酸盐侵蚀是混凝土结构耐久性的主要问题之一。混凝土结构在服役过程中,容易引起微裂缝的开展。微裂缝的存在会促进离子在混凝土内部的传播,加剧混凝土的劣化进程。本文主要基于生成钙矾石的化学反应,计算了混凝土的开裂浓度,研究了不同外界硫酸盐浓度下混凝土的开裂机理以及混凝土裂缝随侵蚀周期的开展情况,采用数值模拟方法对混凝土裂缝周围连续体中的硫酸盐传播规律进行了系统的研究。根据试验以及文献研究,本文对于硫酸盐侵蚀混凝土主要产物进行了讨论分析,确定了混凝土受硫酸盐侵蚀的主要产物为钙矾石。通过混凝土孔隙中生成钙矾石的反应,根据混凝土配方表的各种成分分数,考虑了由于钙矾石晶体的特殊性对膨胀的影响,确定了各个化学反应产生钙矾石的膨胀应力。当膨胀应力大于等于混凝土的抗拉强度时,混凝土产生开裂,此时硫酸盐的浓度定义为混凝土的开裂浓度,即混凝土内部产生裂缝时达到的硫酸根离子浓度。利用质量分数为7.5%、10%的两种硫酸钠溶液对混凝土进行全浸泡侵蚀,通过化学滴定试验得到了各个侵蚀周期下的硫酸根离子浓度曲线,同时比对SEM观测裂缝开展结果,佐证了开裂浓度计算的正确性。在综合分析...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究的目的和意义
1.1.1 课题来源
1.1.2 课题研究目的与意义
1.2 国内外研究发展概述
1.2.1 硫酸盐破坏原因研究现状
1.2.2 硫酸盐扩散及侵蚀过程研究现状
1.3 硫酸盐侵蚀模型的研究现状
1.4 本文研究内容
第2章 硫酸盐侵蚀混凝土开裂浓度计算
2.1 引言
2.2 硫酸盐侵蚀中的膨胀产物
2.3 开裂浓度计算
2.3.1 钙矾石的膨胀特征
2.3.2 单位反应膨胀应变
2.4 化学滴定试验与扫描电镜观测
2.5 化学滴定试验与扫描电镜结果分析
2.6 本章小结
第3章 离子浓度对混凝土开裂机理的影响
3.1 引言
3.2 硫酸盐侵蚀开裂机理的研究
3.2.1 表面膨胀开裂机制概述
3.2.2 分层损伤机制概述
3.3 开裂机理试验设计
3.3.1 水泥
3.3.2 集料
3.3.3 配合比
3.3.4 试件制备
3.3.5 侵蚀溶液浓度
3.3.6 侵蚀方式与测试龄期
3.3.7 混凝土微观结构测试方法
3.4 SEM试验
3.4.1 竖切混凝土SEM图像
3.4.2 横切混凝土SEM图像
3.5 本章小结
第4章 开裂混凝土中硫酸根离子传播规律
4.1 引言
4.2 离子传播模型的修正
4.3 离子传播模型的求解
4.4 裂缝影响系数和裂缝影响区
4.5 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]硫酸盐侵蚀下石膏的形成及破坏机制研究现状[J]. 孙道胜,程星星,刘开伟,王爱国,张高展. 材料导报. 2018(23)
[2]荷载-硫酸盐侵蚀作用后高强混凝土的力学特性[J]. 逯静洲,朱孔峰,田立宗,国力. 工业建筑. 2018(03)
[3]考虑表层损伤的混凝土硫酸盐侵蚀过程分析[J]. 陈正,易超凡,余波,武丽云,冯庆革. 混凝土. 2018(01)
[4]钙矾石的形成与作用[J]. 钱觉时,余金城,孙化强,马英. 硅酸盐学报. 2017(11)
[5]延迟钙矾石形成、特征和膨胀机理概述[J]. 文庆军,丁华柱,刘兴平,陈源伟,周白露. 四川建材. 2017(09)
[6]合成条件对钙矾石形貌的影响[J]. 张文生,张金山,叶家元,王宏霞,张建波,刘锦成. 硅酸盐学报. 2017(05)
[7]硫酸盐侵蚀下钙矾石的形成和膨胀机理研究现状[J]. 刘开伟,王爱国,孙道胜,陈伟. 硅酸盐通报. 2016(12)
[8]带裂缝混凝土内氯离子的输运规律[J]. 徐义洪,范颖芳,殷雨时. 混凝土. 2016(11)
[9]硫酸盐环境下污染混凝土抗压强度灰色预测模型[J]. 訾岩珂,张俊萍,彭剑,朱沛东. 世界有色金属. 2016(07)
[10]硫酸盐侵蚀作用下水泥砂浆膨胀率试验研究[J]. 刘洪珠,赵铁军,陆文攀,王建,刘庆. 粉煤灰. 2015(05)
博士论文
[1]硫酸盐侵蚀下水泥基材料微结构模拟及损伤演变[D]. 冯攀.东南大学 2015
[2]混凝土硫酸盐侵蚀基本机理研究[D]. 刘赞群.中南大学 2010
硕士论文
[1]带裂缝混凝土硫酸根离子扩散—反应机理和试验研究[D]. 龚道阳.南京工业大学 2015
[2]复杂环境下混凝土硫酸盐侵蚀机理[D]. 张淑媛.青岛理工大学 2014
[3]硫酸盐侵蚀环境下的混凝土扩散反应规律研究及数值模拟[D]. 万旭荣.南京理工大学 2010
本文编号：3015032
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究的目的和意义
1.1.1 课题来源
1.1.2 课题研究目的与意义
1.2 国内外研究发展概述
1.2.1 硫酸盐破坏原因研究现状
1.2.2 硫酸盐扩散及侵蚀过程研究现状
1.3 硫酸盐侵蚀模型的研究现状
1.4 本文研究内容
第2章 硫酸盐侵蚀混凝土开裂浓度计算
2.1 引言
2.2 硫酸盐侵蚀中的膨胀产物
2.3 开裂浓度计算
2.3.1 钙矾石的膨胀特征
2.3.2 单位反应膨胀应变
2.4 化学滴定试验与扫描电镜观测
2.5 化学滴定试验与扫描电镜结果分析
2.6 本章小结
第3章 离子浓度对混凝土开裂机理的影响
3.1 引言
3.2 硫酸盐侵蚀开裂机理的研究
3.2.1 表面膨胀开裂机制概述
3.2.2 分层损伤机制概述
3.3 开裂机理试验设计
3.3.1 水泥
3.3.2 集料
3.3.3 配合比
3.3.4 试件制备
3.3.5 侵蚀溶液浓度
3.3.6 侵蚀方式与测试龄期
3.3.7 混凝土微观结构测试方法
3.4 SEM试验
3.4.1 竖切混凝土SEM图像
3.4.2 横切混凝土SEM图像
3.5 本章小结
第4章 开裂混凝土中硫酸根离子传播规律
4.1 引言
4.2 离子传播模型的修正
4.3 离子传播模型的求解
4.4 裂缝影响系数和裂缝影响区
4.5 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]硫酸盐侵蚀下石膏的形成及破坏机制研究现状[J]. 孙道胜,程星星,刘开伟,王爱国,张高展. 材料导报. 2018(23)
[2]荷载-硫酸盐侵蚀作用后高强混凝土的力学特性[J]. 逯静洲,朱孔峰,田立宗,国力. 工业建筑. 2018(03)
[3]考虑表层损伤的混凝土硫酸盐侵蚀过程分析[J]. 陈正,易超凡,余波,武丽云,冯庆革. 混凝土. 2018(01)
[4]钙矾石的形成与作用[J]. 钱觉时,余金城,孙化强,马英. 硅酸盐学报. 2017(11)
[5]延迟钙矾石形成、特征和膨胀机理概述[J]. 文庆军,丁华柱,刘兴平,陈源伟,周白露. 四川建材. 2017(09)
[6]合成条件对钙矾石形貌的影响[J]. 张文生,张金山,叶家元,王宏霞,张建波,刘锦成. 硅酸盐学报. 2017(05)
[7]硫酸盐侵蚀下钙矾石的形成和膨胀机理研究现状[J]. 刘开伟,王爱国,孙道胜,陈伟. 硅酸盐通报. 2016(12)
[8]带裂缝混凝土内氯离子的输运规律[J]. 徐义洪,范颖芳,殷雨时. 混凝土. 2016(11)
[9]硫酸盐环境下污染混凝土抗压强度灰色预测模型[J]. 訾岩珂,张俊萍,彭剑,朱沛东. 世界有色金属. 2016(07)
[10]硫酸盐侵蚀作用下水泥砂浆膨胀率试验研究[J]. 刘洪珠,赵铁军,陆文攀,王建,刘庆. 粉煤灰. 2015(05)
博士论文
[1]硫酸盐侵蚀下水泥基材料微结构模拟及损伤演变[D]. 冯攀.东南大学 2015
[2]混凝土硫酸盐侵蚀基本机理研究[D]. 刘赞群.中南大学 2010
硕士论文
[1]带裂缝混凝土硫酸根离子扩散—反应机理和试验研究[D]. 龚道阳.南京工业大学 2015
[2]复杂环境下混凝土硫酸盐侵蚀机理[D]. 张淑媛.青岛理工大学 2014
[3]硫酸盐侵蚀环境下的混凝土扩散反应规律研究及数值模拟[D]. 万旭荣.南京理工大学 2010
本文编号：3015032
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