【摘要】：作為鋼筋銹蝕的必要條件之一,氧氣和水對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋的銹蝕速率有著重要的影響,而目前對(duì)于水泥基材料中的氧氣擴(kuò)散的研究較少且氧氣擴(kuò)散系數(shù)的測(cè)定裝置及測(cè)試方法存在不足。因此,本文建立了干燥條件和不同孔隙飽和度下水泥基材料中的氧氣擴(kuò)散系數(shù)預(yù)測(cè)模型,并自主設(shè)計(jì)了 一套用于水泥基材料中氧氣擴(kuò)散系數(shù)測(cè)定的試驗(yàn)裝置,利用該裝置對(duì)砂漿和混凝土中的氧氣擴(kuò)散系數(shù)進(jìn)行測(cè)定,將試驗(yàn)結(jié)果與模型理論值進(jìn)行對(duì)比分析。進(jìn)一步地,為說明氧氣濃度與環(huán)境濕度對(duì)混凝土中鋼筋銹蝕的影響,對(duì)不同氧氣濃度和環(huán)境濕度下混凝土中的鋼筋銹蝕電流密度和銹蝕量進(jìn)行了試驗(yàn)。本文的主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)從氧氣在水泥基材料中的三種擴(kuò)散方式(菲克擴(kuò)散,努森擴(kuò)散和過渡型擴(kuò)散)出發(fā),將水泥基材料孔結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化為平行管束模型,使用孔徑密度函數(shù)將三種擴(kuò)散分別定量化,再結(jié)合水泥基材料的孔隙率和曲折度,建立了干燥條件及不同孔隙飽和度下的水泥基材料中的氧氣擴(kuò)散系數(shù)預(yù)測(cè)模型并對(duì)其進(jìn)行了相關(guān)參數(shù)分析。(2)針對(duì)現(xiàn)有水泥基材料中氧氣擴(kuò)散系數(shù)測(cè)試裝置及測(cè)定方法的不足,基于菲克擴(kuò)散定律,自主設(shè)計(jì)了一套水泥基材料中氧氣擴(kuò)散系數(shù)的測(cè)定裝置,并采用該裝置測(cè)試了干燥條件及不同孔隙飽和度下的砂漿試件的氧氣擴(kuò)散系數(shù),將實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析并對(duì)所建立的氧氣擴(kuò)散系數(shù)預(yù)測(cè)模型進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。同時(shí)對(duì)氧氣在砂漿試件擴(kuò)散過程中內(nèi)部的氧氣濃度進(jìn)行了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),進(jìn)一步探究了砂漿內(nèi)部的氧氣擴(kuò)散規(guī)律。(3)考慮到混凝土與砂漿在結(jié)構(gòu)上的差異,為進(jìn)一步驗(yàn)證所建立的水泥基材料中擴(kuò)散系數(shù)預(yù)測(cè)模型在混凝土中的適用性,利用所設(shè)計(jì)水泥基材料中氧氣擴(kuò)散系數(shù)的測(cè)定裝置,對(duì)不同條件下的混凝土中的氧氣擴(kuò)散系數(shù)進(jìn)行了試驗(yàn)測(cè)試,并將結(jié)果與理論值及砂漿試件結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,合理闡述了所建立的水泥基材料中氧氣擴(kuò)散系數(shù)預(yù)測(cè)模型的正確性與完整性。同時(shí)對(duì)氧氣在混凝土試件擴(kuò)散過程中內(nèi)部的濃度變化進(jìn)行了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),進(jìn)一步探究了混凝土內(nèi)部的氧氣擴(kuò)散規(guī)律。(4)使用所建立的水泥基材料中的氧氣擴(kuò)散系數(shù)預(yù)測(cè)模型,將現(xiàn)有的銹蝕速率模型進(jìn)行了相關(guān)參數(shù)的選取與計(jì)算,并對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析。另一方面,使用人造氧環(huán)境箱,對(duì)不同氧氣濃度和環(huán)境濕度下混凝土中的鋼筋銹蝕速率和銹蝕率進(jìn)行了試驗(yàn)測(cè)定,分析了氧氣濃度和環(huán)境濕度對(duì)鋼筋銹蝕的影響,同時(shí)將銹蝕速率測(cè)試結(jié)果與現(xiàn)有的鋼筋銹蝕速率模型理論值進(jìn)行對(duì)比與驗(yàn)證。
【圖文】：

邐第１章緒論逡逑Ｊ．Ｓｅｒｃｏｍｂｅ等人［１３Ｑ］提出的一種氣體擴(kuò)散裝置如圖１．２所示。該裝置水泥基逡逑材料試件兩側(cè)各有一個(gè)尺寸相等的不銹鋼室，試驗(yàn)時(shí)通過控制兩側(cè)不銹鋼室的壓逡逑力傳感器控制兩側(cè)氣壓相等，并進(jìn)一步通過氮?dú)獠讳P鋼室的壓力傳感器監(jiān)測(cè)氮?dú)忮义鲜抑械膲毫χ�，直到穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散流獲得。最終的擴(kuò)散系數(shù)可由下式得到：逡逑、逡逑Ｑ．邋＝邋—Ｄ．ｔ邐（１．６）逡逑Ｊ邋Ｌ邋１逡逑其中，Ａ為氣體在ｉ時(shí)間內(nèi)的擴(kuò)散量，５為氣體擴(kuò)散的有效截面積，ｃｆ為試件兩逡逑側(cè)的擴(kuò)散氣體初始濃度值，Ｚ為試件的厚度，久為該氣體的擴(kuò)散系數(shù)。根據(jù)試驗(yàn)逡逑結(jié)果繪制－ｔ圖，其斜率即為該氣體的擴(kuò)散系數(shù)值。運(yùn)用該裝置，Ｊ．Ｓｅｒｃｏｍｂｅ逡逑Ｓ－ｃ°逡逑１逡逑等人測(cè)得了不同水灰比的水泥凈漿試件在不同環(huán)境濕度下的氫氣的擴(kuò)散系數(shù)為逡逑（１．３邋ｘ邋１ＣＴ１０？１．３邋ｘ邋１０＾）／ｚ／２／ｓ。逡逑＾邐Ｐｒｅｓｓｕｒｅ邋ｓｅｎｓｏｒ邋＾逡逑Ｃｈｒｏｍａｌｏｇｒａｐｈ邋▲逡逑Ｉ邋ｌ邋Ａ邋Ｉ逡逑ｓｃｒｅｗ邋ａｎｄ邋ｂ0Ｈ邐ｏｒ邐ｉ邋—ｉ邋＼－ｉ邐Ｎ，．逡逑／＇邋＆邋邐逡逑ｓｔａｉｎｌｅｓｓ邋ｓｉ？？）邋ｒｔｎ９ｒ５￣２±￣＾邋ｃｅｍｅｎｔ邋ｐａｓｔｅ邋ｄ�。螅脲义�、、＇、

邐第１章緒論逡逑Ｊ．Ｓｅｒｃｏｍｂｅ等人［１３Ｑ］提出的一種氣體擴(kuò)散裝置如圖１．２所示。該裝置水泥基逡逑材料試件兩側(cè)各有一個(gè)尺寸相等的不銹鋼室，試驗(yàn)時(shí)通過控制兩側(cè)不銹鋼室的壓逡逑力傳感器控制兩側(cè)氣壓相等，并進(jìn)一步通過氮?dú)獠讳P鋼室的壓力傳感器監(jiān)測(cè)氮?dú)忮义鲜抑械膲毫χ�，直到穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散流獲得。最終的擴(kuò)散系數(shù)可由下式得到：逡逑、逡逑Ｑ．邋＝邋—Ｄ．ｔ邐（１．６）逡逑Ｊ邋Ｌ邋１逡逑其中，Ａ為氣體在ｉ時(shí)間內(nèi)的擴(kuò)散量，５為氣體擴(kuò)散的有效截面積，ｃｆ為試件兩逡逑側(cè)的擴(kuò)散氣體初始濃度值，Ｚ為試件的厚度，久為該氣體的擴(kuò)散系數(shù)。根據(jù)試驗(yàn)逡逑結(jié)果繪制－ｔ圖，其斜率即為該氣體的擴(kuò)散系數(shù)值。運(yùn)用該裝置，Ｊ．Ｓｅｒｃｏｍｂｅ逡逑Ｓ－ｃ°逡逑１逡逑等人測(cè)得了不同水灰比的水泥凈漿試件在不同環(huán)境濕度下的氫氣的擴(kuò)散系數(shù)為逡逑（１．３邋ｘ邋１ＣＴ１０？１．３邋ｘ邋１０＾）／ｚ／２／ｓ。逡逑＾邐Ｐｒｅｓｓｕｒｅ邋ｓｅｎｓｏｒ邋＾逡逑Ｃｈｒｏｍａｌｏｇｒａｐｈ邋▲逡逑Ｉ邋ｌ邋Ａ邋Ｉ逡逑ｓｃｒｅｗ邋ａｎｄ邋ｂ0Ｈ邐ｏｒ邐ｉ邋—ｉ邋＼－ｉ邐Ｎ，．逡逑／＇邋＆邋邐逡逑ｓｔａｉｎｌｅｓｓ邋ｓｉ？？）邋ｒｔｎ９ｒ５￣２±￣＾邋ｃｅｍｅｎｔ邋ｐａｓｔｅ邋ｄ�。螅脲义�、、＇、
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TU528

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本文編號(hào)：2667273