水泥基材料内钙离子—氯离子传输模型及实验研究
发布时间：2022-01-01 22:17
当混凝土长期浸泡于水环境中时,孔隙液中的钙离子则会在内外浓度梯度作用下由内向外扩散至外部环境,导致氢氧化钙溶解及CSH凝胶脱钙,发生钙溶蚀损伤。若环境水中存在氯盐等侵蚀物质,则氯离子等有害物质也会以不同方式由外向内进入材料内部,导致混凝土结构内部的钢筋锈蚀。因此,处于含氯盐软水环境中的混凝土结构,钙溶蚀和氯盐侵蚀将会严重地影响材料的耐久性、降低结构的使用寿命,研究水泥基材料在溶蚀和氯盐侵蚀耦合作用下耐久性退化机理,建立钙溶蚀模型、氯离子传输模型、钙离子和氯离子耦合传输模型,对于预测混凝土材料及结构的服役性能具有重要意义。本文针对溶蚀和氯盐侵蚀耦合作用下水泥基材料的耐久性退化问题,基于钙溶蚀理论及氯盐侵蚀机理,对饱和水泥基材料中钙离子和氯离子耦合传输模型进行了理论研究、实验论证及数值分析。主要内容及结果如下:（1）基于水泥水泥水化反应机理和水泥基材料钙溶蚀过程中的固液平衡关系、孔隙率演化模型、扩散系数变化情况,建立了软水浸泡环境下水泥基材料钙溶蚀模型,并开展了水泥净浆薄片在6mol/L氯化铵溶液中的腐蚀试验,以验证模型的正确性,结果表明,所建立的模型计算结果与实验测试结果吻合性较好。（2...
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．３氯离子在溶液中的扩散示意图??
混凝土表面氯离子浓度并非定值，而与环境中氯离子浓度、胶凝材料类??型、孔隙率等相关［７６］。氯离子进入混凝土内部的过程实质上是带电粒子在混凝土与外界??溶液之间的交换转移过程。如图３．１所示，对于长期处于水环境中的饱水混凝土结构，??氯离子主要在混凝土内外浓度梯度作用下以扩散的方式进入到混凝土中，并在混凝土内??部传输，若假设单位时间内氯离子在混凝土孔隙液中的扩散通量为ＪＦ，根据Ｆｉｃｋ第一??扩散定律??？／Ｆ＝－Ａ?手?（３－８）??ＯＸ??式中，ｃｆ为混凝土中的自由氯离子浓度，为便于表示，以下均用ｃ代替ｃｆ，即本章节??中ｃ均表示自由氯离子浓度；ｊｆ为单位时间内氯离子在混凝土内部垂直于传输方向单??位面积上的扩散通量，单位ｍ〇ｌ／（ｍ２．Ｓ）；?为氯离子在混凝土中的扩散系数，ｍ／ｓ；?ｘ为??混凝土截面内部某点与表面之间的距离。??氯离子?＼?＇｝■■■■?ｘ＾ｄ?离子交换面??．Ｖ－．＞?．－Ｔ．Ｕ?溶液］「边界层平均浓度？??－縣１１?Ｉ??－．＇好？？分Ｖ－，’?＝三二??１?１??孔陴＾＿?—?Ｉ?丨??ｖｕｒ＾＇?Ｃｏ?Ｃｉ?Ｃ２?．．．?Ｃｉ?．．．?ａ．??图３．１氯离子通过孔隙进入到混凝土内部?图３．２氯离子在混凝土内的传输??对于氯离子在混凝土中的一维扩散传输情况，如图３．２所示，将混凝土沿氯离子扩??散方向平均分为《层，设深度／７？处的氯浓度为（１＾（丨＝０，１，．．．，ｉ，．．．，１＞１，ｎ），混??凝土表面氯离子浓度为Ｃ；
解区域进行网格划分，根据氯离子在混凝土等水泥基材料中一维传输特点，沿试件厚度??方向构造空间离散网格，考虑到氯离子在水泥基材料试件中扩散传输的对称性，对求解??区域的一半进行网格划分。如图３．４所示，图中，沿试件厚度方向的空间步长为ｈ，氯??离子扩散过程中的时间步长取ｒ，则数值计算的空间等分Ｍ＝０．５Ｌ／／／（Ｌ为板厚度）和溶蚀??３２??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于混凝土表面氯离子浓度时变性的氯离子扩散模型研究[J]. 王展飞,杨鼎宜,李鹏. 混凝土. 2016(03)
[2]混凝土氯离子结合能力的影响因素规律性研究[J]. 刘俊龙,余红发,孙伟,陈树东. 硅酸盐通报. 2011(01)
[3]以科学发展观为指导 走可持续发展之道路——“十二五”水泥产业发展的思考[J]. 蒋明麟. 水泥技术. 2011(01)
[4]混凝土中钢筋锈蚀研究现状与热点问题分析[J]. 施锦杰,孙伟. 硅酸盐学报. 2010(09)
[5]水泥工业“十二五”发展思路[J]. 高智. 21世纪建筑材料. 2010(04)
[6]混凝土表面氯离子浓度时变规律试验研究[J]. 赵羽习,王传坤,金伟良,许晨. 土木建筑与环境工程. 2010(03)
[7]在不同溶液中混凝土对氯离子的固化程度[J]. 金祖权,孙伟,赵铁军,李秋义. 硅酸盐学报. 2009(07)
[8]感潮环境水中氯离子含量及混凝土表面氯离子浓度[J]. 王建泽,张俊芝,黄海珍,郑辉,周建民. 中国农村水利水电. 2008(09)
[9]粉煤灰对硬化浆体表面氯离子浓度的影响[J]. 高仁辉,秦鸿根,魏程寒. 建筑材料学报. 2008(04)
[10]养护高温对复合胶凝材料水化性能的影响[J]. 阎培渝,张庆欢,杨文言. 电子显微学报. 2006(S1)
本文编号：3562934
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．３氯离子在溶液中的扩散示意图??
混凝土表面氯离子浓度并非定值，而与环境中氯离子浓度、胶凝材料类??型、孔隙率等相关［７６］。氯离子进入混凝土内部的过程实质上是带电粒子在混凝土与外界??溶液之间的交换转移过程。如图３．１所示，对于长期处于水环境中的饱水混凝土结构，??氯离子主要在混凝土内外浓度梯度作用下以扩散的方式进入到混凝土中，并在混凝土内??部传输，若假设单位时间内氯离子在混凝土孔隙液中的扩散通量为ＪＦ，根据Ｆｉｃｋ第一??扩散定律??？／Ｆ＝－Ａ?手?（３－８）??ＯＸ??式中，ｃｆ为混凝土中的自由氯离子浓度，为便于表示，以下均用ｃ代替ｃｆ，即本章节??中ｃ均表示自由氯离子浓度；ｊｆ为单位时间内氯离子在混凝土内部垂直于传输方向单??位面积上的扩散通量，单位ｍ〇ｌ／（ｍ２．Ｓ）；?为氯离子在混凝土中的扩散系数，ｍ／ｓ；?ｘ为??混凝土截面内部某点与表面之间的距离。??氯离子?＼?＇｝■■■■?ｘ＾ｄ?离子交换面??．Ｖ－．＞?．－Ｔ．Ｕ?溶液］「边界层平均浓度？??－縣１１?Ｉ??－．＇好？？分Ｖ－，’?＝三二??１?１??孔陴＾＿?—?Ｉ?丨??ｖｕｒ＾＇?Ｃｏ?Ｃｉ?Ｃ２?．．．?Ｃｉ?．．．?ａ．??图３．１氯离子通过孔隙进入到混凝土内部?图３．２氯离子在混凝土内的传输??对于氯离子在混凝土中的一维扩散传输情况，如图３．２所示，将混凝土沿氯离子扩??散方向平均分为《层，设深度／７？处的氯浓度为（１＾（丨＝０，１，．．．，ｉ，．．．，１＞１，ｎ），混??凝土表面氯离子浓度为Ｃ；
解区域进行网格划分，根据氯离子在混凝土等水泥基材料中一维传输特点，沿试件厚度??方向构造空间离散网格，考虑到氯离子在水泥基材料试件中扩散传输的对称性，对求解??区域的一半进行网格划分。如图３．４所示，图中，沿试件厚度方向的空间步长为ｈ，氯??离子扩散过程中的时间步长取ｒ，则数值计算的空间等分Ｍ＝０．５Ｌ／／／（Ｌ为板厚度）和溶蚀??３２??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于混凝土表面氯离子浓度时变性的氯离子扩散模型研究[J]. 王展飞,杨鼎宜,李鹏. 混凝土. 2016(03)
[2]混凝土氯离子结合能力的影响因素规律性研究[J]. 刘俊龙,余红发,孙伟,陈树东. 硅酸盐通报. 2011(01)
[3]以科学发展观为指导 走可持续发展之道路——“十二五”水泥产业发展的思考[J]. 蒋明麟. 水泥技术. 2011(01)
[4]混凝土中钢筋锈蚀研究现状与热点问题分析[J]. 施锦杰,孙伟. 硅酸盐学报. 2010(09)
[5]水泥工业“十二五”发展思路[J]. 高智. 21世纪建筑材料. 2010(04)
[6]混凝土表面氯离子浓度时变规律试验研究[J]. 赵羽习,王传坤,金伟良,许晨. 土木建筑与环境工程. 2010(03)
[7]在不同溶液中混凝土对氯离子的固化程度[J]. 金祖权,孙伟,赵铁军,李秋义. 硅酸盐学报. 2009(07)
[8]感潮环境水中氯离子含量及混凝土表面氯离子浓度[J]. 王建泽,张俊芝,黄海珍,郑辉,周建民. 中国农村水利水电. 2008(09)
[9]粉煤灰对硬化浆体表面氯离子浓度的影响[J]. 高仁辉,秦鸿根,魏程寒. 建筑材料学报. 2008(04)
[10]养护高温对复合胶凝材料水化性能的影响[J]. 阎培渝,张庆欢,杨文言. 电子显微学报. 2006(S1)
本文编号：3562934
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/3562934.html
