海洋混凝土中氯离子传输规律的模拟试验研究

发布时间：2020-02-08 17:39

【摘要】：港口码头、跨海桥梁等基础工程设施广泛采用钢筋混凝土结构形式,其竖向主要承力构件,如钢筋混凝土柱、桥墩等,同时承受着海水冲刷、深海压力和海洋侵蚀性介质等多重复杂作用。氯离子是海水中等侵蚀性介质的典型代表,通过混凝土孔隙渗入其中的氯离子在钢筋表面逐步积聚,当其浓度达到阈值后即会引发钢筋锈蚀,进而显著降低钢筋混凝土结构的整体性能。研究海洋环境下氯离子在混凝土的传输规律和传输机制,有助于科学评估海洋混凝土结构服役性能和服役寿命,具有重要的社会经济意义。本文基于自行研发的模拟装置,以海洋混凝土竖向受力构件为主要对象,分别开展了海洋混凝土渗透规律的实验研究和海洋压力区混凝土渗透机制的实验研究,主要研究工作和成果如下。1.简要介绍了两种自行研发的模拟装置,“海洋环境模拟装置”和“压力劣化容器”的基本构造和原理,它们分别用于开展海洋环境和深海压力的模拟实验。2.探讨了氯离子在浅海的渗透规律,分别考虑了时间、分区以及溶液浓度等影响因素,并分析了不同分区渗透的特征和差异性以及建立了氯离子的渗透模型,结果表明:(1)通过比较不同分区的氯离子浓度,得出了分区氯离子渗透快慢(从快到慢排序)的关系依次为:水下区、潮差偏水下区、潮差偏大气区、大气区;(2)考虑不同浓度的盐水和海水冲刷,得出了溶液中的氯离子浓度以及离子占比均会对渗透产生影响,氯离子浓度越大或者占比越高,渗透结果越大;(3)通过比较运动与静止状态的数据,得出了运动水流能够加快氯离子渗透;(4)采用理论模型拟合试验数据,结果表明该渗透规律服从Fick第二定律。3.利用压力劣化容器,对处于深海区的混凝土进行了研究,结果表明:(1)总氯离子、自由氯离子以及绑定氯离子浓度随时间的增加而增加,随深度的增加而降低,且总氯离子的渗透服从Fick第二定律;(2)通过在给定的溶液中使样品被氯离子渗透至饱和,考虑不同水灰比,从而建立氯离子浓度在溶液与混凝土这两种表示方式的关联性,为表面氯离子浓度提供一个参考值;(3)基于试验饱水法的原理以及XCT的饱水验证,采用新手段测试样品的可渗透孔隙率,并与压汞仪、氮吸附和XCT所得结果进行了比较。
【学位授予单位】：深圳大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TV431

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