本文關(guān)鍵詞： 混凝土 軸壓荷載 干濕循環(huán) 硫酸鹽侵蝕 元胞自動(dòng)機(jī) 長(zhǎng)期性能　出處：《北京交通大學(xué)》2013年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：摘要：硫酸鹽侵蝕混凝土的過程是一個(gè)涉及物理、化學(xué)、力學(xué)等多方面作用效應(yīng)的復(fù)雜現(xiàn)象,其影響因素眾多、危害很大,是混凝土耐久性研究的重要內(nèi)容之一。實(shí)際工程中,當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)處于荷載與硫酸鹽侵蝕環(huán)境因素耦合作用時(shí),其作用機(jī)理更為復(fù)雜。在這種耦合作用下,如何判定結(jié)構(gòu)的功能,即安全性、適用性與耐久性是否滿足設(shè)計(jì)、施工、使用等方面的要求,需要對(duì)混凝土的長(zhǎng)期性能等進(jìn)行研究分析。然而,在現(xiàn)有的相關(guān)研究中,多因素耦合作用下混凝土性能試驗(yàn)方法還沒有統(tǒng)一,造成研究成果缺乏規(guī)律性并存在普遍爭(zhēng)議,尤其是環(huán)境因素作用下混凝土長(zhǎng)期變形的試驗(yàn)方法還沒有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)遵循。這些因素都有可能會(huì)造成研究過程中出現(xiàn)偏差,并導(dǎo)致工程設(shè)計(jì)和施工的不安全,茲待解決。 在混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中,往往取混凝土28天的力學(xué)性能或者是一個(gè)定值作為其材料性能的判定指標(biāo)。然而,混凝土材料性能是隨時(shí)間不斷變化的,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)性能也在隨時(shí)間不斷變化,當(dāng)這一變化在結(jié)構(gòu)處于危險(xiǎn)狀態(tài)時(shí)則更為突出,會(huì)危及結(jié)構(gòu)的安全,因此,獲取和使用混凝土當(dāng)前狀態(tài)的材料性能指標(biāo)十分重要。目前,荷載與環(huán)境多因素耦合作用下混凝土性能研究還很不充分,處于起步階段,尤其是對(duì)于荷載與干濕循環(huán)硫酸鹽耦合作用下混凝土依時(shí)性力學(xué)性能的研究分析仍是空白。 本文圍繞軸壓荷載、干濕循環(huán)、硫酸鹽侵蝕三重因素共同作用下混凝土的力學(xué)、耐久、徐變性能開展了試驗(yàn)研究和理論研究。主要工作如下： (1)通過對(duì)國(guó)內(nèi)外已有硫酸鹽侵蝕混凝土試驗(yàn)方法比較與分析,根據(jù)工程實(shí)際環(huán)境下混凝土硫酸鹽侵蝕的特點(diǎn),設(shè)計(jì)了軸壓荷載下干濕循環(huán)-硫酸鹽侵蝕耦合作用混凝土長(zhǎng)期性能演變規(guī)律的試驗(yàn)方案； (2)開展了壓應(yīng)力、干濕循環(huán)和硫酸鹽侵蝕作用下混凝土長(zhǎng)期性能的試驗(yàn)研究,主要考慮了浸泡方式、應(yīng)力水平和硫酸鹽溶液濃度等因素。試驗(yàn)結(jié)果表明,多因素的耦合作用,由于多因素之間選擇的水平不同,耦合后對(duì)混凝土性能的復(fù)合作用會(huì)產(chǎn)生或延緩或加速的效應(yīng)； (3)基于描述物理系統(tǒng)的元胞自動(dòng)機(jī)模型,制定了混凝土內(nèi)各元胞狀態(tài)在時(shí)間和空間上的演化規(guī)則,并考慮由于混凝土的不均勻性引起的硫酸根離子在混凝土內(nèi)傳輸?shù)牟淮_定性,建立了用于模擬多因素耦合作用下硫酸根離子侵蝕混凝土的元胞自動(dòng)機(jī)模型； (4)基于材料損傷力學(xué)的有效應(yīng)力理論與混凝土徐變B3模型,建立了硫酸鹽侵蝕作用下混凝土軸心受壓構(gòu)件徐變模型。進(jìn)一步考慮與干濕循環(huán)影響系數(shù)相結(jié)合,給出了干濕循環(huán)硫酸鹽侵蝕下混凝土徐變預(yù)測(cè)模型。上述模型的預(yù)測(cè)結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合較好； (5)在混凝土損傷本構(gòu)理論的基礎(chǔ)上,考慮硫酸鹽侵蝕混凝土的特征,建立了硫酸鹽侵蝕混凝土的損傷計(jì)算模型,并結(jié)合徐變對(duì)混凝土應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系影響規(guī)律,建立了干濕循環(huán)硫酸鹽侵蝕下混凝土依時(shí)性應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系模型。該模型能較好的與試驗(yàn)數(shù)據(jù)曲線對(duì)應(yīng),并能合理地模擬其破壞過程。
[Abstract]:Abstract: the process of sulfate attack of concrete is a complex phenomenon involving physical, chemical, mechanical and other aspects of the effect, its influence factors, great harm, is one of the important contents of the durability of concrete. In practical engineering, when the concrete structure in the coupling action of load and environmental factors of sulfate attack and its mechanism more complex. In this coupling, how to determine the structure of the function, namely the safety, applicability and durability whether meet the design, construction, use and other aspects of the request, the need for concrete long-term performance of research and analysis. However, in the existing research, test methods of concrete performance coupling factors are not unified, which results the lack of regularity and widespread controversy, especially the test method of long-term deformation of concrete under the action of environmental factors has not. The standards should be followed. These factors may cause a deviation in the research process and cause the unsafe design and construction of the project to be solved.
In the design of concrete structures, the mechanical properties of concrete is often take 28 days or a fixed value as the index to determine the properties of the materials. However, the material properties of concrete is constantly changing with time, the structural performance is also changing with time, when the change in the structure is in danger is more outstanding, will endanger the safety of the structure, therefore, get and use the index of the current state of material performance of concrete is very important. At present, the environmental load and multi factor coupling properties of concrete are not sufficient, in the initial stage, especially for research on cooperation and load coupling of concrete under sulfate wet and dry cycle dependent mechanics the performance analysis is still blank.
In this paper, the mechanics, durability and creep properties of concrete under the combined action of three factors including axial compression load, dry wet cycle and sulfate attack have been studied experimentally and theoretically.
(1) according to the domestic and foreign existing sulfate corrosion test method of concrete comparison and analysis, according to the characteristics of concrete sulfate attack engineering environment, the design of the axial load under dry wet cycle - sulfate long-term performance coupling evolution of concrete test scheme;
(2) the compressive stress, experimental study on the long term performance of concrete and wet dry cycles under sulfate attack, the main consideration of the immersion method, stress level and sulfate solution concentration. The experimental results show that the coupling effect of many factors, the choice between multiple factors at different levels, the coupling effect of composite action on the performance of concrete will be produced or delayed or accelerated;
(3) the cellular automaton model to describe the physical system based on the established rules of the evolution of cellular state in concrete in time and space, and consider the transmission of sulfate ions caused by inhomogeneity of the concrete in concrete uncertainty for analog cellular automaton model of concrete sulfate erosion coupling the role of multi factor is established;
(4) the effective stress theory and concrete creep model of B3 material based on damage mechanics, established the model of creep of axially compressed members of concrete under sulfate attack. Further considering the combination of wet and dry cycle effect coefficient, given the dry wet cycle under sulfate attack of concrete creep prediction model. The prediction results of the model agree well with the test data good;
(5) in the concrete damage constitutive theory, considering the characteristics of sulfate corrosion of concrete, a calculation model of sulfate corrosion damage of concrete is established, combined with the concrete creep stress strain relationship, a wet and dry cycle under sulfate attack of concrete stress-strain relationship model of the model should be in accordance with the. Well test data and curve, and can reasonably simulate its failure process.

【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TU375

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本文編號(hào)：1443097