酸雨環境下混凝土結構老化的試驗相似性研究

《酸雨環境下混凝土結構老化的試驗相似性研究》是依託昆明理工大學，由宋志剛擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：酸雨環境下混凝土結構老化的試驗相似性研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：宋志剛
• 依託單位：昆明理工大學

項目摘要

酸雨是導致混凝土結構老化的重要原因，相關問題也是混凝土結構耐久性研究的薄弱環節，不同研究結果和結論間缺乏可比性，使得酸雨侵蝕混凝土結構的試驗相似性成為當前需要解決的重要問題。項目擬從結構層面和材料層面研究相關的試驗相似性。在結構層面，結合室外試驗研究結構受到的作用酸雨和環境酸雨之間存在的作用方式和作用量的相似性；在材料層面，從附面層化學動力學的角度研究硫酸侵蝕混凝土材料的複雜機制，建立描述該機制的修正克－金－布模型，確定現場作用酸雨條件下混凝土結構老化的控制機制，並以此為基礎提出基於機制保持的試驗加速技術，從而保證室內加速試驗和現場侵蝕在控制機制上的相似性，使室內加速試驗能夠如實地反映出作用酸雨條件下混凝土結構的老化狀況。本項目對酸雨及硫酸作用條件下混凝土結構的耐久性研究及工程實踐具有較為重要的理論意義和工程套用價值。

結題摘要

本項目從結構層面和材料層面研究混凝土在酸雨環境中腐蝕的試驗相似性。結合對典型酸雨城市混凝土結構受酸雨腐蝕的現場調研，根據酸雨作用方式、腐蝕特點，將酸雨環境中混凝土的工作環境劃分為雨滴直接作用區、匯流區和滯留區，給出了相應工作環境的試驗模擬方案。開展了大量的室內試驗，用不同的室內試驗模擬酸雨對結構的作用方式。結合室內長期浸泡試驗、周期浸泡試驗，獲得了稀硫酸侵蝕砂漿、混凝土、透水混凝土的一般試驗規律，並通過試驗直接觀察到了附面層效應。研製了專門的沖刷模擬裝置，開展了稀硫酸沖刷混凝土的模擬試驗，獲得了不同沖刷速率和不同pH值沖刷液作用下的腐蝕規律和腐蝕特點。在大量室內試驗的基礎上，結合均勻試驗技術和非參數回歸技術建立了稀硫酸侵蝕混凝土的資料庫，給出了多種精度高、與試驗結果吻合度高的混凝土材料腐蝕量預測方法。通過理論推導提出了稀硫酸侵蝕混凝土材料的濃度邊界層模型，給出了不同酸度環境、不同材料配合比下稀硫酸侵蝕混凝土材料的解析解，通過解析解確定出腐蝕速率的相似參數，並在此基礎上給出了一種間接測定砂漿和混凝土材料在稀硫酸作用下擴散係數的測定方法。本項目獲得了廣泛適用於砂漿、混凝土和透水混凝土在稀硫酸浸泡和沖刷作用下的一般腐蝕規律，結合理論研究給出了與試驗規律吻合很好的理論解析解，從而確定了反映不同腐蝕條件下腐蝕速率的兩個重要相似尺度參數（解析解中的a，b），為酸雨侵蝕混凝土材料的試驗相似性的深入研究提供了理論依據和試驗支撐。同時，項目研究了一系列更為高效的試驗設計和試驗數據處理方法，提高試驗效率、拓寬了試驗數據覆蓋範圍，相關研究方法和成果，在基坑最佳化設計、參數反演、可靠度分析等多個方面也得到了很好的套用。