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

1、本文選擇了目前環(huán)境巖土工程中最基礎的科學問題,即酸性環(huán)境下砂漿及砂巖材料的基本性質問題開展了室內試驗研究,分析了材料受酸腐蝕過程中物理、化學及力學特征,揭示了其性質變化的規(guī)律,建立了受酸腐蝕過程中材料的宏、細觀模型,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構使用壽命預測模型和方法,本文的主要創(chuàng)新性成果如下:
　　1.對砂漿材料,在系統(tǒng)分析不同時段酸液中氫、鈣離子濃度變化規(guī)律與砂漿受酸腐蝕微細觀機理的基礎上,采用質量變化

2、率和波速變化率的定量對比,揭示了腐蝕過程所表現(xiàn)出的階段性特征,建立了受酸腐蝕等效體砂漿試樣波速-孔隙率預測模型;在建立腐蝕過程中試樣孔隙率增大和承載面積減小概化模型的基礎上,推導了腐蝕過程中抗折強度模型與計算公式,初步驗證得到了計算值與試驗結果間良好的一致性。
　　2.對砂巖材料,剖析了鈣質膠結長石砂巖試樣在不同濃度鹽酸溶液浸泡過程中的強度特性、破壞模式、應力-應變關系和割線模量等力學特征,建立了氫離子擴散的常、變系數(shù)擴散模型,借

3、助于無擾動CT掃描技術和化學動力學分析,對受酸腐蝕的細觀損傷機理進行了量化分析,建立了試樣單軸抗壓強度、滲透破壞深度、CT數(shù)與巖石密度之間的關系式,實現(xiàn)了宏、細觀力學性質的有機結合。
　　3.以快速試驗對擴散規(guī)律的認識為基礎,考慮化學反應造成酸液濃度降低對腐蝕的阻滯作用,建立了在大體積巖石及混凝土材料中考慮化學反應影響時溶質的擴散控制方程,開發(fā)了相應的二維有限元分析程序,結合某一水利工程受酸雨影響的使用壽命問題,提出了一種預測大體