混凝土排污管道的腐蚀全过程研究

作     者：孙连方 

作者单位：中国石油大学(华东) 

学位级别：硕士

导师姓名：程旭东

授予年度：2016年

学科分类：08[工学] 0815[工学-水利工程] 

主      题：混凝土 排污管道 硫酸盐侵蚀 孔隙率 扩散系数 

摘      要：硫酸盐侵蚀是引起混凝土排污管道损伤破坏的重要环境因素之一,开展硫酸盐侵蚀下混凝土排污管道的腐蚀破坏研究对于指导排污管道的耐久性设计及施工具有重要意义。本文通过理论分析和数值计算的方法,研究以硫酸盐为侵蚀介质混凝土排污管道的腐蚀破坏行为,主要内容有:（1）参考现有数学模型,以COMSOL为基础开发数值计算程序,实现硫酸盐侵蚀下混凝土腐蚀破坏全过程的数值计算,并对离子侵蚀及应力发展过程进行分析。（2）在现有研究的基础上,考虑硫酸盐侵蚀初期钙矾石的填充作用,提出了两种对现有数学模型的改进方法,分别是建立受填充作用影响的孔隙率时变函数和考虑混凝土内部孔径结构的扩散系数修正方案,并分析了孔隙率和扩散系数在侵蚀过程中的变化规律。（3）建立了排污管内水位循环函数,基于提出的孔隙率时变函数进行了混凝土排污管道的腐蚀破坏全过程数值模拟,数值分析对比了水位循环区域和水下区域的侵蚀破坏规律,并与原始模型模拟计算结果进行了对比分析。研究结果表明:本文提出的孔隙率时变函数对硫酸盐侵蚀数学模型的修正,能够很好的更加客观的反应填充作用对混凝土排污管道腐蚀破坏过程的影响;在仅考虑钙矾石膨胀破坏的前提下,水位循环区域的腐蚀破坏速度要小于水下区域。