人工模拟和自然氯盐环境下混凝土氯盐侵蚀相似性研究

【摘要】摘要：氯离子引起钢筋锈蚀是导致氯盐环境中钢筋混凝土结构耐久性退化的主因；建立人工模拟和自然氯盐环境中混凝土氯盐侵蚀的相似关系,对准确地预测氯盐环境中混凝土结构的使用寿命和评估其耐久性具有重要意义。若要建立人工模拟和自然氯盐环境中混凝土氯盐侵蚀的相似关系,前提条件则是先确立适宜的人工模拟环境试验制度以保证两种环境中混凝土氯盐侵蚀过程和机理的相似；而确立人工模拟环境试验制度的核心工作则是解决模拟环境参数(如温度、湿度、润湿时间、循环时间和风速等)取值依据和范围问题。然而,现有研究在试验制度和依据方面尚未达成共识,研究成果难以定量对比。本文在总结已有研究的基础上,提出了基于混凝土内部微环境响应相似的人工模拟环境试验制度的设计方法；基于该试验制度和混凝土氯盐侵蚀相似准则模型,构筑了人工模拟和自然环境中混凝土氯盐侵蚀相似关系。研究内容如下：(1)基于混凝土内部微环境层次理念,建立了分段形式的自然环境温/湿度作用谱和混凝土内微环境温/湿度响应谱模型。摒除了将自然环境直接等效为混凝土内微环境观念的不足,分析了环境因素作用和混凝土内部微环境响应间的异同,探讨了湿度采用相对湿度与水汽密度表达形式间的关联和适用范围。研究结果表明：混凝土内微环境与自然环境间的异同主要表现为波动周期相等、相位滞后和峰值衰减等方面,不可将自然环境简单地视为混凝土内部微环境；采用水汽密度表达形式可更好地描述自然环境湿度变化规律和表征混凝土内部微环境湿度特征。(2)通过探讨人工模拟环境中混凝土内部微环境温度响应,建立了混凝土内部微环境温度响应模型,并提出了求解模型数值解的新方法。分析表明：因环境作用机制的不同使得人工模拟环境中混凝土内微环境响应规律有别于自然环境,人工模拟环境中混凝土内微环境响应实测结果与理论模型曲线吻合较佳。(3)建立了含温度和风速参数的混凝土水分传输表面因子模型,并采用数值模拟法探讨了风速对混凝土内湿度分布状态的影响。数值模拟结果表明：若风速和临界干燥时间超过定值(风速约为3.0m/s,临界干燥时间约为13h),则可将模拟环境湿度等效为混凝土与环境间的界面湿度；这是因混凝土内部、混凝土表层和外界环境间的水分传输量达到平衡态造成的。(4)提出了基于混凝土内部微环境响应相似的人工模拟环境试验制度的设计方法。通过分析混凝土内部微环境响应规律和边界条件,确立了人工模拟环境试验参数(如温度、湿度、润湿时间、干燥时间、循环风速和氯盐溶液浓度等)取值依据和范围,解决了现有研究中人工模拟试验制度参数取值依据不充分的难题。基于混凝土表层内水分传输模型,分析了混凝土水灰比、混凝土初始饱和度和湿度梯度对干湿平衡时间比和水分影响深度的影响；还提出了采用BET等温吸附曲线求解混凝土内水分特征曲线的新途径。结果表明：混凝土干湿平衡时间比和水分影响深度是确立人工模拟试验制度的重要指标。(5)推导了人工模拟和自然氯盐环境混凝土氯盐侵蚀相似准则模型和相似关系,并为实际工程测试数据所验证。通过建立混凝土氯离子扩散系数和表层氯离子对流区深度模型,利用人工模拟试验制度和研究方法评估了氯盐环境中典型混凝土结构的耐久性。结果表明：混凝土表层的氯离子浓度与高程和距海距离间的关系均符合S曲线,人工模拟和自然环境中混凝土氯盐侵蚀间的差异主要表现为混凝土表层氯离子含量、氯离子对流区深度和扩散系数等方面；特定的人工模拟环境试验和自然环境中混凝土氯盐侵蚀的相似率为定值。
【作者】刘鹏；
【导师】余志武；宋力；
【作者基本信息】中南大学，土木工程，2013，博士
【关键词】混凝土；耐久性；氯离子；温度；湿度；相似性；

【参考文献】
[1]牛建文.姜黄中活性成分的提取及系统分析研究[D].华中师范大学,分析化学,2014,硕士.
[2]唐辉.全水润滑阀配流液压泵的研究[D].华中科技大学,机械电子工程,2013,硕士.
[3]吴向明,赵磊.浙江省高星级酒店效率测度——基于非参数DEA-Malmquist指数的实证分析[J].旅游论坛,2013,06:79-87.
[4]冉欣.宁夏联通增值业务综合网管系统项目设计[D].吉林大学,工业工程,2013,硕士.
[5]田凤琳.“入户抢劫”的司法认定[D].黑龙江大学,法律,2013,硕士.
[6]侯延彬.固定翼飞机电动机构虚拟检测系统的研究与设计[D].东北大学,导航、制导与控制,2010,硕士.
[7]安博.BN纳米带几何结构和电子性质第一性原理研究[J].科学技术与工程,2011,20:4691-4694.
[8]戴汝为,李宝綬,王玉瑩.关于线性快速控制的一个计算方法[J].自动化学报,1964,03:123-135.
[9]夏学贤.济南市社区公共服务供给存在的问题及路径建构[D].山东大学,行政管理,2013,硕士.
[10]刘毅辉.保持隐私的数据挖掘研究[D].中国人民解放军信息工程大学,2003.
[11]曾银莲.零担运输合作费用分配与联盟稳定性研究[D].西南交通大学,管理科学与工程,2014,硕士.
[12]王鑫.无线传感器网络三维节点定位优化算法研究[D].厦门大学,控制工程,2014,硕士.
[13]王光祖.拓展应用技术领域促纳米金刚石发展[J].超硬材料工程,2015,01:25-30.
[14]蒋培刚,苏宏业,褚健.线性不确定时滞系统指定衰减度鲁棒镇定[J].自动化学报,2000,05:681-684.
[15]唐成虹,胡国,张吉,贺敏.智能变电站新型高压集中式电能计量终端[J].电力系统自动化,2011,05:87-90.
[16]岳慧颖.含有时空约束的关联规则挖掘方法研究[D].哈尔滨工程大学,2004.
[17]田习菲.醚化改性双氰胺—甲醛脱色絮凝剂的合成及应用[D].苏州大学,纺织工程（专业学位）,2014,硕士.
[18]马静.新时期家庭伦理剧的叙事研究[D].西北大学,传播学,2013,硕士.
[19]胡龙江.双子表面活性剂的合成及性能研究[D].大庆石油学院,化学工艺,2004,硕士.
[20]李梦.美国西部先占水权制度研究[D].厦门大学,环境与资源保护法学,2014,硕士.
[21]周洁.初中生生物学概念形成思维过程的个案研究[D].首都师范大学,学科教学,2013,硕士.
[22]赵军霞.铁修饰介孔SiO_2微球对酸碱染料的吸附[D].重庆大学,化学,2014,硕士.
[23]张定锦.财务共享服务中心建设研究[D].电子科技大学,工商管理（专业学位）,2012,硕士.
[24]高长凤.车外翼缘仿生后视镜罩对气动噪声的影响研究[D].吉林大学,机械工程,2014,硕士.
[25]郭晓江.两种药用植物的化学成分及生物活性研究[D].山东大学,天然药物化学,2013,硕士.
[26]吴从跃.汽轮发电机转子Cu-Ni-Be-Zr槽楔铜合金组织与性能研究[D].江苏科技大学,材料加工工程,2014,硕士.
[27]冯奎.随机利率模型下的期权定价的实证分析[D].华中师范大学,应用数学,2013,硕士.
[28]朱子安.集团企业以财务公司为平台资金集中管理研究[D].苏州大学,会计（专业学位）,2014,硕士.
[29]王莎莎.以季铵盐类gemini表面活性剂为模板剂的有序多孔二氧化硅的合成与表征[D].山东大学,2011.
[30]郭小易.关于他汀序贯治疗对中国PCI患者预后的影响的荟萃分析[D].山东大学,临床医学（专业学位）,2013,硕士.
[31]田喜.纽荷尔脐橙叶片营养代谢动态及光谱监测研究[D].西南大学,果树学,2014,硕士.
[32]李博.吉林市农业产业化发展问题研究[D].吉林大学,农业推广,2012,硕士.
[33]孔庶.统计稀疏学习：特征提取、聚类、分类及多特征融合[D].浙江大学,2013.
[34]张瑞超.对人力资源管理外包活动的理论与实践之探析[D].山西大学,企业管理,2004,硕士.
[35]孙思,张梦琦,李一峻.石墨烯分子印迹聚合物膜修饰电极测定槲皮素[A].中国化学会.中国化学会第28届学术年会第10分会场摘要集[C].中国化学会:,2012:1.
[36]梁军武.CBA裁判员保障体系研究[D].北京体育大学,体育教育训练学,2013,硕士.
[37]潘小玲.Femto Cell数据链路层若干关键技术的设计与实现[D].厦门大学,电子与通信工程,2014,硕士.
[38]郑裕忠.“伙伴编辑”作文教学的理论与实践研究[D].福建师范大学,教育,2003,硕士.
[39]白娜仁.语域理论视角下的蒙古语和汉语间语码转换研究[D].山东大学,英语语言文学,2013,硕士.
[40]魏薇.ZnSe和ZnS双光子吸收诱导自由载流子吸收的光学非线性研究[D].哈尔滨工业大学,光学,2014,硕士.
[41]孔祥勇.柔性防刺经编间隔织物的结构与性能研究[D].江南大学,纺织工程,2012,硕士.
[42]赵中岩.热虹吸管除湿系统的仿真计算与设计[D].南京师范大学,供热、供燃气、通风及空调工程,2012,硕士.
[43]何静.高中数学教材例题使用情况的调查研究[D].华中师范大学,课程与教学论,2014,硕士.
[44]冯凯萍,吕冰海,邓乾发,袁巨龙.氮化硅陶瓷球双平面抛光技术[J].轴承,2013,03:11-15.
[45]彭建.知识管理效能评价体系构建与评价方法研究[D].首都经济贸易大学,管理科学与工程,2014,硕士.
[46]张慧杰.117例自发性早产临床分析[D].吉林大学,临床医学,2014,硕士.
[47]耿佳.优化河北省政府支持科技型中小企业融资的研究[D].河北大学,世界经济,2014,硕士.
[48]谢荣国.南昌成为鄱阳湖生态经济区内区域发展中心的路径研究[D].江西农业大学,农村与区域发展,2012,硕士.
[49]姜艳丽.高中英语教师PCK影响因素的个案研究[D].西南大学,课程与教学论,2013,硕士.
[50]潘且鲁,苏剑波,席裕庚.基于神经网络的机器人手眼无标定平面视觉跟踪[J].自动化学报,2001,02:194-199.