水泥砂浆受硫酸溶蚀的试验研究和数值模拟
2021-07-26张彩虹宋志刚谢世华
自然灾害学报 2021年3期
张彩虹,宋志刚,毛 敏,谢世华
(昆明理工大学 建筑工程学院,云南 昆明 650500)
酸雨、工业废水、含硫矿物风化以及微生物代谢过程均会给混凝土结构带来硫酸侵蚀。现场调查及试验研究发现,硫酸作用方式不同,水泥基材料的侵蚀程度及侵蚀速度具有差异性[1-3]。Leemann等[4]发现污水处理厂混凝土结构的劣化程度随水流作用方式的不同而不同;韩静云等[5]发现污水处理厂中受污水流冲刷作用的混凝土损伤最严重;宋志刚、起洋砚等[6-7]在长期浸泡试验中考虑了更换浸泡液、清洗试件表面等作用的影响,发现了不同的腐蚀机制和腐蚀程度。类似的混凝土材料在侵蚀性溶液中的溶蚀方面,也有学者也做了数值模拟研究。
Gerard等[8]通过大量混凝土在软水、硝酸铵环境中钙溶蚀的试验,建立了钙溶蚀模型及水泥基材料中固相钙浓度和液相钙浓度之间的固液平衡方程; Mainguy等[9]基于钙离子质量守恒方程建立了水泥基材料溶蚀过程的数值模型,获得了有效扩散系数与固/液相钙浓度之间的关系;王海龙等[10]基于COMSOL软件和混凝土二维钙溶蚀模型研究了硝酸对混凝土的溶蚀过程;余健等[11]建立了软水环境下水泥砂浆圆柱体试件钙溶蚀模型,给出了钙溶蚀的模拟计算方法;马强等[12]研究了软水环境下水泥净浆钙溶蚀模型,构造了三层隐式Crank-Nicolson格式的有限差分法进行数值求解,并开展长期浸泡试验对数值模型进行验证。上述研究侧重于混凝土材料在酸或软水长期浸泡作用下溶蚀过程的数值模拟,在冲刷、清洗等扰动浸泡环境条件下的数值模拟还有待进一步研究。……
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