硫酸鹽在我國(guó)分布廣泛,海水、鹽湖、地下水及鹽堿地等環(huán)境中大多有硫酸鹽存在,硫酸鹽侵蝕是導(dǎo)致混凝土劣化最重要的原因之一。硫酸根離子經(jīng)過(guò)多種途徑傳輸?shù)交炷两Y(jié)構(gòu)內(nèi)部,引起混凝土材料膨脹、開(kāi)裂,最終導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)破壞,其長(zhǎng)期作用下會(huì)導(dǎo)致大量的經(jīng)濟(jì)損失和能源浪費(fèi)。因此,開(kāi)展硫酸鹽侵蝕下混凝土的破壞過(guò)程與力學(xué)性能劣化機(jī)制研究,對(duì)延長(zhǎng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的使用年限,提高工程結(jié)構(gòu)的使用效率和經(jīng)濟(jì)效益具有重要的意義。本文主要針對(duì)外部硫酸根離子侵蝕混凝土所導(dǎo)致的性能劣化機(jī)制進(jìn)行研究,并對(duì)該侵蝕破壞過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬。主要工作包括:1.總結(jié)了硫酸鹽侵蝕混凝土的基本理論介紹了國(guó)內(nèi)外混凝土耐久性及硫酸鹽侵蝕問(wèn)題的研究現(xiàn)狀,在此基礎(chǔ)上總結(jié)了硫酸根離子在混凝土中傳輸?shù)幕纠碚摷傲蛩猁}對(duì)混凝土的侵蝕破壞機(jī)理,給出了引起混凝土破壞的膨脹產(chǎn)物鈣礬石的生成過(guò)程及膨脹變形的計(jì)算模型。2.提出了“等效溫度法”來(lái)模擬硫酸鹽侵蝕導(dǎo)致混凝土發(fā)生體積膨脹的過(guò)程針對(duì)硫酸鹽侵蝕導(dǎo)致混凝土發(fā)生體積膨脹的過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬,提出了“等效溫度法”,用“溫度”作為連接化學(xué)反應(yīng)和力學(xué)計(jì)算的橋梁,將復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)統(tǒng)一化,并將反應(yīng)物濃度等效為溫度改變,用轉(zhuǎn)換...

【文章頁(yè)數(shù)】：91 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 硫酸鹽侵蝕混凝土問(wèn)題研究現(xiàn)狀
        1.2.1 硫酸鹽侵蝕問(wèn)題中的化學(xué)及物理過(guò)程
        1.2.2 混凝土細(xì)觀結(jié)構(gòu)的變化
        1.2.3 混凝土宏觀力學(xué)性能的變化
    1.3 硫酸鹽侵蝕混凝土數(shù)值模擬研究進(jìn)展
        1.3.1 硫酸根離子在混凝土中的擴(kuò)散與傳輸理論模型
        1.3.2 硫酸鹽侵蝕下混凝土膨脹破壞模型
    1.4 研究主要內(nèi)容
第二章 硫酸鹽侵蝕混凝土的基本理論
    2.1 引言
    2.2 硫酸鹽傳輸理論
        2.2.1 基本假設(shè)
        2.2.2 混凝土中硫酸根離子輸運(yùn)方程
        2.2.3 硫酸鹽侵蝕過(guò)程中的化學(xué)反應(yīng)
        2.2.4 硫酸鹽侵蝕下混凝土的破壞類(lèi)型
    2.3 硫酸鹽侵蝕膨脹過(guò)程理論
        2.3.1 膨脹晶體的生成過(guò)程
        2.3.2 膨脹變形的計(jì)算模型
    2.4 混凝土損傷破壞理論
        2.4.1 損傷機(jī)理分析
        2.4.2 裂紋擴(kuò)展過(guò)程
        2.4.3 材料損傷的分類(lèi)
        2.4.4 損傷定義
        2.4.5 混凝土損傷模型
    2.5 影響硫酸根離子在混凝土中擴(kuò)散的因素
        2.5.1 孔隙填充效應(yīng)
        2.5.2 裂縫效應(yīng)
        2.5.3 其它因素影響
    2.6 硫酸鹽侵蝕混凝土的擴(kuò)散-化學(xué)反應(yīng)與混凝土損傷耦合機(jī)制
    2.7 本章小結(jié)
第三章 硫酸鹽侵蝕致混凝土體積膨脹過(guò)程模擬方法—等效溫度法
    3.1 引言
    3.2 等效溫度法的基本原理
        3.2.1 基本原理
        3.2.2 濃度和等效溫度的轉(zhuǎn)換方法
        3.2.3 算例分析
    3.3 方法有效性驗(yàn)證
        3.3.1 模型的幾何形狀和材料參數(shù)
        3.3.2 一維擴(kuò)散-反應(yīng)機(jī)制
    3.4 等效溫度法的優(yōu)缺點(diǎn)
    3.5 本章小結(jié)
第四章 硫酸鹽侵蝕致混凝土損傷過(guò)程模擬
    4.1 引言
    4.2 混凝土損傷塑性模型的建立
        4.2.1 混凝土單軸受拉和受壓行為
        4.2.2 CDP模型參數(shù)的確定方法
        4.2.3 實(shí)例分析
    4.3 硫酸鹽侵蝕致混凝土損傷破壞過(guò)程模擬
        4.3.1 擴(kuò)散過(guò)程模擬
        4.3.2 混凝土損傷破壞過(guò)程模擬
    4.4 混凝土損傷開(kāi)裂效應(yīng)
    4.5 本章小結(jié)
第五章 擴(kuò)散-反應(yīng)機(jī)制與損傷破壞耦合過(guò)程數(shù)值模擬
    5.1 引言
    5.2 耦合分析模型
        5.2.1 擴(kuò)散-反應(yīng)機(jī)制模型
        5.2.2 混凝土損傷模型
    5.3 耦合分析流程
    5.4 ABAQUS建模及二次開(kāi)發(fā)中的重要命令
        5.4.1 模型.inp文件
        5.4.2 用戶子程序-USDFLD
        5.4.3 Python命令
    5.5 耦合作用下混凝土損傷破壞過(guò)程有限元模擬及分析
        5.5.1 耦合過(guò)程模擬
        5.5.2 耦合作用下的擴(kuò)散反應(yīng)
        5.5.3 耦合作用下混凝土的膨脹破壞歷時(shí)反應(yīng)
        5.5.4 與文獻(xiàn)結(jié)果對(duì)比
    5.6 混凝土中硫酸根離子擴(kuò)散系數(shù)D的變化情況
    5.7 耦合作用對(duì)混凝土抗彎性能的影響
        5.7.1 模型參數(shù)
        5.7.2 有限元模型
        5.7.3 結(jié)果及分析
    5.8 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡(jiǎn)介



本文編號(hào)：3753309