本文關(guān)鍵詞：復(fù)合鹽及單鹽凍融循環(huán)侵蝕下混凝土受風(fēng)沙環(huán)境沖蝕試驗(yàn)研究

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【摘要】：我國(guó)中西部的嚴(yán)寒、鹽漬和風(fēng)沙等特殊自然環(huán)境對(duì)該地區(qū)混凝土結(jié)構(gòu),尤其對(duì)道面混凝土的耐久性和安全性影響嚴(yán)重,嚴(yán)重威脅其服役壽命。本文主要研究區(qū)域?yàn)閮?nèi)蒙古中西部鹽漬土區(qū)和沙漠區(qū),該地區(qū)有G6、G7等多條高速公路和多條自治區(qū)內(nèi)公路交織,選取區(qū)域具有很好的實(shí)際意義及工程背景。本文在研究?jī)?nèi)蒙古中西部鹽漬、嚴(yán)寒等環(huán)境特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,采用氣流挾沙噴射法,研究混凝土的沖蝕率及損失量在不同鹽凍融環(huán)境及不同風(fēng)沙環(huán)境沖蝕參數(shù)下的關(guān)系,得出混凝土沖蝕磨損規(guī)律及沖蝕機(jī)理,并進(jìn)一步通過(guò)結(jié)合田口正交試驗(yàn)方法對(duì)各種侵蝕環(huán)境因素做出具體影響評(píng)價(jià),使得實(shí)驗(yàn)結(jié)果更具可靠性。本課題受國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目《嚴(yán)寒環(huán)境下西部鹽漬土區(qū)道面混凝土受風(fēng)沙侵蝕損傷機(jī)理研究》(項(xiàng)目批準(zhǔn)號(hào):51468049)和《風(fēng)沙環(huán)境下鋼結(jié)構(gòu)涂層侵蝕力學(xué)行為及損傷評(píng)價(jià)研究》(項(xiàng)目批準(zhǔn)號(hào):11162011)資助,具體研究?jī)?nèi)容如下:1.對(duì)內(nèi)蒙古中西部三處地區(qū)鹽漬土進(jìn)行采樣分析,并根據(jù)鄂爾多斯境內(nèi)鹽漬土采樣分析結(jié)果,分別配制了硫酸鈉和氯化鈉復(fù)合鹽侵蝕溶液,以及對(duì)應(yīng)下單鹽侵蝕溶液和自來(lái)水,共計(jì)四種溶液,并且在這四種溶液下分別進(jìn)行混凝土凍融循環(huán)對(duì)比試驗(yàn),以試件質(zhì)量和抗壓強(qiáng)度作為評(píng)價(jià)指標(biāo);并且結(jié)合場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡(FESEM),觀測(cè)混凝土凍融循環(huán)后的微觀形貌,并結(jié)合能譜分析及化學(xué)元素分析對(duì)混凝土內(nèi)部侵蝕程度做對(duì)比分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:(1)在凍融初期,四種溶液中的混凝土質(zhì)量與抗壓強(qiáng)度均有所增加,但當(dāng)凍融次數(shù)超過(guò)大約10次后,混凝土質(zhì)量及抗壓強(qiáng)度均有所降低;(2)復(fù)合鹽及單鹽凍融循環(huán)后混凝土內(nèi)部有相應(yīng)的化學(xué)元素產(chǎn)生。2.結(jié)合內(nèi)蒙古中西部沙塵天氣的氣候特點(diǎn),進(jìn)行風(fēng)沙沖蝕參數(shù)的選擇,設(shè)計(jì)五種不同工況下的風(fēng)沙侵蝕試驗(yàn),進(jìn)行混凝土在不同鹽溶液侵蝕環(huán)境下凍融循環(huán)后的風(fēng)沙侵蝕試驗(yàn)。3.采用模擬風(fēng)沙環(huán)境侵蝕實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)對(duì)混凝土進(jìn)行沖蝕試驗(yàn)研究,對(duì)不同工況下的研究結(jié)果進(jìn)行計(jì)算統(tǒng)計(jì)分析,結(jié)合超景深顯微鏡(DSX 500)對(duì)混凝土沖蝕形貌進(jìn)行觀測(cè),分析其受沖蝕磨損的損傷機(jī)理,結(jié)果表明:(1)五種工況下混凝土的沖蝕率在相同沖蝕條件下隨沖蝕速度的增大而增大,并且二者遵循(E=K·Vn)冪指數(shù)關(guān)系;(2)在相同凍融次數(shù)下混凝土沖蝕率隨著沖蝕角度的增大而增大;(3)在相同凍融次數(shù)下混凝土沖蝕率隨著沙流量的增大而減小;(4)通過(guò)庫(kù)布齊和騰格里兩大沙漠的沙粒沖蝕磨損對(duì)比,得出在低角度沖蝕下,庫(kù)布齊沙粒對(duì)混凝土的沖蝕率高于騰格里沙粒的沖蝕率,當(dāng)沖蝕角度逐漸增大時(shí),騰格里沙粒對(duì)混凝土的沖蝕率則逐漸高于庫(kù)布齊沙粒。4.應(yīng)用田口正交試驗(yàn)方法進(jìn)行硫酸鹽溶液凍融循環(huán)下混凝土受沖蝕侵蝕試驗(yàn)研究,試驗(yàn)得出沖蝕角度對(duì)混凝土沖蝕磨損影響程度最大,其次為沖蝕速度、沙流量和硫酸鈉溶液凍融循環(huán)次數(shù)(45次凍融范圍內(nèi))。
【關(guān)鍵詞】：鹽漬土 風(fēng)沙沖蝕 混凝土 易溶鹽 凍融循環(huán) 田口方法 方差分析
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U418.6
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 第一章 緒論10-22
• 1.1 研究背景及意義10-11
• 1.2 混凝土耐久性的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展動(dòng)態(tài)11-15
• 1.2.1 混凝土抗凍性研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 混凝土耐鹽類腐蝕的研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.3 混凝土受鹽凍融破壞研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.4 混凝土沖蝕磨損研究現(xiàn)狀14
• 1.2.5 風(fēng)沙環(huán)境下工程材料抗風(fēng)沙概況14-15
• 1.3 氣固兩相流沖蝕磨損研究現(xiàn)狀15-20
• 1.3.1 氣固兩相流沖蝕磨損概述15
• 1.3.2 氣固兩相流沖蝕磨損機(jī)理15-17
• 1.3.3 氣固兩相流沖蝕磨損的影響因素17-20
• 1.4 論文的主要研究?jī)?nèi)容20-21
• 1.5 論文的創(chuàng)新點(diǎn)21-22
• 第二章 區(qū)域特殊侵蝕環(huán)境特征分析22-36
• 2.1 內(nèi)蒙古西北區(qū)域環(huán)境氣候特征22-24
• 2.1.1 內(nèi)蒙古年平均、最高及最低氣溫增長(zhǎng)趨勢(shì)22-23
• 2.1.2 內(nèi)蒙古中西部寒冷日數(shù)23
• 2.1.3 日平均溫度與蒸汽壓的關(guān)系23-24
• 2.2 內(nèi)蒙古中西部鹽漬土區(qū)腐蝕環(huán)境特征24-31
• 2.2.1 自然概況24-25
• 2.2.2 土樣采集、測(cè)定及腐蝕環(huán)境特征分析25-26
• 2.2.3 試驗(yàn)結(jié)果及腐蝕環(huán)境特征分析26-29
• 2.2.4 鹽漬土的腐蝕機(jī)理29-31
• 2.3 內(nèi)蒙古中西部地區(qū)沙塵氣象參數(shù)特征分析31-34
• 2.3.1 沙塵天氣分類特點(diǎn)及其分類31-32
• 2.3.2 沙塵暴時(shí)間分布的影響因素32-34
• 2.4 小結(jié)34-36
• 第三章 混凝土受特殊區(qū)域環(huán)境侵蝕試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)36-46
• 3.1 試驗(yàn)工況設(shè)計(jì)36-37
• 3.2 復(fù)合鹽與單鹽侵蝕溶液的濃度設(shè)計(jì)37-39
• 3.3 混凝土試件的制備39-40
• 3.3.1 混凝土材料的選擇39
• 3.3.2 混凝土配合比設(shè)計(jì)39-40
• 3.3.3 混凝土試件制作及養(yǎng)護(hù)40
• 3.4 混凝土受鹽凍融循環(huán)侵蝕試驗(yàn)設(shè)計(jì)40-42
• 3.4.1 混凝土受鹽凍融循環(huán)試驗(yàn)方法40-41
• 3.4.2 鹽凍融循環(huán)前后混凝土質(zhì)量及抗壓強(qiáng)度的測(cè)定41-42
• 3.4.3 鹽凍融循環(huán)后混凝土微觀形貌、能譜及化學(xué)元素測(cè)定42
• 3.5 混凝土受風(fēng)沙侵蝕試驗(yàn)設(shè)計(jì)42-45
• 3.5.1 混凝土受風(fēng)沙侵蝕試驗(yàn)設(shè)計(jì)42-44
• 3.5.2 混凝土沖蝕三維形貌的觀測(cè)44-45
• 3.6 本章小結(jié)45-46
• 第四章 鹽凍融循環(huán)侵蝕作用下混凝土損傷試驗(yàn)研究46-54
• 4.1 鹽凍融循環(huán)的試驗(yàn)制度與方法46
• 4.2 復(fù)合鹽凍融循環(huán)作用下混凝土損傷試驗(yàn)研究46-50
• 4.2.1 復(fù)合鹽凍融循環(huán)作用后混凝土的宏觀形貌46-47
• 4.2.2 復(fù)合鹽凍融循環(huán)作用后混凝土的微觀結(jié)構(gòu)47-48
• 4.2.3 復(fù)合鹽凍融循環(huán)作用與混凝土質(zhì)量變化的關(guān)系48-49
• 4.2.4 復(fù)合鹽凍融循環(huán)作用與混凝土抗壓強(qiáng)度變化的關(guān)系49-50
• 4.3 單鹽凍融循環(huán)下混凝土損傷試驗(yàn)研究50-53
• 4.3.1 單鹽凍融循環(huán)作用后試件外觀變化及微觀結(jié)構(gòu)50-52
• 4.3.2 單鹽凍融循環(huán)作用后混凝土質(zhì)量及抗壓強(qiáng)度變化規(guī)律52-53
• 4.4 本章小結(jié)53-54
• 第五章 鹽凍融循環(huán)下混凝土受風(fēng)沙沖蝕磨損試驗(yàn)研究54-72
• 5.1 風(fēng)沙侵蝕試驗(yàn)方法及試驗(yàn)流程54-55
• 5.1.1 風(fēng)沙侵蝕試驗(yàn)方法54-55
• 5.1.2 風(fēng)沙侵蝕試驗(yàn)流程55
• 5.2 風(fēng)沙侵蝕磨損試驗(yàn)參數(shù)55-59
• 5.2.1 風(fēng)沙粒子的特征分析55-56
• 5.2.2 挾帶沙粒的風(fēng)速56-57
• 5.2.3 風(fēng)沙流沖蝕角度57
• 5.2.4 沙流量的控制及過(guò)流面積57-59
• 5.2.5 風(fēng)沙流沖蝕時(shí)間59
• 5.3 鹽凍融循環(huán)侵蝕前后混凝受風(fēng)沙沖蝕磨損對(duì)比試驗(yàn)研究59-67
• 5.3.1 沖蝕磨損程度的表征方法59-61
• 5.3.2 風(fēng)沙沖蝕速度對(duì)混凝土沖蝕率的影響61-63
• 5.3.3 風(fēng)沙沖蝕角度對(duì)混凝土沖蝕率的影響63-64
• 5.3.4 沙流量對(duì)混凝土沖蝕率的影響64-65
• 5.3.5 不同沙粒特征對(duì)混凝土沖蝕磨損的影響65-67
• 5.4 混凝土受風(fēng)沙侵蝕試驗(yàn)的宏觀現(xiàn)象與微觀結(jié)構(gòu)67-70
• 5.4.1 鹽凍侵蝕及不同沖蝕角度下混凝土表面三維形貌圖67-69
• 5.4.2 兩種沙粒特征在不同沖蝕角度下混凝土表面三維形貌圖69-70
• 5.5 本章小結(jié)70-72
• 第六章 田口方法下混凝土受多因素侵蝕試驗(yàn)研究72-80
• 6.1 基于田口正交法進(jìn)行混凝土沖蝕磨損影響因素評(píng)價(jià)72-73
• 6.2 試驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)73
• 6.3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)73-74
• 6.4 沖蝕率信噪比S/N的計(jì)算74-75
• 6.5 試驗(yàn)結(jié)果及分析75-78
• 6.5.1 直觀分析法75-76
• 6.5.2 沖蝕率信噪比數(shù)據(jù)分析76-77
• 6.5.3 信噪比方差分析77-78
• 6.6 混凝土鹽凍融循環(huán)后的微觀形貌78
• 6.7 本章小結(jié)78-80
• 結(jié)論80-82
• 參考文獻(xiàn)82-88
• 致謝88-89
• 在讀期間取得的科研成果89-90
• 作者簡(jiǎn)介90

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