高水压—氯盐耦合作用下水泥基材料氯离子传输机制仿真研究

发布时间：2020-06-15 16:27

【摘要】：海底隧道因其不妨碍船舶航运且尽可能减少对海洋生态环境的影响,而成为连接海峡、海湾之间优先考虑的全天候海峡通道。目前,已建成、在建或拟建的钢筋混凝土海底隧道越来越多,因此其结构耐久性备受重视。由于海底隧道服役环境的复杂性,当前评价海底隧道混凝土耐久性的关键性指标-混凝土氯离子扩散系数的研究方法逐渐由单物理场测试转向多物理场模拟。因此,本文模拟了海底隧道的多场(氯离子浓度场和静水压力场)物理环境,在Fick第二定律的基础上引入能斯特-普朗克方程,建立水泥基材料在多场耦合作用下氯离子传输方程,确定了传输方程在一定边界条件下的定解函数,利用已有研究成果和模拟测试修正了氯离子传输系数。并通过传统物理实验和多物理场仿真模拟相结合的方法验证了氯离子浓度分布函数的正确性和有效性。通过研究和分析,得出如下重要结论。(1)水灰比对静水压力下水泥基材料氯离子渗透过程有巨大影响,随着水泥基材料水灰比的增加氯离子渗透深度不断加深,二者具有较高的相关性。(2)不同静水压力的作用下氯离子渗透深度有非常明显的变化,其深度随着静水压力的增高而不断加深。(3)定量分析研究了混凝土骨料含量对氯离子传输深度的影响作用,结果表明骨料的曲折效应对传输深度有明显的抑制作用,氯离子的传输深度随骨料含量增加呈现线性降低的趋势。(4)混凝土界面区的界面效应对氯离子传输产生了促进作用。当骨料含量较低时,骨料对氯离子渗透的抑制作用占主导地位,界面效应并不明显,但是随着骨料含量的增加,界面效应越来越明显。(5)利用COMSOL软件所建立水泥基材料的氯离子传输的仿真模型,能够有效地模拟静水压力、骨料等变化条件下对水泥基材料中氯离子的传输过程的影响及其变化规律。
【学位授予单位】：华东交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU528

【参考文献】

相关期刊论文 前9条

1 陈聪;杨林德;;压力水头下开裂混凝土渗透特性试验研究[J];低温建筑技术;2009年09期

2 杜守来;李宗利;金学洋;;孔隙水压对混凝土抗压强度影响的初步研究[J];人民长江;2009年03期

3 赵铁军;金祖权;王命平;赵继增;;胶州湾海底隧道衬砌混凝土的环境条件与耐久性[J];岩石力学与工程学报;2007年S2期

4 马怀发,陈厚群,黎保琨;混凝土试件细观结构的数值模拟[J];水利学报;2004年10期

5 施养杭,罗刚;含多种因素的氯离子侵入混凝土的有限差分计算模型[J];工业建筑;2004年05期

6 高政国,刘光廷;二维混凝土随机骨料模型研究[J];清华大学学报(自然科学版);2003年05期

7 蒋林华;混凝土抗氯离子渗透扩散性研究[J];中国腐蚀与防护学报;2002年06期

8 余红发,孙伟,麻海燕,鄢良慧;混凝土在多重因素作用下的氯离子扩散方程[J];建筑材料学报;2002年03期

9 金伟良,赵羽习;混凝土结构耐久性研究的回顾与展望[J];浙江大学学报(工学版);2002年04期

相关博士学位论文 前4条

1 付传清;混凝土中氯盐的传输机理及钢筋锈胀模型[D];浙江大学;2012年

2 元强;水泥基材料中氯离子传输试验方法的基础研究[D];中南大学;2009年

3 张奕;氯离子在混凝土中的输运机理研究[D];浙江大学;2008年

4 任晓娟;低渗砂岩储层孔隙结构与流体微观渗流特征研究[D];西北大学;2006年

本文编号：2714686