冻融循环对混凝土中氯离子迁移影响模型研究
发布时间：2022-10-18 20:12
实际服役中的钢筋混凝土结构往往都受到多种因素的共同作用。在对钢筋混凝土结构性能产生不利影响的因素中,冻融循环作用和氯盐侵蚀作用造成的劣化效应最为显著。当这两种因素同时作用时,钢筋混凝土结构在由此产生的协同效应下将以比单因素作用时更快的速率劣化,进而过早失效而破坏。以因钢筋锈蚀造成的劣化情形最为严重,而在冻融循环影响下,钢筋锈蚀显著加剧。因此,研究氯离子在冻融循环影响下的迁移机理具有重大工程意义,并为钢筋混凝土结构耐久性设计提供理论依据。针对这一问题,本文分析了前人开展的盐冻循环试验中的氯离子浓度分布规律,基于混凝土学科中的微冰透镜理论与土力学学科中的盐分迁移机理研究成果,对氯离子在冻融条件下的迁移机理进行了探究,认为氯离子能够在冻融循环引发的相变过程中发生迁移。基于提出的氯离子迁移机理假设,针对性地设计了不同氯盐溶液浓度（2%,4%,6%）和不同盐冻循环次数（25,50,75,100）的快速盐冻循环试验。借鉴Fick定律的推导思路,依据离子迁移和热传导在微观机理上的共同点,运用类比分析法建立了氯离子在冻融循环作用下迁移的偏微分方程,并考虑了冻融循环过程中相变发生的周期性,对氯离子迁移系...
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 冻融破坏机理研究现状
1.2.2 氯离子迁移规律研究现状
1.2.3 冻融与氯离子侵蚀耦合机理研究现状
1.3 主要研究内容及研究工作框架
1.3.1 主要研究内容
1.3.2 研究工作框架
第2章 混凝土中氯离子迁移机理探究
2.1 引言
2.2 主要迁移机理概述
2.2.1 扩散作用
2.2.2 对流作用
2.2.3 电迁移作用
2.2.4 绑定效应
2.3 冻融循环作用下的迁移机理探究
2.3.1 已开展的相关试验
2.3.2 已提出的相关理论
2.3.3 冻融影响下的氯离子迁移机理假设
2.4 本章小结
第3章 混凝土中氯离子迁移数学模型构建
3.1 引言
3.2 快速盐冻循环试验研究
3.2.1 试验目的
3.2.2 试验材料及设备
3.2.3 试验工况
3.2.4 试验步骤
3.2.5 试验结果
3.3 数学模型构建
3.3.1 氯离子在冻融影响下的迁移方程
3.3.2 迁移方程待定参数拟合
3.3.3 氯离子迁移综合数学模型
3.4 本章小结
第4章 混凝土中氯离子迁移数值模拟研究
4.1 引言
4.2 数值模拟软件简介及模块应用
4.2.1 COMSOL Multiphysics软件简介
4.2.2 系数型偏微分方程模块应用
4.3 数值模拟模型建立及结果分析
4.3.1 模型建立
4.3.2 模拟结果图像及数据
4.3.3 模拟结果分析
4.4 数值模拟结果与盐冻循环试验结果对比
4.4.1 图像对比
4.4.2 对比结果分析
4.5 本章小结
第5章 基于氯离子侵蚀交替试验的模型验证
5.1 引言
5.2 氯离子侵蚀交替试验
5.2.1 试验内容
5.2.2 试验步骤
5.2.3 试验结果
5.3 基于试验结果的综合数学模型计算
5.3.1 计算方法
5.3.2 计算结果
5.3.3 验证分析
5.4 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]混凝土冻融损伤过程研究[J]. 马开志. 广东建材. 2018(09)
[2]裂缝分布不均匀性对输电铁塔钢筋混凝土氯离子扩散性能的影响[J]. 张新春,韩春雨,武丁. 混凝土. 2017(03)
[3]混凝土冻融/盐冻破坏现象、机理和试验方法[J]. 徐亚丁,王玲,王振地. 硅酸盐通报. 2017(02)
[4]滨海非饱和钢混结构中氯离子传输的数值模拟[J]. 贾立哲,张英姿,王开源,段一鸣,徐田欣. 哈尔滨工业大学学报. 2015(12)
[5]基于线性增量的混凝土表面氯离子浓度预测模型[J]. 彭建新,蔡明文,张建仁,胡守旺,刘扬. 公路交通科技. 2015(12)
[6]冻融环境混凝土氯离子扩散性能试验研究[J]. 孙丛涛,牛荻涛. 硅酸盐通报. 2014(08)
[7]氯盐侵蚀与冻融循环耦合作用下C50高性能混凝土的耐久性研究[J]. 王月,安明喆,余自若,李志光,王华. 中国铁道科学. 2014(03)
[8]混凝土盐冻破坏机理（Ⅱ）:冻融饱水度和结冰压[J]. 杨全兵. 建筑材料学报. 2012(06)
[9]引气混凝土在冻融循环过程中的氯离子渗透与孔结构[J]. 金祖权,陈惠苏,侯保荣,赵铁军,张鹏. 中南大学学报(自然科学版). 2012(05)
[10]混凝土中冻融循环和氯离子侵蚀的耦合效应试验研究[J]. 王军强. 混凝土. 2008(11)
博士论文
[1]盐冻环境下混凝土构件耐久性及寿命预测研究[D]. 屈锋.西安建筑科技大学 2014
[2]受冻融混凝土本构关系研究和冻融过程数值模拟[D]. 段安.清华大学 2009
[3]盐湖地区高性能混凝土的耐久性、机理与使用寿命预测方法[D]. 余红发.东南大学 2004
硕士论文
[1]冻融循环作用下氯离子侵蚀混凝土过程研究[D]. 王孟然.东南大学 2017
本文编号：3692976
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 冻融破坏机理研究现状
1.2.2 氯离子迁移规律研究现状
1.2.3 冻融与氯离子侵蚀耦合机理研究现状
1.3 主要研究内容及研究工作框架
1.3.1 主要研究内容
1.3.2 研究工作框架
第2章 混凝土中氯离子迁移机理探究
2.1 引言
2.2 主要迁移机理概述
2.2.1 扩散作用
2.2.2 对流作用
2.2.3 电迁移作用
2.2.4 绑定效应
2.3 冻融循环作用下的迁移机理探究
2.3.1 已开展的相关试验
2.3.2 已提出的相关理论
2.3.3 冻融影响下的氯离子迁移机理假设
2.4 本章小结
第3章 混凝土中氯离子迁移数学模型构建
3.1 引言
3.2 快速盐冻循环试验研究
3.2.1 试验目的
3.2.2 试验材料及设备
3.2.3 试验工况
3.2.4 试验步骤
3.2.5 试验结果
3.3 数学模型构建
3.3.1 氯离子在冻融影响下的迁移方程
3.3.2 迁移方程待定参数拟合
3.3.3 氯离子迁移综合数学模型
3.4 本章小结
第4章 混凝土中氯离子迁移数值模拟研究
4.1 引言
4.2 数值模拟软件简介及模块应用
4.2.1 COMSOL Multiphysics软件简介
4.2.2 系数型偏微分方程模块应用
4.3 数值模拟模型建立及结果分析
4.3.1 模型建立
4.3.2 模拟结果图像及数据
4.3.3 模拟结果分析
4.4 数值模拟结果与盐冻循环试验结果对比
4.4.1 图像对比
4.4.2 对比结果分析
4.5 本章小结
第5章 基于氯离子侵蚀交替试验的模型验证
5.1 引言
5.2 氯离子侵蚀交替试验
5.2.1 试验内容
5.2.2 试验步骤
5.2.3 试验结果
5.3 基于试验结果的综合数学模型计算
5.3.1 计算方法
5.3.2 计算结果
5.3.3 验证分析
5.4 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]混凝土冻融损伤过程研究[J]. 马开志. 广东建材. 2018(09)
[2]裂缝分布不均匀性对输电铁塔钢筋混凝土氯离子扩散性能的影响[J]. 张新春,韩春雨,武丁. 混凝土. 2017(03)
[3]混凝土冻融/盐冻破坏现象、机理和试验方法[J]. 徐亚丁,王玲,王振地. 硅酸盐通报. 2017(02)
[4]滨海非饱和钢混结构中氯离子传输的数值模拟[J]. 贾立哲,张英姿,王开源,段一鸣,徐田欣. 哈尔滨工业大学学报. 2015(12)
[5]基于线性增量的混凝土表面氯离子浓度预测模型[J]. 彭建新,蔡明文,张建仁,胡守旺,刘扬. 公路交通科技. 2015(12)
[6]冻融环境混凝土氯离子扩散性能试验研究[J]. 孙丛涛,牛荻涛. 硅酸盐通报. 2014(08)
[7]氯盐侵蚀与冻融循环耦合作用下C50高性能混凝土的耐久性研究[J]. 王月,安明喆,余自若,李志光,王华. 中国铁道科学. 2014(03)
[8]混凝土盐冻破坏机理（Ⅱ）:冻融饱水度和结冰压[J]. 杨全兵. 建筑材料学报. 2012(06)
[9]引气混凝土在冻融循环过程中的氯离子渗透与孔结构[J]. 金祖权,陈惠苏,侯保荣,赵铁军,张鹏. 中南大学学报(自然科学版). 2012(05)
[10]混凝土中冻融循环和氯离子侵蚀的耦合效应试验研究[J]. 王军强. 混凝土. 2008(11)
博士论文
[1]盐冻环境下混凝土构件耐久性及寿命预测研究[D]. 屈锋.西安建筑科技大学 2014
[2]受冻融混凝土本构关系研究和冻融过程数值模拟[D]. 段安.清华大学 2009
[3]盐湖地区高性能混凝土的耐久性、机理与使用寿命预测方法[D]. 余红发.东南大学 2004
硕士论文
[1]冻融循环作用下氯离子侵蚀混凝土过程研究[D]. 王孟然.东南大学 2017
本文编号：3692976
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