硫酸鹽在我國分布廣泛,海水、鹽湖、地下水及鹽堿地等環(huán)境中大多有硫酸鹽存在,硫酸鹽侵蝕是導(dǎo)致混凝土劣化最重要的原因之一。硫酸根離子經(jīng)過多種途徑傳輸?shù)交炷两Y(jié)構(gòu)內(nèi)部,引起混凝土材料膨脹、開裂,最終導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)破壞,其長期作用下會導(dǎo)致大量的經(jīng)濟損失和能源浪費。因此,開展硫酸鹽侵蝕下混凝土的破壞過程與力學(xué)性能劣化機制研究,對延長鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的使用年限,提高工程結(jié)構(gòu)的使用效率和經(jīng)濟效益具有重要的意義。本文主要針對外部硫酸根離子侵蝕混凝土所導(dǎo)致的性能劣化機制進(jìn)行研究,并對該侵蝕破壞過程進(jìn)行了數(shù)值模擬。主要工作包括:1.總結(jié)了硫酸鹽侵蝕混凝土的基本理論介紹了國內(nèi)外混凝土耐久性及硫酸鹽侵蝕問題的研究現(xiàn)狀,在此基礎(chǔ)上總結(jié)了硫酸根離子在混凝土中傳輸?shù)幕纠碚摷傲蛩猁}對混凝土的侵蝕破壞機理,給出了引起混凝土破壞的膨脹產(chǎn)物鈣礬石的生成過程及膨脹變形的計算模型。2.提出了“等效溫度法”來模擬硫酸鹽侵蝕導(dǎo)致混凝土發(fā)生體積膨脹的過程針對硫酸鹽侵蝕導(dǎo)致混凝土發(fā)生體積膨脹的過程進(jìn)行數(shù)值模擬,提出了“等效溫度法”,用“溫度”作為連接化學(xué)反應(yīng)和力學(xué)計算的橋梁,將復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)統(tǒng)一化,并將反應(yīng)物濃度等效為溫度改變,用轉(zhuǎn)換...

【文章頁數(shù)】：91 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 硫酸鹽侵蝕混凝土問題研究現(xiàn)狀
        1.2.1 硫酸鹽侵蝕問題中的化學(xué)及物理過程
        1.2.2 混凝土細(xì)觀結(jié)構(gòu)的變化
        1.2.3 混凝土宏觀力學(xué)性能的變化
    1.3 硫酸鹽侵蝕混凝土數(shù)值模擬研究進(jìn)展
        1.3.1 硫酸根離子在混凝土中的擴散與傳輸理論模型
        1.3.2 硫酸鹽侵蝕下混凝土膨脹破壞模型
    1.4 研究主要內(nèi)容
第二章 硫酸鹽侵蝕混凝土的基本理論
    2.1 引言
    2.2 硫酸鹽傳輸理論
        2.2.1 基本假設(shè)
        2.2.2 混凝土中硫酸根離子輸運方程
        2.2.3 硫酸鹽侵蝕過程中的化學(xué)反應(yīng)
        2.2.4 硫酸鹽侵蝕下混凝土的破壞類型
    2.3 硫酸鹽侵蝕膨脹過程理論
        2.3.1 膨脹晶體的生成過程
        2.3.2 膨脹變形的計算模型
    2.4 混凝土損傷破壞理論
        2.4.1 損傷機理分析
        2.4.2 裂紋擴展過程
        2.4.3 材料損傷的分類
        2.4.4 損傷定義
        2.4.5 混凝土損傷模型
    2.5 影響硫酸根離子在混凝土中擴散的因素
        2.5.1 孔隙填充效應(yīng)
        2.5.2 裂縫效應(yīng)
        2.5.3 其它因素影響
    2.6 硫酸鹽侵蝕混凝土的擴散-化學(xué)反應(yīng)與混凝土損傷耦合機制
    2.7 本章小結(jié)
第三章 硫酸鹽侵蝕致混凝土體積膨脹過程模擬方法—等效溫度法
    3.1 引言
    3.2 等效溫度法的基本原理
        3.2.1 基本原理
        3.2.2 濃度和等效溫度的轉(zhuǎn)換方法
        3.2.3 算例分析
    3.3 方法有效性驗證
        3.3.1 模型的幾何形狀和材料參數(shù)
        3.3.2 一維擴散-反應(yīng)機制
    3.4 等效溫度法的優(yōu)缺點
    3.5 本章小結(jié)
第四章 硫酸鹽侵蝕致混凝土損傷過程模擬
    4.1 引言
    4.2 混凝土損傷塑性模型的建立
        4.2.1 混凝土單軸受拉和受壓行為
        4.2.2 CDP模型參數(shù)的確定方法
        4.2.3 實例分析
    4.3 硫酸鹽侵蝕致混凝土損傷破壞過程模擬
        4.3.1 擴散過程模擬
        4.3.2 混凝土損傷破壞過程模擬
    4.4 混凝土損傷開裂效應(yīng)
    4.5 本章小結(jié)
第五章 擴散-反應(yīng)機制與損傷破壞耦合過程數(shù)值模擬
    5.1 引言
    5.2 耦合分析模型
        5.2.1 擴散-反應(yīng)機制模型
        5.2.2 混凝土損傷模型
    5.3 耦合分析流程
    5.4 ABAQUS建模及二次開發(fā)中的重要命令
        5.4.1 模型.inp文件
        5.4.2 用戶子程序-USDFLD
        5.4.3 Python命令
    5.5 耦合作用下混凝土損傷破壞過程有限元模擬及分析
        5.5.1 耦合過程模擬
        5.5.2 耦合作用下的擴散反應(yīng)
        5.5.3 耦合作用下混凝土的膨脹破壞歷時反應(yīng)
        5.5.4 與文獻(xiàn)結(jié)果對比
    5.6 混凝土中硫酸根離子擴散系數(shù)D的變化情況
    5.7 耦合作用對混凝土抗彎性能的影響
        5.7.1 模型參數(shù)
        5.7.2 有限元模型
        5.7.3 結(jié)果及分析
    5.8 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡介



本文編號：3753309