盐冻复合作用下渡槽排架耐久性劣化规律研究
发布时间：2020-12-29 18:51
渡槽是我国西北部寒旱地区水工灌区的重要输水建筑物,对当地的经济发展和生态保护都起着积极作用。但由于当地的自然环境,水工建筑物长期运行于恶劣工况下,导致渡槽排架结构遭受盐类侵蚀和冻融循环破坏复合作用的影响,严重制约其正常效益的发挥。针对上述问题,本文以典型西北灌区——甘肃省景泰川电力提灌区U型渡槽为研究对象,通过现场调查分析明确混凝土材料侵蚀介质,结合工程实际设计室内加速试验方案,确定质量、弹性模量和抗压强度为耐久性评价指标,探究不同配合比的混凝土材料在不同侵蚀介质下的耐久性裂化损伤规律。再以实验数据所得材料参数,建立渡槽排架结构ANSYS有限元模型,对盐冻破坏前后渡槽所受静力和动力进行分析。本课题基于河南省科技创新人才支持计划—“基于侵蚀冻融复合作用的水工混凝土结构耐久性衰减规律研究”项目,通过开展室内加速试验并分析实验数据及运用ANSYS数值模拟的方法,得出下列结论:（1）对于地处寒旱地区的水工混凝土建筑物,应设计为低水胶比并加入适量引气剂,同时在考虑成本的基础上降低其粉煤灰掺量以提高混凝土材料的抗冻耐久性能。（2）通过对比不同侵蚀介质下混凝土材料的质量损失率、相对动弹性模量和抗压强...
【文章来源】：华北水利水电大学河南省
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
甘肃省景电灌区盐碱化土地Fig.2-1Saline-alkalilandinGansuprovinceJingdianirrigationarea
渡槽表面混凝土剥落粗骨料裸露、混凝土表面泛白、基础部为混凝土呈膨松状等，如图2-2 所示。图 2-2 渡槽排架的侵蚀破坏图Fig.2-2 The erosion damage of flume support frame通过调查发现，景电灌区渡槽排架结构经过长期运行受到侵蚀破坏，出现混凝土剥落、钢筋外露并锈蚀严重、部分构件棱角变圆、排架基础部位混凝土成膨松状等现象，部分渡槽需要经常维修才能正常运行。并且侵蚀破坏部位一般处于灌溉回归水流经处，主体部分受到冻融循环的影响出现裂缝。2.2 侵蚀环境分析基于渡槽排架结构的破坏现状，通过现场调查取样，收集本水工混凝土结构工作环境内的水样、土样以及剥落残渣进行衍射实验分析，从而探明混凝土材料的侵蚀介质。2.2.1 水样分析景电灌区地处典型的内陆干旱荒漠气候带，常年降雨量稀少，地区蒸发度高[64]。通过查阅资料可知，自景电灌区工程运行以来，由于蒸发量高于降雨量，地下水中的 SO42-和 Cl-含量及灌溉回归水总矿化度呈上升趋势[65]。工程运行后，灌溉回归水打破了地下水量平衡，导致局部地区地下水位大幅度上升。在高蒸发作用下灌溉回归水溶解多种盐离子聚集，最终，产生严重次生盐碱化问题，有害盐离子不断在混凝土建筑物表面积累，造成侵蚀破坏。通过对灌区灌溉水和受侵蚀破坏严重的混凝土建筑物附近的水样进行化验分析，可得灌区受侵蚀混凝土建筑物水样化验结果如表 2-1 所示。
华北水利水电大学硕士学位论文于受气候干旱炎热，地表水蒸发量大的影响，大部分可溶盐都沉积在泻湖相和粘土层、砂砾石层中。这类土壤中富含可溶性盐类，主要包括氯盐（KCl、NaCl、CgCl2等）和硫酸盐类（MgSO4、 CaSO4等）。灌区上水后，灌溉回归水流入地系统。在灌溉回归水入渗转为地下水的过程中，上述土壤中的盐离子溶解于其地下水的含盐量大幅度上升，从而形成高矿化度的侵蚀溶液，对灌区水工混凝造成侵蚀破坏。.2.3 混凝土侵蚀残渣成分分析现场调查时将灌区水工混凝土建筑表面剥落的残渣收集并研磨至粉末状，通过照射方式进行 XRD 衍射实验，得出 X 光衍射图谱进而分析受侵蚀混凝土残渣化学组分，揭示混凝土侵蚀破坏的化学机理，衍射结果如下图 2-3 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]硫酸盐镁盐复合侵蚀后混凝土的微观形貌特征[J]. 吴福飞,侍克斌,董双快,慈军,陈亮亮,刘思海,张凯. 农业工程学报. 2015(09)
[2]硫酸盐环境下混凝土抗压强度耐蚀系数研究[J]. 张敬书,张银华,冯立平,董庆友,汪朝成. 建筑材料学报. 2014(03)
[3]长周期结构地震反应的特点与反应谱[J]. 方小丹,魏琏,周靖. 建筑结构学报. 2014(03)
[4]基于小波函数的地震动反应谱拟合方法[J]. 张郁山,赵凤新. 土木工程学报. 2014(01)
[5]盐雾环境下受荷混凝土中氯离子扩散试验[J]. 王元战,周海锋. 材料科学与工程学报. 2013(05)
[6]硫酸盐侵蚀与冻融循环共同作用下混凝土损伤研究[J]. 苑立冬,牛荻涛,姜磊,孙迎召,费倩男. 硅酸盐通报. 2013(06)
[7]强震作用下大型排架式U型渡槽的损伤破坏分析[J]. 张社荣,冯奕,王高辉. 四川大学学报(工程科学版). 2013(01)
[8]除冰盐浓度对混凝土盐冻影响的研究[J]. 周志云,史晓婉,李强,张晶磊. 水资源与水工程学报. 2012(05)
[9]干湿交替环境下混凝土受硫酸盐侵蚀劣化机理[J]. 王海龙,董宜森,孙晓燕,金伟良. 浙江大学学报(工学版). 2012(07)
[10]中国西北干旱区灌区土壤盐渍化问题研究进展[J]. 缑倩倩,韩致文,王国华. 中国农学通报. 2011(29)
博士论文
[1]景电灌区水盐运移对局域水土资源影响研究[D]. 徐存东.兰州大学 2010
[2]西部地区严酷环境下混凝土的耐久性与寿命预测[D]. 金祖权.东南大学 2006
[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]不同环境条件下混凝土力学性能变化规律及预测研究[D]. 郭钟群.江西理工大学 2013
[2]混凝土在干湿循环与硫酸盐侵蚀双重因素作用下的损伤研究[D]. 王琴.扬州大学 2008
[3]水泥混凝土抗硫酸盐侵蚀试验方法研究[D]. 吴长发.西南交通大学 2007
[4]混凝土在硫酸盐与冻融双因素作用下的复合损伤研究[D]. 张磊.扬州大学 2007
[5]钢纤维混凝土碳化和钢筋锈蚀性能研究[D]. 潘慧敏.西南交通大学 2006
本文编号：2946123
【文章来源】：华北水利水电大学河南省
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
甘肃省景电灌区盐碱化土地Fig.2-1Saline-alkalilandinGansuprovinceJingdianirrigationarea
渡槽表面混凝土剥落粗骨料裸露、混凝土表面泛白、基础部为混凝土呈膨松状等，如图2-2 所示。图 2-2 渡槽排架的侵蚀破坏图Fig.2-2 The erosion damage of flume support frame通过调查发现，景电灌区渡槽排架结构经过长期运行受到侵蚀破坏，出现混凝土剥落、钢筋外露并锈蚀严重、部分构件棱角变圆、排架基础部位混凝土成膨松状等现象，部分渡槽需要经常维修才能正常运行。并且侵蚀破坏部位一般处于灌溉回归水流经处，主体部分受到冻融循环的影响出现裂缝。2.2 侵蚀环境分析基于渡槽排架结构的破坏现状，通过现场调查取样，收集本水工混凝土结构工作环境内的水样、土样以及剥落残渣进行衍射实验分析，从而探明混凝土材料的侵蚀介质。2.2.1 水样分析景电灌区地处典型的内陆干旱荒漠气候带，常年降雨量稀少，地区蒸发度高[64]。通过查阅资料可知，自景电灌区工程运行以来，由于蒸发量高于降雨量，地下水中的 SO42-和 Cl-含量及灌溉回归水总矿化度呈上升趋势[65]。工程运行后，灌溉回归水打破了地下水量平衡，导致局部地区地下水位大幅度上升。在高蒸发作用下灌溉回归水溶解多种盐离子聚集，最终，产生严重次生盐碱化问题，有害盐离子不断在混凝土建筑物表面积累，造成侵蚀破坏。通过对灌区灌溉水和受侵蚀破坏严重的混凝土建筑物附近的水样进行化验分析，可得灌区受侵蚀混凝土建筑物水样化验结果如表 2-1 所示。
华北水利水电大学硕士学位论文于受气候干旱炎热，地表水蒸发量大的影响，大部分可溶盐都沉积在泻湖相和粘土层、砂砾石层中。这类土壤中富含可溶性盐类，主要包括氯盐（KCl、NaCl、CgCl2等）和硫酸盐类（MgSO4、 CaSO4等）。灌区上水后，灌溉回归水流入地系统。在灌溉回归水入渗转为地下水的过程中，上述土壤中的盐离子溶解于其地下水的含盐量大幅度上升，从而形成高矿化度的侵蚀溶液，对灌区水工混凝造成侵蚀破坏。.2.3 混凝土侵蚀残渣成分分析现场调查时将灌区水工混凝土建筑表面剥落的残渣收集并研磨至粉末状，通过照射方式进行 XRD 衍射实验，得出 X 光衍射图谱进而分析受侵蚀混凝土残渣化学组分，揭示混凝土侵蚀破坏的化学机理，衍射结果如下图 2-3 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]硫酸盐镁盐复合侵蚀后混凝土的微观形貌特征[J]. 吴福飞,侍克斌,董双快,慈军,陈亮亮,刘思海,张凯. 农业工程学报. 2015(09)
[2]硫酸盐环境下混凝土抗压强度耐蚀系数研究[J]. 张敬书,张银华,冯立平,董庆友,汪朝成. 建筑材料学报. 2014(03)
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[4]基于小波函数的地震动反应谱拟合方法[J]. 张郁山,赵凤新. 土木工程学报. 2014(01)
[5]盐雾环境下受荷混凝土中氯离子扩散试验[J]. 王元战,周海锋. 材料科学与工程学报. 2013(05)
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[7]强震作用下大型排架式U型渡槽的损伤破坏分析[J]. 张社荣,冯奕,王高辉. 四川大学学报(工程科学版). 2013(01)
[8]除冰盐浓度对混凝土盐冻影响的研究[J]. 周志云,史晓婉,李强,张晶磊. 水资源与水工程学报. 2012(05)
[9]干湿交替环境下混凝土受硫酸盐侵蚀劣化机理[J]. 王海龙,董宜森,孙晓燕,金伟良. 浙江大学学报(工学版). 2012(07)
[10]中国西北干旱区灌区土壤盐渍化问题研究进展[J]. 缑倩倩,韩致文,王国华. 中国农学通报. 2011(29)
博士论文
[1]景电灌区水盐运移对局域水土资源影响研究[D]. 徐存东.兰州大学 2010
[2]西部地区严酷环境下混凝土的耐久性与寿命预测[D]. 金祖权.东南大学 2006
[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]不同环境条件下混凝土力学性能变化规律及预测研究[D]. 郭钟群.江西理工大学 2013
[2]混凝土在干湿循环与硫酸盐侵蚀双重因素作用下的损伤研究[D]. 王琴.扬州大学 2008
[3]水泥混凝土抗硫酸盐侵蚀试验方法研究[D]. 吴长发.西南交通大学 2007
[4]混凝土在硫酸盐与冻融双因素作用下的复合损伤研究[D]. 张磊.扬州大学 2007
[5]钢纤维混凝土碳化和钢筋锈蚀性能研究[D]. 潘慧敏.西南交通大学 2006
本文编号：2946123
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