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《清华大学》 2009年
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干湿交替下表层混凝土中水分与离子传输过程研究

李春秋  
【摘要】: 干湿交替是对混凝土耐久性最不利的环境之一,而干湿交替下混凝土内水分与离子传输机理比单调干燥或湿润条件下更为复杂。本文对混凝土微结构和水分传输的关系进行了深入讨论,指出毛细孔端部水分供给流量差异导致了液态水在不同尺寸孔隙中流动优先权的不同,并在宏观上表现为干燥、湿润过程中水分传输速率的差异。通过试验,对干湿交替下混凝土内部相对湿度和电导率的变化进行了研究。提出用扩散方程的形式描述水分传输的总效果,并对干燥、湿润过程采用不同的扩散系数。利用“预估-校正”隐式有限差格式求解偏微分方程。提出了干湿平衡时间的概念,并利用该概念将干湿交替下混凝土内水分传输过程分为:均衡、湿润主导和干燥主导过程。计算表明,湿润主导和干燥主导过程的影响深度分别由干燥时间和湿润时间决定。 对混凝土和环境之间的水分交换进行了深入分析,并通过边界层理论进行了近似计算。通过试验,测定了混凝土近表面层内大气的温、湿度变化特征。利用有限元程序,求解了一维“混凝土-环境”传输模型。研究表明,混凝土表面与大气环境之间存在着厚度为几厘米的温、湿度变化明显的过渡区。在确定混凝土传热传湿的边界条件时需考虑该过渡区的影响,而在近表面现象不明显的情况下可采用第一类边界条件。 将干湿交替下混凝土内水分传输模型并入氯离子传输模型,并考虑了离子浓度对水分传输的影响。利用上游加权“预估-校正”有限差分格式求解对流占优的氯离子对流-扩散问题。计算结果和4个月干湿交替试验实测的氯离子含量分布吻合较好,证明了本文模型的正确性。研究表明,由于混凝土对氯离子的强吸附性,氯离子在混凝土中的入侵深度落后于水分传输。 连续2年记录北京典型气候下混凝土内湿度变化,结果表明降雨事件可使混凝土内部孔隙相对湿度迅速恢复至100%,混凝土中水分传输的影响深度约为15mm。最后还就定量计算在实际工程耐久性评估中的应用进行了案例分析。
【学位授予单位】:清华大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TU528

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【引证文献】
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【参考文献】
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【共引文献】
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【同被引文献】
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【二级引证文献】
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1 李淑红;混凝土中毛细吸水过程的理论及试验研究[D];大连理工大学;2011年
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【二级参考文献】
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10 周周;夏季追肥主要追哪些肥料[N];农民日报;2006年
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1 李春秋;干湿交替下表层混凝土中水分与离子传输过程研究[D];清华大学;2009年
2 何富强;硝酸银显色法测量水泥基材料中氯离子迁移[D];中南大学;2010年
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4 王晨飞;氯盐环境下聚丙烯纤维混凝土耐久性能研究[D];西安建筑科技大学;2012年
5 范明生;水旱轮作系统养分资源综合管理研究[D];中国农业大学;2005年
6 刘志勇;基于环境的海工混凝土耐久性试验与寿命预测方法研究[D];东南大学;2006年
7 李杉;环境与荷载共同作用下FRP加固混凝土耐久性[D];大连理工大学;2009年
8 侯立军;长江口滨岸潮滩营养盐环境地球化学过程及生态效应[D];华东师范大学;2004年
9 耿健;杂散电流与氯离子共存环境下钢筋混凝土劣化机理的研究[D];武汉理工大学;2008年
10 刘岳燕;水分条件与水稻土壤微生物生物量、活性及多样性的关系研究[D];浙江大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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2 叶海隆;混凝土裂缝对氯离子传输及水分影响深度的研究[D];浙江大学;2013年
3 崔玲;海洋环境下混凝土结构中氯离子的侵入机理与分布发展[D];青岛理工大学;2010年
4 王翠翠;使用环境对混凝土氯离子传感器工作性能的影响[D];哈尔滨工业大学;2011年
5 赵彦迪;静水压力下混凝土中氯离子传输机理研究[D];青岛理工大学;2011年
6 赵川;混凝土中临界氯离子浓度压力渗透法研究[D];上海交通大学;2012年
7 欧冬妮;长江口潮滩“干湿交替”模式下磷的迁移过程与机制[D];华东师范大学;2004年
8 孙殷;植物木质部水分传输数值模拟[D];浙江工业大学;2010年
9 张超;盐溶液腐蚀改性混凝土性能试验研究[D];郑州大学;2009年
10 付燕弟;混凝土结构氯离子侵蚀寿命预测及敏感性分析[D];青岛理工大学;2010年
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