基于房室模型的碳酸根和硫酸根离子在混凝土中的迁移规律

发布时间：2020-10-10 17:12

　　 长期以来,在混凝土结构设计中,设计施工人员偏重考虑结构的安全性能和使用性能,对复杂多变的环境作用造成的材料和结构耐久性损伤认识不足。导致混凝土劣化的外部因素有很多,如:盐类侵蚀作用、干湿循环作用、冻融循环作用、混凝土碳化、流水的剥蚀作用以及外部荷载作用等。以往的研究主要针对氯离子对混凝土的耐久性破坏较多,研究人员大多认为碳酸根离子给混凝土的耐久性性能带来的破坏程度较小,但从东北盐渍土地区实际混凝土工程的耐久性破坏情况来看,碳酸根离子和硫酸根离子引起的混凝土耐久性破坏非常严重。本文主要研究干湿循环作用下碳酸根和硫酸根离子在混凝土中的迁移规律,及对混凝土的侵蚀规律。本文依托国家自然科学基金重点项目(41430642)、国家自然科学基金(51108207)、中国博士后科学基金项目(2015M581403)和冻土工程国家重点实验室开放基金(SKLFSE201514)的资助,开展了以下研究工作:(1)通过室内模拟加速试验手段,描述了碳酸盐侵蚀、硫酸盐侵蚀和干湿循环耦合作用对混凝土的劣化过程,通过对试件表面处理实现CO_3~(2-)和SO_4~(2-)离子在混凝土中的一维迁移过程。在指定侵蚀龄期测量试件的一维侵蚀深度,测量对流区和扩散区CO_3~(2-)和SO_4~(2-)离子浓度;随2)干湿循环作用为盐离子在混凝土中的传输和排出提供了动力基础,干湿循环条件下碳酸根和硫酸根离子在混凝土中的迁移行为与药物在人体中运移和排出的行为过程具有一定的相似性,因而引入药物代谢动力学中经典的房室模型来动态地描述干湿循环条件下碳酸根和硫酸根离子在混凝土中的迁移规律,并预测侵蚀环境下不同时期混凝土不同区域内的碳酸根和硫酸根离子含量;(3)根据前期试验数据结果,完成了对二室模型的参数估计和模型求解,并根据模型的解析表达式绘制出曲线,进而完成模型验证和模型评价的工作,结果表明:试验数据点较均匀地分布在相应颜色的曲线的两侧,二者差值在误差允许的范围内,验证了房室模型在特定侵蚀龄期下的计算结果是可靠的,该模型能基于前期测量数据对后期较长时间的各个特定侵蚀龄期的混凝土中离子含量进行预测。并在此基础上,讨论了各试验变量对模型的影响;(4)研究了碳酸根离子和硫酸根离子对混凝土细观层次上的侵蚀,从化学反应过程和物理损伤形式揭示了侵蚀性离子对混凝土的损伤机理,并辅以SEM试验对混凝土细观结构和化学结晶物质的形态进行了观察,对损伤机理进行了验证,并对两种离子对混凝土的侵蚀机理做了对比分析。本文提出的房室模型评估和预测混凝土中离子含量,为混凝土侵蚀时间的预测和侵蚀深度的预测提供了参考依据,这对处于碳酸根和硫酸根离子侵蚀环境下的混凝土结构的耐久性研究与防护有重要意义。
【学位单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TU528
【部分图文】：

图 1.1 中国盐渍土分布图全貌者 M.M. Rahman 在硫酸盐对混凝土侵蚀造成结构失效的统计中做，并将硫酸盐侵蚀使混凝土结构失效的例子详细地在表 1.1[15]中给表 1.1 混凝土失效案例研究研究人 时间 地点 结构类型mmond &alliwell[16]1995 英国 砌体et al, Thomas etal[17,18]1997,2003 加拿大 供水渡槽ickley[19]1999 加拿大 混凝土柱Clark[20]2002 英国 内抹灰墙Clark[20]2002 英国 楼板劣化Clark[20]2002 英国 港口墙Clark[20]2002 英国 排水系统坑道ter et al[21]2003 英国天桥、桥下、人行桥路面，地管道桥和函渠eyburg &

卦げ饴壤胱釉谒?嗷?春喜牧现械挠行Ю┥⑾凳?Ｍ?1.2 多尺度等效介质相四相复合球模型三维示意图1.2.5基于PHREEQC软件描述盐离子迁移行为O. P. Kari[44]、Wen Sheng Lin[45]使用 PHREEQC 软件对离子在混凝土中长期

第 1 章 绪论数值模拟建立了模拟离子长期扩散模型，通过对三种模型的推导，得到扩散系数的表达式，给出的关系图，并通过 EDS 试验、SEM 试验和 RCM该模型预测结果比 Fick 第二定律准确。学模型描述盐离子迁移行为y[46]从力学角度出发，引入动力系数 kp的概念，建将硬化水泥浆体描述为一个双层球体系（图 8）酸钙来研究硬化水泥砂浆的渗透扩散和力学性能沉淀释放的内部压力所引起的宏观的自由扩张，土劣化。
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本文编号：2835352