疲劳荷载耦合氯盐作用下混凝土中氯离子渗透性能的试验研究

发布时间：2020-11-05 21:19

　　 钢筋混凝土结构由于其优秀的力学性能和耐久性能被广泛地应用在土木工程领域,但随着混凝土服役环境的复杂化,钢筋混凝土结构的力学性能和耐久性性能逐渐退化随着时间的推移,直接导致结构的服役年限达不到预期目标,其主要原因是由于混凝土在服役过程中钢筋逐渐被锈蚀,而氯离子是导致钢筋加速锈蚀的根本原因,因此研究氯离子在混凝土中的传输规律对于评估混凝土的耐久性具有重大意义。在实际的服役环境中,混凝土会受到疲劳荷载的作用,荷载会改变其内部的孔隙和裂缝,进而影响混凝土中氯离子的渗透性能。现阶段对荷载作用下氯离子在混凝土中渗透性能研究较为普遍,但对于疲劳荷载和氯盐耦合作用下混凝土中氯离子的渗透性研究还比较少,并且耦合条件下更符合混凝土的真实服役环境,本文通过自行设计的实验装置,研究了不同应力水平下混凝土内部氯离子渗透性能,具体的研究工作如下:1).制作立方体混凝土试件,通过自行设计的试验装置,实现混凝土经受疲劳损伤和氯盐侵蚀的耦合作用下,通过研究荷载对混凝土的损伤机理,探究荷载对混凝土中氯离子渗透性能的影响2).基于CT技术,采用CT数和CT灰度图像像素点的变化来研究疲劳荷载对混凝土的损伤影响,分析裂缝的发展规律,揭示疲劳荷载对混凝土损伤的机理,建立疲劳荷载与损伤的相关性;3).基于Fick第二定律,运用MATLAB软件拟合出表观氯离子浓度以及氯离子的扩散系数,分析氯离子浓度的分布规律,以及氯离子扩散系数的变化特征比较不同应力水平下氯离子浓度以及扩散系数变化规律,探究应力水平与氯离子扩散系数的关系,建立应力水平与氯离子扩散系数的相关性4).分析已建立的疲劳荷载与损伤的相关性和疲劳荷载与氯离子扩散系数的相关性,从微观探究损伤与氯离子扩散系数的关系,揭露损伤影响氯离子传输的机理,建立损伤与氯离子渗透性能之间的相关性。5).归纳总结全文的研究内容及所得结论,并提出现有研究的不足和有待深入探讨的问题。
【学位单位】：长沙理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TU528
【部分图文】：

其强度高、可塑性好、取材方便和低廉的造价己成为工程领域不可替代的建筑材??料，并被广泛的运用在各种军事、民用和工业建筑中。随着钢筋混凝土结构的出现，水??泥的使用量进一步增大，截止２０１４年我国的水泥产量己突破２４００万吨，如图１．１所示。??钢筋混凝土结构不但能合理的利用混凝土的抗压性能和钢材的抗拉性能，还能在钢筋表??明形成保护层，阻隔钢筋的锈蚀。目前，钢筋混凝土结构俨然己经成为世界上使用最为??广泛的结构形式。??３５００?１?＊?＊?＊??？．?毳??＾〇〇〇?－?＊■??Ｉ?Ａ??：，２ＳＯＯ?‘?Ａ?■??２０００?秦?＿?■??二?■??１５００?Ａ?■??《?■?■??＾?１０００?？??夸．?■?？?？?■?？我卜，”?Ｉ??５００?－?？??：咖細＿咖＿靡Ｗ??图１．１我国及世界水泥产量统计??随着社会的进步，我国的在基础设施建设投入的力度不断加大，尤其是改革开放以??后，混凝土的使用量进一步加大，混凝土材料的一些缺陷特别是混凝土的耐久性问题逐??渐受到广大专家和学者的关注，混凝土结构的耐久性是指钢筋混凝土构筑物在设计初考??虑到的服役环境和混凝土内部因素的作用下以及保证正常的设计、施工、和使用的前提??下

??图２．２高温蒸汽养护装置??２．２．２试验方法??针对现有文献中试验方案与工程实际服役环境不相符，为了更好的模拟实际工况，??确保疲劳和氯盐侵蚀的同时进行，本文采用自行设计的实验装置，将??ｌＯＯｍｍＸｌＯＯｍｍＸｌＯＯｍｍ的立方体混凝土试件放入铁盒中，同时在铁盒内加入质量分数??为１０％的氯化钠溶液，实验装置如图２．３和图２．４所示。本文氯离子的扩散系数的计算??方法基于Ｈｃｋ第二定律，故需对试件进行相应处理，为保证试件处于一维的扩散状态，??需先对试件进行饱水，只有混凝土处于饱水状态下才能形成自由扩散的传输方式，此外，??需对除渗透面外的其余五个面进行密封处理，密封的方式是将凡士林涂抹在除渗透面外??的其余五个面

在混凝土中以自由扩散的传输方式进行，必须先对混凝土试件进行饱水处理。在自然状??态下，混凝土的渗透性很小，要使混凝土完全饱水需要的时间很长，为了控制试验的有??效周期，本文试验中采用全自动真空饱水机对试件进行饱水，如图２．５所示。??ｉｒ??图２．５真空饱水机实物图??全自动真空饱水机操作流程：??１）
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本文编号：2872202