酸性環(huán)境下砂漿、砂巖材料的受酸腐蝕過(guò)程及其基本特性劣化規(guī)律的試驗(yàn)研究.pdf

1、本文選擇了目前環(huán)境巖土工程中最基礎(chǔ)的科學(xué)問題,即酸性環(huán)境下砂漿及砂巖材料的基本性質(zhì)問題開展了室內(nèi)試驗(yàn)研究,分析了材料受酸腐蝕過(guò)程中物理、化學(xué)及力學(xué)特征,揭示了其性質(zhì)變化的規(guī)律,建立了受酸腐蝕過(guò)程中材料的宏、細(xì)觀模型,提出了以氫離子濃度變化為主要影響因素的巖石及混凝土結(jié)構(gòu)使用壽命預(yù)測(cè)模型和方法,本文的主要?jiǎng)?chuàng)新性成果如下:
　　1.對(duì)砂漿材料,在系統(tǒng)分析不同時(shí)段酸液中氫、鈣離子濃度變化規(guī)律與砂漿受酸腐蝕微細(xì)觀機(jī)理的基礎(chǔ)上,采用質(zhì)量變化

2、率和波速變化率的定量對(duì)比,揭示了腐蝕過(guò)程所表現(xiàn)出的階段性特征,建立了受酸腐蝕等效體砂漿試樣波速-孔隙率預(yù)測(cè)模型;在建立腐蝕過(guò)程中試樣孔隙率增大和承載面積減小概化模型的基礎(chǔ)上,推導(dǎo)了腐蝕過(guò)程中抗折強(qiáng)度模型與計(jì)算公式,初步驗(yàn)證得到了計(jì)算值與試驗(yàn)結(jié)果間良好的一致性。
　　2.對(duì)砂巖材料,剖析了鈣質(zhì)膠結(jié)長(zhǎng)石砂巖試樣在不同濃度鹽酸溶液浸泡過(guò)程中的強(qiáng)度特性、破壞模式、應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系和割線模量等力學(xué)特征,建立了氫離子擴(kuò)散的常、變系數(shù)擴(kuò)散模型,借

3、助于無(wú)擾動(dòng)CT掃描技術(shù)和化學(xué)動(dòng)力學(xué)分析,對(duì)受酸腐蝕的細(xì)觀損傷機(jī)理進(jìn)行了量化分析,建立了試樣單軸抗壓強(qiáng)度、滲透破壞深度、CT數(shù)與巖石密度之間的關(guān)系式,實(shí)現(xiàn)了宏、細(xì)觀力學(xué)性質(zhì)的有機(jī)結(jié)合。
　　3.以快速試驗(yàn)對(duì)擴(kuò)散規(guī)律的認(rèn)識(shí)為基礎(chǔ),考慮化學(xué)反應(yīng)造成酸液濃度降低對(duì)腐蝕的阻滯作用,建立了在大體積巖石及混凝土材料中考慮化學(xué)反應(yīng)影響時(shí)溶質(zhì)的擴(kuò)散控制方程,開發(fā)了相應(yīng)的二維有限元分析程序,結(jié)合某一水利工程受酸雨影響的使用壽命問題,提出了一種預(yù)測(cè)大體