發(fā)布時間：2018-04-08 18:54

  本文選題：硫酸鹽侵蝕　切入點：多邊形骨料　出處：《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》2014年碩士論文

【摘要】：硫酸鹽廣泛存在于大氣、土壤以及水體之中，在長期作用下可導(dǎo)致混凝土力學(xué)性能劣化乃至膨脹破壞，硫酸鹽腐蝕已成為對混凝土結(jié)構(gòu)耐久性影響最大的環(huán)境腐蝕之一。在細(xì)觀層次上，混凝土由砂漿、粗骨料以及過渡界面組成的三相復(fù)合材料。建立基于粗骨料真實分布特征的細(xì)觀數(shù)值模型，掌握硫酸根離子在混凝土中的擴(kuò)散規(guī)律及砂漿受硫酸鹽侵蝕的劣化規(guī)律，，是深入了解硫酸鹽侵蝕混凝土材料動態(tài)力學(xué)性能劣化規(guī)律及其損傷演化規(guī)律的關(guān)鍵。 利用改進(jìn)的硫酸鋇重量法對不同腐蝕周期砂漿和混凝土試塊進(jìn)行了硫酸根離子濃度的檢測與分析，對硫酸根離子在砂漿中的擴(kuò)散規(guī)律進(jìn)行了研究；對不同侵蝕周期的砂漿試塊進(jìn)行了動態(tài)抗壓試驗和抗折試驗，研究了硫酸鈉侵蝕對砂漿強(qiáng)度應(yīng)變率效應(yīng)的影響；測試了混凝土在不同加載速率下的劈裂抗拉強(qiáng)度。研究結(jié)果表明：隨著腐蝕周期的增長，硫酸根離子的擴(kuò)散速度逐漸減慢；硫酸鈉侵蝕砂漿的抗壓強(qiáng)度隨著應(yīng)變率的增長而增長，并且在不同的侵蝕周期表現(xiàn)出不同程度的率效應(yīng)。 使用MATLAB圖像處理技術(shù)，在盡量保持骨料真實面積和形貌的前提下，對混凝土截面骨料邊界進(jìn)行了多邊形擬合。首先得到了骨料頂點坐標(biāo)值,進(jìn)一步采用多邊形擬合數(shù)據(jù)的方式對骨料的幾何特征信息進(jìn)行了統(tǒng)計分析。統(tǒng)計結(jié)果表明：多邊形骨料邊數(shù)、形狀不規(guī)則度和尺寸不規(guī)則度服從高斯分布，骨料面積以及等效半徑服從對數(shù)正態(tài)分布。并在此基礎(chǔ)上建立了混凝土二維細(xì)觀數(shù)值模型。 基于ABAQUS有限元平臺，分別使用蒙特卡洛方法和骨料多邊形分析結(jié)果，建立了隨機(jī)圓形骨料模型和多邊形骨料模型，并分析了二者的數(shù)值模擬結(jié)果。結(jié)果表明：多邊形骨料模型比圓形骨料結(jié)果更接近于實驗結(jié)果，更能反映混凝土內(nèi)部的實際損傷情況。另外，使用細(xì)觀數(shù)值模型對混凝土抗壓實驗和混凝土劈裂實驗進(jìn)行了數(shù)值仿真，分析結(jié)果表明：細(xì)觀數(shù)值模型可較好的反映混凝土抗壓強(qiáng)度和劈裂抗拉強(qiáng)度的率效應(yīng)；隨著應(yīng)變率的增加，混凝土內(nèi)部損傷面積逐漸擴(kuò)大。建立了硫酸根離子濃度與砂漿強(qiáng)度的關(guān)系，對硫酸鹽侵蝕混凝土力學(xué)性能劣化規(guī)律進(jìn)行了預(yù)測。
[Abstract]:Sulfate widely exists in atmosphere, soil and water, which can lead to deterioration of concrete mechanical properties and even dilatation damage under long-term action. Sulfate corrosion has become one of the most important environmental corrosion factors affecting the durability of concrete structures.At the meso level, the concrete is composed of mortar, coarse aggregate and transition interface.A mesoscopic numerical model based on the true distribution characteristics of coarse aggregate was established to master the diffusion law of sulfate ion in concrete and the degradation law of mortar subjected to sulfate erosion.It is the key to understand the degradation law of dynamic mechanical properties and damage evolution law of sulphate corroded concrete materials.The concentration of sulfate ion in mortar and concrete samples with different corrosion cycles was measured and analyzed by the improved barium sulfate gravimetric method, and the diffusion law of sulfate ion in mortar was studied.Dynamic compressive and flexural tests were carried out on mortar samples with different erosion cycles, the effect of sodium sulfate erosion on the strength strain rate effect of mortar was studied, and the splitting tensile strength of concrete under different loading rates was tested.The results show that the diffusion rate of sulfate ion decreases with the increase of corrosion cycle, and the compressive strength of sodium sulfate erosion mortar increases with the increase of strain rate.And the rate effect is different in different erosion periods.Using MATLAB image processing technology, the concrete cross-section aggregate boundary is fitted with polygon under the premise of keeping the real area and morphology of aggregate as far as possible.Firstly, the coordinate value of aggregate vertex is obtained, and the geometric characteristic information of aggregate is statistically analyzed by means of polygonal fitting data.The statistical results show that the number of polygonal aggregate edges, shape irregularity and size irregularity are distributed from Gao Si, and the aggregate area and equivalent radius from logarithmic normal distribution.On this basis, a two-dimensional meso-numerical model of concrete is established.Based on the ABAQUS finite element platform, the random circular aggregate model and the polygonal aggregate model are established by using Monte Carlo method and polygonal aggregate analysis results, respectively, and the numerical simulation results of the two models are analyzed.The results show that the polygonal aggregate model is closer to the experimental results than the circular aggregate model and can reflect the actual damage of concrete more effectively.In addition, the mesoscopic numerical model is used to simulate the concrete compression test and the concrete splitting experiment. The results show that the meso-numerical model can better reflect the rate effect of concrete compressive strength and splitting tensile strength.With the increase of strain rate, the damage area of concrete expands gradually.The relationship between sulfate ion concentration and mortar strength was established and the deterioration law of mechanical properties of sulphate corroded concrete was predicted.
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TU375

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本文編號：1722910