高水压—氯盐耦合作用下水泥基材料氯离子传输机制仿真研究

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1、分类号______________________________密级______________________________ＵＤＣ______________________________编号______________________________全日制专业学位硕士论文高水压-氯盐耦合作用下水泥基材料氯离子传输机制仿真研究学位申请人：韩震学科领域：建筑与土木工程校内导师：周双喜副教授答辩日期：独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽

2、我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表和撰写的研究成果，也不包含为获得华东交通大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人签名_______________日期____________关于论文使用授权的说明本人完全了解华东交通大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅。学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保

3、存论文。保密的论文在解密后遵守此规定，本论文无保密内容。学生本人签名日期校内导师签名日期校外导师签名日期摘要高水压-氯盐耦合作用下水泥基材料氯离子传输机制仿真研究摘要海底隧道因其不妨碍船舶航运且尽可能减少对海洋生态环境的影响，而成为连接海峡、海湾之间优先考虑的全天候海峡通道。目前，已建成、在建或拟建的钢筋混凝土海底隧道越来越多，因此其结构耐久性备受重视。由于海底隧道服役环境的复杂性，当前评价海底隧道混凝土耐久性的关键性指标-混凝土氯离子扩散系数的研究方法逐渐由单物理场测试转向多物理场模拟。因此，本

4、文模拟了海底隧道的多场（氯离子浓度场和静水压力场）物理环境，在Fick第二定律的基础上引入能斯特-普朗克方程，建立水泥基材料在多场耦合作用下氯离子传输方程，确定了传输方程在一定边界条件下的定解函数，利用已有研究成果和模拟测试修正了氯离子传输系数。并通过传统物理实验和多物理场仿真模拟相结合的方法验证了氯离子浓度分布函数的正确性和有效性。通过研究和分析，得出如下重要结论。（1）水灰比对静水压力下水泥基材料氯离子渗透过程有巨大影响，随着水泥基材料水灰比的增加氯离子渗透深度不断加深，二者具有较高的相关性。

5、（2）不同静水压力的作用下氯离子渗透深度有非常明显的变化，其深度随着静水压力的增高而不断加深。（3）定量分析研究了混凝土骨料含量对氯离子传输深度的影响作用，结果表明骨料的曲折效应对传输深度有明显的抑制作用，氯离子的传输深度随骨料含量增加呈现线性降低的趋势。（4）混凝土界面区的界面效应对氯离子传输产生了促进作用。当骨料含量较低时，骨料对氯离子渗透的抑制作用占主导地位，界面效应并不明显，但是随着骨料含量的增加，界面效应越来越明显。（5）利用COMSOL软件所建立水泥基材料的氯离子传输的仿真模型，能够有

6、效地模拟静水压力、骨料等变化条件下对水泥基材料中氯离子的传输过程的影响及其变化规律。关键词：静水压力，氯盐侵蚀，骨料体积分数，仿真模拟IAbstractSIMULATIONSTUDYONCHLORIDEIONTRANSPORTMECHANISMINCEMENT-BASEDMATERIALSUNDERHIGHWATERPRESSURE-CHLORINECOUPLINGABSTRACTThesubseatunnelhasbecomeanall-weatherchannelconnectingthest

7、raitsandbays,becauseit’sadvantagesinbothunobstructedshippingandenvironmentalprotection.Atpresent,moreandmorereinforcedconcretesubseatunnelshavebeenbuiltorproposed,sothestructuraldurabilityofsubseatunnelishighlyvalued.Duetothecomplexityoftheserviceenvi

8、ronmentofsubseatunnel,theresearchmethodofevaluatingchloridediffusioncoefficientinconcreteisgraduallychangingfromsinglephysicalfieldtesttomultiphysicalfieldsimulation.Therefore,thispapersimulatesthephysicalenvironmentofthemultifield(chloridecon