本文關(guān)鍵詞：疲勞荷載與環(huán)境耦合作用下混凝土氯離子傳輸行為及模型研究　出處：《長安大學(xué)》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 水泥混凝土 氯離子侵蝕 疲勞荷載 干濕交替 表面氯離子濃度 表觀擴散系數(shù) 時變規(guī)律 傳輸模型

【摘要】：氯離子侵蝕導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)服役性能劣化成為影響混凝土耐久性的主要問題之一。荷載和外部環(huán)境是影響道路、橋梁混凝土抗氯離子侵蝕能力的主要因素,研究疲勞荷載與環(huán)境耦合作用下混凝土內(nèi)部氯離子傳輸規(guī)律及建立相應(yīng)的氯離子傳輸模型具有十分重要的意義。因此,論文通過試驗研究與理論建模相結(jié)合,對疲勞荷載與環(huán)境耦合作用下混凝土氯離子傳輸行為進行研究,主要研究內(nèi)容及創(chuàng)新性成果如下:通過選取機械式腐蝕疲勞試驗裝置,制定完善的試驗方案,采用氯離子濃度、侵蝕深度等測試方法,研究硫酸鹽溶液濃度、疲勞荷載(應(yīng)力水平、加載頻率、溶液濃度)對混凝土氯離子傳輸行為的影響。對混凝土表觀表面氯離子濃度和擴散系數(shù)時變規(guī)律進行了系統(tǒng)的研究。擬合得出了表觀表面氯離子濃度時變規(guī)律模型并分析各影響因素對表觀表面氯離子濃度穩(wěn)定值及累積速率系數(shù)的影響。在表觀擴散系數(shù)的基礎(chǔ)上引入影響效應(yīng)系數(shù)K,分析了疲勞荷載作用下混凝土抗氯離子滲透性劣化規(guī)律。根據(jù)混凝土斷裂力學(xué)和損傷力學(xué)理論,經(jīng)過對氯離子擴散路徑的劃分、基于裂紋因子擴散系數(shù)表征、疲勞荷載參數(shù)引入等步驟,建立了疲勞荷載氯離子擴散系數(shù)模型并進行修正。在模型基礎(chǔ)上分析了應(yīng)力水平等參數(shù)對氯離子遷移速率的影響。根據(jù)氯離子在混凝土中的傳輸機制及疲勞累積損傷理論,建立了疲勞荷載作用下混凝土氯離子傳輸模型,并給出模型解析解。通過室內(nèi)試驗對模型的合理性進行驗證,并深入分析了應(yīng)力水平、加載頻率、溫度等對混凝土氯離子的侵蝕規(guī)律的影響。通過完善的試驗設(shè)計及參數(shù)優(yōu)化,進行疲勞荷載作用下非飽和混凝土氯離子傳輸規(guī)律研究。分析了干濕制度、應(yīng)力水平等因素對混凝土氯離子濃度、侵蝕深度、表面氯離子濃度及時變規(guī)律的影響。通過表面氯離子濃度時變規(guī)律進行擬合,結(jié)果發(fā)現(xiàn)指數(shù)型擬合良好。通過對擴散系數(shù)時變規(guī)律及影響因素K分析可知,高應(yīng)力水平疲勞荷載對混凝土抗氯離子滲透性能作用明顯。根據(jù)氯離子在混凝土中的傳輸機制,考慮干濕交替過程中水分傳輸?shù)牟町?推導(dǎo)得出氯離子在非飽和混凝土中傳輸?shù)膶α?擴散控制方程。在混凝土疲勞荷載擴散系數(shù)模型基礎(chǔ)上,給出了水分擴散系數(shù)疲勞荷載影響系數(shù)方程,結(jié)合干濕交替作用下混凝土氯離子對流-擴散控制方程,推導(dǎo)得出了疲勞荷載與干濕交替耦合作用下混凝土內(nèi)部水分傳輸方程和氯離子傳輸控制方程。采用精度高的Crank-Nicolson格式對水分擴散方程、氯離子對流-擴散方程進行差分,并用MATLAB軟件編程進行數(shù)值求解。試驗結(jié)果與模型計算結(jié)果吻合良好,根據(jù)所建模型,分析了應(yīng)力水平、加載頻率、溫度、初始飽和度等對混凝土內(nèi)部氯離子分布規(guī)律和對流區(qū)深度的影響。與純干濕交替混凝土氯離子傳輸規(guī)律相比,疲勞荷載的引入使得混凝土各層氯離子濃度和對流區(qū)深度明顯增加。
【學(xué)位授予單位】：長安大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TU528

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本文編號：1328838