收藏本站
《浙江大学》 2011年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

氯离子在损伤及开裂混凝土内的输运机理及作用效应

延永东  
【摘要】:氯离子是影响海洋环境下混凝土结构耐久性问题的最主要因素,各种环境及荷载造成的损伤及开裂对氯离子的侵蚀有加剧作用,研究氯离子在损伤及开裂混凝土内的输运机理,对准确预测其使用寿命并进而采取相应措施提高其服役寿命具有十分重要的理论和应用价值。本文的主要研究工作如下: (1)分别采用双重孔隙介质模型和二维扩散模型,研究了溶液静止和流动状态下氯离子在开裂混凝土内的输运,模型同时考虑了表面氯离子浓度和氯离子扩散系数的时变性、氯离子的线性结合理论和裂缝的自愈合效应,得出了与实际试验数据相符合的结果。 (2)采用双重孔隙介质模型,考虑氯离子在混凝土孔隙内的线性结合,将水分和氯离子在混凝土和裂缝内的迁移分别表示为扩散形式和对流-扩散形式,得出了不同饱和度下的水分扩散方程和氯离子对流-扩散方程,及Rayleigh-Ritz分布下的相应水分扩散系数随孔隙饱和度的变化规律,并采用有限单元法和有限差分法计算了干湿交替作用下的水分和氯离子在一规则开裂混凝土内的迁移过程,得出的干湿循环状态下的氯离子侵蚀结果与试验结果相吻合。 (3)进行了普通混凝土、掺加0.1%聚丙烯纤维和掺加1%钢纤维的混凝土在不同湿度环境中的养护,并对养护好的部分试件进行75℃和120℃的烘烤,然后对所有试件进行了氯离子浸泡试验,60d和180d后的测试结果表明,养护时混凝土湿度越小,后期施加的温度越高,浸泡后相同深度的氯离子质量分数越大,且拟合后得到的表观氯离子扩散系数越大。掺加纤维后氯离子质量分数及表观扩散系数的增加程度均有所减缓。 (4)研究了普通混凝土、掺加0.1%聚丙烯纤维和掺加1%钢纤维的混凝土在10次、25次、50次冻融循环后的动弹性模量、质量损失、抗折强度、抗压强度及120d的氯化钠溶液浸泡试验,结果表明,除冻融循环10次后的抗压强度及氯离子扩散系数外,三种混凝土的动弹性模量、抗折、抗压强度均随冻融循环次数增加而减小,掺加纤维的混凝土的动弹性模量、抗折强度、抗压强度降低速度及氯离子扩散系数的增大速度均小于普通混凝土。在普通体积掺量下,钢纤维抵抗微裂缝的能力要稍优于聚丙烯纤维,可以减缓混凝土在冻融过程中的损伤速度。 (5)研究了加载中和加载后不同应力水平下的氯离子在普通混凝土内的侵蚀。通过对试件180d的取样测试,结果表明,当施加的压应力小于抗压强度的50%时,无论施加的是瞬时荷载还是持续荷载,混凝土内同一深度的自由氯离子质量分数随荷载水平的变化没有一定的规律性,当荷载施加到95%的抗压强度后卸载时,混凝土内相同深度的氯离子质量分数比其他应力水平时明显增大。且顺着荷载施加方向的氯离子质量分数要小于垂直荷载施加方向的值。施加不大于50%极限压应力的荷载后混凝土的表观氯离子扩散系数有所减小,其中瞬时荷载下混凝土内表观氯离子扩散系数大于相同应力水平下持续荷载作用下混凝土内的值。当应力水平达到70%时,瞬时荷载下混凝土内的表观氯离子扩散系数随着应力水平的增加逐渐增大。据此建立了相应的多项式计算模型。 (6)采用两端对锚、三点加载的方式使钢筋混凝土梁式试件跨中开裂,研究了不同跨中裂缝宽度和加载方式对氯离子在混凝土内侵蚀和受拉区钢筋腐蚀的影响。通过对试件不同位置的取样测试,结果表明,弯曲裂缝处的氯离子质量分数远大于没有开裂区域,拉应力对开裂区和受拉区的氯离子输运也起到了一定的加速作用,受拉区的相对氯离子扩散系数在1.1-2.2之间。水灰比越大,应力水平越高,相同截面内的氯离子质量分数越大,变化荷载比持续静荷载更加速了氯离子的侵蚀速度。相同时间下,受拉区的钢筋锈蚀程度也要大于非受力区。水灰比越大,保护层厚度越小,受拉区的钢筋锈蚀程度越大,在本文所采用的应力水平及荷载作用方式范围内,钢筋锈蚀几乎没有变化。 (7)将混凝土内钢筋初锈作为结构的耐久性极限状态,结合已经得到的参数关系,采用概率的方法分析了不同损伤情形下的耐久性失效概率和寿命,得出了随损伤参数变化的初锈概率分布曲线。结果表明,随着养护时混凝土饱和度的降低,其内部钢筋的初锈慨率逐渐增加,耐久性寿命相应缩短。冻融循环可使混凝土的寿命降低55%。较小的压应力延长了混凝土结构的使用寿命,但当压应力水平超出一定限值后,其使用寿命会逐渐减小。随着混凝土拉应力水平或钢筋混凝土构件中钢筋拉应力水平的增加,混凝土结构的使用寿命逐渐减小,当素混凝土达到80%的应力水平时,其使用寿命缩短了16.9%。当钢筋应力达到100MPa时,钢筋混凝土构件的使用寿命缩短了47.2%.
【学位授予单位】:

知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 成晶晶;纺织品增强混凝土[J];国外纺织技术;2004年02期
2 曾昌洪;张玉奇;李兴旺;刘小蕊;;水泥基渗透结晶型防水材料涂层基体的微观分析[J];中国建筑防水;2006年11期
3 任根宽;;浅谈混凝土开裂的原因及防止措施[J];广东化工;2007年11期
4 朱榆;徐世烺;赵瑾;;混凝土基体材料断裂特性试验研究[J];大连理工大学学报;2011年04期
5 沈化荣;高培伟;林晖;黄欣;;混凝土早期凝缩测定及抑制机理研究[J];混凝土;2012年04期
6 周洪涛;彭刚;胡海周;梁春华;;循环荷载作用下混凝土塑性变形试验研究[J];混凝土与水泥制品;2012年03期
7 王标;;智能混凝土的研究现状与发展趋势[J];上海建材;2013年02期
8 陈绍华;聚丙烯混凝土增强纤维网的优良特性和应用[J];产业用纺织品;2003年02期
9 白二雷;许金余;高志刚;胡泽斌;;EPS颗粒对混凝土的增韧效应[J];建筑材料学报;2012年01期
10 李延波;邓敏;莫立武;唐明述;;不同约束条件下掺轻烧MgO混凝土的力学性能[J];中南大学学报(自然科学版);2012年07期
11 刘斯凤;秦鸿根;庞超明;;地铁混凝土的抗裂防渗性能研究[J];三峡大学学报(自然科学版);2006年01期
12 田凤兰;白东海;张丽娟;;超高强度硅酸盐混凝土的力学性能研究[J];中国建筑金属结构;2013年20期
13 胡小庆;王永生;;纤维间距理论缺陷分析[J];安徽建筑;2011年02期
14 刘海;张开军;许吉专;;浅谈HFVC在冷却塔防腐蚀中的应用[J];全面腐蚀控制;2012年08期
15 司秀勇;潘慧敏;;纤维对混凝土早期抗裂性能的影响[J];硅酸盐通报;2011年06期
16 ;文摘[J];膨胀剂与膨胀混凝土;2006年03期
17 丁国博;许金余;胡泽斌;席峰;白二雷;;冲击荷载作用下早强EPS混凝土的力学性能[J];振动与冲击;2011年03期
18 白二雷;许金余;高志刚;;EPS混凝土冲击压缩韧性研究[J];混凝土;2011年11期
19 陆同庆,龙家杰;合成纤维在国内混凝土建材中的应用[J];苏州大学学报(工科版);2005年02期
20 张博;王延相;;Trevo纤维在水泥砂浆和混凝土增强中的效果研究[J];广州化工;2013年18期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 史小兴;任学文;;合成纤维在混凝土中的抗裂机理[A];第十一届全国混凝土及预应力混凝土学术交流会论文集[C];2001年
2 王建国;林江;朱宏伟;罗伯特·柯如索;;NYCON增韧纤维与抗裂混凝土[A];全国第五届纤维水泥与纤维混凝土学术会议论文集[C];1994年
3 李惠;欧进萍;;智能混凝土与结构 第16届全国结构工程学术会议特邀报告[A];第16届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅰ册)[C];2007年
4 贺行洋;陈益民;马保国;李永鑫;张洪滔;张文生;;低氯离子迁移率混凝土的研制[A];中国硅酸盐学会2003年学术年会水泥基材料论文集(下册)[C];2003年
5 陈小宾;席细平;戴洪兴;鹿院卫;马重芳;;纤维及纳米粘土增强混凝土研究进展[A];中国复合材料学术研讨会论文集[C];2005年
6 董新龙;洪志权;高培正;施绍裘;陈江瑛;邵世明;王礼立;;混凝土板震塌破坏过程的实验及数值模拟分析[A];第七届全国工程结构安全防护学术会议论文集[C];2009年
7 郭丽萍;孙伟;郑克仁;陈恒健;刘博;;大掺量磨细矿渣混凝土的抗弯疲劳性能与机理研究——分形理论研究与灰色模型预测[A];全国高性能混凝土和矿物掺合料的研究与工程应用技术交流会论文集[C];2006年
8 巫绪涛;谢思发;胡俊;;EPS混凝土的动态压缩试验[A];第六届全国爆炸力学实验技术学术会议论文集[C];2010年
9 贺行洋;陈益民;马保国;李永鑫;张洪滔;张文生;;低氯离子迁移率混凝土的研制[A];中国硅酸盐学会2003年学术年会论文摘要集[C];2003年
10 沈荣熹;;低掺率合成纤维在混凝土中的作用机制[A];吴中伟院士从事科教工作六十年学术讨论会论文集[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 罗昕;损伤演变对混凝土强度的影响[D];华中科技大学;2006年
2 夏晓舟;混凝土细观数值仿真及宏细观力学研究[D];河海大学;2007年
3 延永东;氯离子在损伤及开裂混凝土内的输运机理及作用效应[D];浙江大学;2011年
4 白卫峰;混凝土损伤机理及饱和混凝土力学性能研究[D];大连理工大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 翟运琼;腐蚀混凝土单轴受压本构模型及其在混凝土构件力学性能分析中的应用[D];重庆大学;2005年
2 李进桥;石墨导电混凝土物理性能试验研究[D];大庆石油学院;2009年
3 曹东;微波照射下混凝土强度弱化规律的试验研究[D];西安科技大学;2013年
4 赵转;加筋混凝土动态劈裂拉伸力学性能的实验研究和数值模拟[D];太原理工大学;2012年
5 郭剑飞;混凝土孔结构与强度关系理论研究[D];浙江大学;2004年
6 黄河;损伤理论在腐蚀混凝土力学性能研究中的应用[D];重庆大学;2004年
7 全世海;预埋管灌浆修补混凝土裂缝试验研究[D];重庆大学;2006年
8 童成丰;钢渣导电混凝土的温敏性研究[D];重庆大学;2007年
9 何军拥;编织纤维格栅增强混凝土增强机理的研究[D];广东工业大学;2002年
10 潘永灿;纤维织物增强混凝土薄板受力性能研究[D];东南大学;2006年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978