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多因素作用下盾构管片混凝土的抗侵蚀性能研究
| 论文题名： | 多因素作用下盾构管片混凝土的抗侵蚀性能研究 |
| 关键词： | 地铁隧道;盾构管片;混凝土;抗侵蚀性能 |
| 摘要： | 城市轨道交通发展迅猛，徐州市成为江苏省内第五座开通地铁的城市，管片为地铁盾构隧道的基本组成结构。本论文以徐州地铁盾构管片为研究对象，研究其在多因素作用下的抗侵蚀性能及耐久寿命。本文设计了为期120d的单一硫酸盐、氯盐、硫酸盐-氯盐、弯曲荷载-硫酸盐-氯盐、静水压力-硫酸盐-氯盐作用下的侵蚀试验，进行了超声声速测试、SO42-和Cl-浓度测试，基于试验数据分析了盾构管片混凝土在多因素作用下的抗侵蚀性能、SO42-和Cl-的扩散规律，建立了SO42-和Cl-的扩散模型并基于此对徐州地铁管片做出了耐久寿命预测。主要研究成果有： （1）本试验设计了弯曲荷载及静水压力加载装置，该装置能够满足长期稳定加载的试验要求，且试验装置简单、便捷、易搬运、可重复使用。 （2）侵蚀的前60d，混凝土管片的声速随着侵蚀时间的增加而增大，之后随着侵蚀时间的增加而减小，抗硫酸盐侵蚀性能先增强后减弱，而氯盐对混凝土的侵蚀作用表现得不明显；硫酸盐掺入氯盐，声速随侵蚀时间的增加而增大；氯盐掺入硫酸盐，声速随着侵蚀时间的增加先增大后减小；硫酸盐和氯盐相互作用下，氯盐会一直抑制硫酸盐的扩散，而硫酸盐只会在侵蚀前期抑制氯盐的扩散，侵蚀后期加速了氯盐的扩散；随着弯曲荷载和静水压力的增大，超声对测声速逐渐降低，抗硫酸盐侵蚀性能逐渐减弱。 （3）SO42-和Cl-浓度随着侵蚀时间的增加逐渐增大，随着侵蚀深度的增大逐渐减小，较浅深度内的扩散速度明显大于较深深度的扩散速度，SO42-的扩散深度显然比Cl-要浅；随着硫酸盐或氯盐浓度的提高，各个侵蚀深度及侵蚀周期的SO42-或Cl-浓度均增加；硫酸盐和氯盐相互作用下，在120d的侵蚀周期内是相互抑制的；随着弯曲荷载和静水压力的增大，各个侵蚀深度及侵蚀周期的SO42-和Cl-浓度均增大。 （4）表面硫酸根及氯离子浓度与侵蚀时间呈现良好的幂函数关系，拟合关系式：Cs=(A+ku)tB；硫酸根及氯离子平均扩散系数与弯曲荷载及静水压力的大小关系不大，与侵蚀时间呈现出良好的幂函数关系，拟合关系式：-Dt=-D1t-m；硫酸根及氯离子扩散模型：C(x,t)=(A+ku)tB[1?erf(x/2√-D1/1-mt1-m)]。 |
| 作者： | 顾彦 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 耿欧 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中国矿业大学(江苏) |
| 学位年度： | 2021 |
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