水工混凝土在多因素耦合作用下的性能劣化规律研究

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1、分类号__________密级_____________uDC__________学号201210103022NorthChinaUniversityofWaterResourcesandElectricPower硕士学位论文水工混凝土在多因素耦合作用下的性能劣化规律研究(题H和副题）谢利云(作者姓名）导师姓名、职称____________徐存东教授_______________申请学位工学硕士学科名称水工结构工程提交论文日期2015.04.27答辩日期2015.05.15学位授予单位、授予日期_________华北水利水电大学独立完成与诚信声明本人郑重声明：所提

2、交的学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研宄工作所取得的研宂成果并撰写完成的。没有剽窃、抄袭等违反学术道德、学术规范的侵权行为。文中除已经标注引用的内容外，本学位论文中不包含其他人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得华北水利水电大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。学位论文作者签名:保证人（导师）签名：签字日期

3、签字日期签字日期：2夕/5,〇学位论文版权使用授权书本人完全了解华北水利水电大学有关保管、使用学位论文的规定。

4、特授权华北水利水电大学可以将学位论文的全部或部分内容公开和编入有关数据库提供检索，并米用影印、缩印或扫描等复制手段复制、保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文原件或复印件和电子文档。（涉密的学位论文在解密后应遵守此规定）签字曰期:签字日期:分类号:密级:UDC:单位代码:10078华北水利水电大学硕士学位论文水工混凝土在多因素耦合作用下的性能劣化规律研究STUDYONPERFORMANCEDETERIORATIONLAWOFHYDRAULICCONCRETEUNDERMULTI-FACTORCOUPLING研究生姓名：谢利云指导教师：徐存东

5、教授专业名称：水工结构工程所在学院：水利学院2015年5月I摘要水工混凝土在多因素耦合作用下的性能劣化规律研究摘要混凝土耐久性研究是材料科学研究领域的一个重要方面，随着混凝土结构的广泛使用，使用环境日益严酷，其受到环境影响的危害性也日益增加，环境条件的严酷程度决定了混凝土结构工程寿命的长短。我国西部建成的灌区集中分布在内陆河流域和黄土高原地区，特殊的气候、地理环境以及地面大水漫灌引起的区域水盐运移、水位变化，造成灌区水工混凝土受到碳化、侵蚀、干湿循环等破坏作用，导致混凝土结构损伤劣化速度明显高于我国其它地区。在实际使用环境下，混凝土结构可能遭受各种各样的复杂环境，

6、需要加强更加贴近实际使用环境的混凝土劣化规律研究，在实际使用环境中有相当多的混凝土结构不仅会受到碳化、侵蚀、干湿循环等破坏作用，还会受到自重本身、设计水位、加大水位、人群、风和地震等环境因素的影响，因此对混凝土多因素作用下的劣化规律研究具有深远意义。本文以水工混凝土材料和U型渡槽结构为典型研究对象，采用现场调查、X光衍射、室内加速试验、理论分析的研究方法开展水工混凝土材料在碳化、侵蚀、干湿循环作用下的性能劣化规律研究，提取室内加速试验得到的部分相关参数，在不同工况组合下，利用ANSYS三维有限元软件对渡槽结构进行应力和变形规律分析。主要内容如下：（1）考虑灌区水工

7、结构的实际施工要求与高性能混凝土配合比的工程应用，设计不同配合比的结构试件，将现场采集的混凝土残渣磨碎，在X衍射仪器中做衍射试验，确定混凝土结构的主要侵蚀离子，选择合理的腐蚀环境和腐蚀制度模拟我国西部当地混凝土结构所处的腐蚀环境，研究混凝土损伤劣化全过程。（2）综合试验数据和理论分析，以试件的质量损失率和相对动弹性模量为评价指标，研究腐蚀方式、水灰比、粉煤灰掺量对混凝土耐久性能衰减的影响，探寻混凝土劣化本质。（3）提取试验所得到的相关数据，在理论上对渡槽钢筋混凝土的弹性模量、容重等材料特性进行等效处理，对耦合破坏作用前后的渡槽结构进行数值分析，研究渡槽排架在耦合破

8、坏作用前后不同荷载组合下渡槽结构的应力和变形规律。研究结果表明：碳化虽然能够密实混凝土表层，但由于化学成分的改变，混凝土材料劣化速度反而加快，粉煤灰掺量为20%时，混凝土抗硫酸盐性能达到相对较优化的状态，低水灰比较高水灰比可有效地阻碍侵蚀离子渗透。渡槽排架在耦合破坏作用后，拉应力、切应力和位移的增加更易使局部混凝土结构产生开裂的现象，特别在耦合破坏部III华北水利水电大学硕士学位论文位，增长幅度很大，极易产生裂缝。研究成果为混凝土耐久性能研究提供参考，为渡槽结构设计和运行过程中的使用维护提供理论依据。关键词：混凝土；多因素作用；渡槽结构；ANSYS分析；应力；位移

9、变形IIA