考虑多因素的硫酸钠侵蚀混凝土数值预测模型研究

《考虑多因素的硫酸钠侵蚀混凝土数值预测模型研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、硕士学位论文考虑多因素的硫酸钠侵蚀混凝土数值预测模型研究STUDYOFMULTIPLEEXTERNALEFFECTSONCONCRETEDEGRADATIONUNDEREXTERNALSODIUMSULFATEATTACK蒋俊哈尔滨工业大学2017年12月国内图书分类号：TU528.01学校代码：10213国际图书分类号：624密级：公开工程硕士学位论文考虑多因素的硫酸钠侵蚀混凝土数值预测模型研究硕士研究生：蒋俊导师：邹笃建助理教授申请学位：工程硕士学科：建筑与土木工程所在单位：深圳研究生院答辩日期：2017年12月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedInd

2、ex:TU528.01U.D.C:624AdissertationsubmittedinpartialfulfillmentoftherequirementsfortheprofessionaldegreeofMasterofEngineeringSTUDYOFMULTIPLEEXTERNALEFFECTSONCONCRETEDEGRADATIONUNDEREXTERNALSODIUMSULFATEATTACKCandidate：JiangJunSupervisor：AssistantProf.ZouDujianAcademicDegreeAppliedfor：Mast

3、erofEngineeringSpeciality：ArchitecturalandCivilEngineeringAffiliation：ShenzhenGraduateSchoolDateofDefence：December,2017Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要硫酸钠广泛存在于土壤、水体之中，混凝土建筑结构长期处于硫酸钠环境下会导致混凝土材料力学性能劣化乃至膨胀破坏。因硫酸钠侵蚀而造成破坏的工程实例已屡见不鲜，硫酸钠对混凝土的腐蚀作用已成为结构耐久

4、性影响主要的环境腐蚀之一，其中以硫酸钠侵蚀最有代表性。硫酸钠侵蚀混凝土的过程较复杂，涉及外界硫酸钠进入混凝土的质量传递过程、与混凝土自身的一些组分发生化学反应生成膨胀性物，且随着上述过程的进行，混凝土自身材料也会发生一些变化。建立基于质量传递过程和化学反应过程的外界硫酸钠进入混凝土之后的分布规律是深入了解硫酸钠侵蚀混凝土材料力学性能劣化规律和损伤演化的关键。对混凝土材料孔隙率、曲折度进行了均质化假定，采用热力学观点将化学势梯度视为溶液中物质粒子的迁移驱动力，通过德拜-休克尔理论来量化溶液体系微观下各离子的相互作用，创新性的考虑了温度在硫酸根离子扩散过程中的作用；通过化学

5、反应动力学描述化学反应中对溶液中硫酸根离子的消耗项，引入钙离子固液平衡曲线将化学反应过程中固相钙的溶解分为两个阶段：氢氧化钙的溶解阶段与水化硅酸钙的溶解阶段，并考虑在固相钙溶解过程中孔隙率的变化，通过扩散系数模型将孔隙率的变化体现在硫酸根离子质量传递过程当中，最终建立了一种综合考虑硫酸钠侵蚀混凝土过程中的质量传递过程、化学反应过程、混凝土主要成分钙离子的相变过程、孔隙溶液各离子相互作用过程、扩散系数随孔隙率变化过程、侵蚀性物质对扩散系数的影响的硫酸钠侵蚀混凝土预测模型。基于COMSOL多物理场仿真软件平台，对一种工况条件下的模型进行不同时间结点的求解，并利用硫酸钡重量法

6、对这种特定工况下所对应时间节点下的混凝土试件进行硫酸根质量分数的确定，通过模型求解结果与实验结果对比分析，验证了上述理论模型是比较可靠的，并与现有模型进行对比，显示了本模型更加接近真实分布情况。在此基础上，对模型进行的修正，并通过改变理论模型中对应因素来实现实际工程侵蚀环境中的几个典型可变工况（侵蚀溶液温度、侵蚀溶液浓度、侵蚀溶液pH、混凝土材料等级）的求解结果分析，并通过上述实验对各种工况下的理论结果进行验证，并对出现的差异进行分析，从而验证模型在各个工况下的可靠性。关键词：硫酸钠侵蚀；多离子相互作用；钙离子溶蚀；温度；COMSOL-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文

7、AbstractSulfateiswidelyfoundinthesoilandwater.Concretestructurehaslongbeeninthesulfateenvironment,whichcanleadtothedeteriorationofthemechanicalpropertiesoftheconcretematerialandeventheexpansionanddestruction.Theengineeringexamplesthathavebeendamagedbytheerosionofthesulfat