【摘要】：混凝土硫酸鹽侵蝕問(wèn)題是一個(gè)涉及離子化學(xué)反應(yīng),物質(zhì)變化以及材料力學(xué)損傷的多物理場(chǎng)耦合問(wèn)題,一直是混凝土耐久性的重要研究?jī)?nèi)容。地鐵、隧道等地下混凝土結(jié)構(gòu)在正常使用時(shí)往往存在大量的裂縫,這些裂縫將大大加速硫酸根離子的擴(kuò)散,從而加速材料的劣化。因此,本文以地鐵、隧道常見的帶裂縫雙摻混凝土為對(duì)象,建立合理的數(shù)學(xué)模型研究其性能的演化規(guī)律,進(jìn)行材料的服役壽命預(yù)測(cè),對(duì)耐久性設(shè)計(jì)具有十分重要的意義。本文通過(guò)文獻(xiàn)研究,總結(jié)離子在裂縫內(nèi)的擴(kuò)散規(guī)律,并提出離子在裂縫中擴(kuò)散系數(shù)的通用表達(dá)式。建立氯離子在裂縫混凝土內(nèi)的簡(jiǎn)化二維擴(kuò)散模型,并使用COMSOL MULTIPHYSICS商業(yè)有限元軟件進(jìn)行求解,并驗(yàn)證擴(kuò)散系數(shù)通用表達(dá)式的正確性。結(jié)果表明,裂縫寬度越寬,離子濃度越大；裂縫深度越深,離子濃度越小。依據(jù)硫酸鹽化力耦合機(jī)理,建立了硫酸鹽影響下氯離子在裂縫混凝土中的擴(kuò)散模型,并利用MATLAB進(jìn)行編程求解,驗(yàn)證了硫酸鹽化力耦合機(jī)理的正確性。依據(jù)混凝土侵蝕的化力耦合模型,建立硫酸鹽混凝土二維擴(kuò)散方程并使用有限差分法求解,最后進(jìn)行硫酸鹽侵蝕試驗(yàn)進(jìn)行了對(duì)比驗(yàn)證。求解可知,離子濃度從外到內(nèi)呈梯度變化,邊緣最高,中心最低,離子濃度在侵蝕一定時(shí)間后保持動(dòng)態(tài)平衡。
[Abstract]:Sulfate erosion of concrete is a multi-physical coupling problem involving ion chemical reaction, material change and mechanical damage of materials. It has been an important research content of concrete durability. Underground concrete structures such as subways and tunnels often have a large number of cracks in normal use. These cracks will greatly accelerate the diffusion of sulfate ions and thus accelerate the deterioration of materials. Therefore, this paper takes the common concrete with cracks in subway and tunnel as the object, establishes the reasonable mathematical model to study the evolution law of its performance and predicts the service life of the material, which is of great significance to the durability design. In this paper, the diffusion law of ions in cracks is summarized, and the general expression of diffusion coefficient of ions in cracks is put forward. A simplified two-dimensional diffusion model of chloride ions in cracked concrete is established and solved by COMSOL MULTIPHYSICS commercial finite element software. The correctness of the general expression of diffusion coefficient is verified. The results show that the wider the crack width, the greater the ion concentration, and the deeper the crack depth, the smaller the ion concentration. According to the coupling mechanism of sulphate force, the diffusion model of chloride ion in cracked concrete under the influence of sulfate is established, and the correctness of the coupling mechanism is verified by programming with MATLAB. According to the coupling model of chemical force of concrete erosion, the two-dimensional diffusion equation of sulphate concrete is established and solved by finite difference method. Finally, the sulphate erosion test is compared and verified. The solution shows that the ion concentration varies from outside to inside with the highest edge and the lowest center. The ion concentration keeps dynamic equilibrium after erosion for a certain time.
【學(xué)位授予單位】：南京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TU528

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本文編號(hào)：2204377