外文资料翻译终稿.docx

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1、毕业论文外文资料翻译题目：非等温条件氯离子在多孔混凝土中的集中院系名称：土木建筑学院 专业班级:土木工程0706班 同学姓名： 王桂玲 学 号：200740406学 指导老师： 金立兵老师职称:副教授附 件：1.外文资料翻译译文；2.外文原文。指导老师评语：签名： 年 月 日附件1:外文资料翻译译文非等温条件下氯离子在多孔混凝土中的集中为了争论非等温条件下氯离子在多孔混凝土中的集中，首先需要预备一个集 中模型。同时必需将日常温度循环变化考虑在内以便来模拟环境温度变化。不同 的水灰比反映在混凝土上。很明显，水灰比和环境温度变化对氯离子在混凝土中 的集中具有很强的影响力。这种非等温氯离子集中模型是

2、用来争论非等温条件下 给定深度的混凝土表面达到腐蚀极限的时间的。对于一个给定的钢筋腐蚀时的氯 离子浓度极限，氯离子集中模型都具有明显的实际性意义。参考文献Brunauer, E; Copeland, L. E. : The chemistry of concrete. Sci. Amer. 210 (1964) 801. Collcpardi, M. ; Marcial is, A. ; Turriziani, R. : Penetration of chloride ions into cement pastes and concrete. J. Amer. Ceram.Soc. 55 (1

3、972) 534Page, C. L. ; Short, N. R. ; Tarras, A. E. : Diffusion of chloride ions in hardened cement pastes. Cem. Cone. Res. t 1 (1981) 3952. Tuuti, K. : Corrosion of steel in concrete. Stockholm, Sweden: Swedish Cement and Concrete Research Institute 1982Mangat, P. A. ; Gurusamy, P. : Chloride diffus

4、ion in steel fibre reinforced marine concrete. Cem. Cone. Res. 17 (1987) 3853. Lin, S. H. : Chloride diffusion in a porous cylindrical concrete column. Chem. Eng. Sci. 46 (1991) 11895. H. Lin, Taoyaun摘要：为了争论非等温条件下氯离子在多孔混凝土中的集中，我们首先需要预备 一个集中模型。这个过程是来模拟处于日常循环变化的温度下，氯离子在混凝土 中的集中。氯离子在混凝土中的集中试验所要争论的是持续循环

5、的温度对于氯离 子集中过程中的作用。达到使钢筋腐蚀的氯化物浓度所需要的时间取决于给定的 水灰比和混凝土的厚度等级。试验结果说明，在氯离子的集中过程中，温度和水 灰比要起着特别重要的作用。命名法b在循环温度的函数振幅参数C丙酰氯浓度Cp比热容D有效的氯离子集中系数Do指前因子E活化能K混凝土的导热系数表L混凝土板厚度R气体常数t时间T温度To初始温度w水灰比x空间坐标a热集中系数 k/ (Q Cp)P混凝土密度1.引言造成钢筋腐蚀的两大主要因素之一是氯离子在多孔混凝土中集中。当混凝土 处于沿海地区环境时通常会发生氯离子的集中，混凝土表面与冰盐接触时也会发 生这种状况。在很多应用中已经设计并实行了

6、不同的措施来防止氯离子引起钢筋 腐蚀的发生。然而，至今仍未发觉一个有效的防腐蚀方法。钢筋腐蚀的主要缘由是氯离子自混凝土表面始终侵蚀到其内大部分。起初混 凝土投入海水中时，氯离子的浓度是特别低的，通常状况下为在固化期间， 水泥与水发生反应生成Ca(0H)2,在混凝土中创建了一个强碱性的环境(PH约为 13)o在这样的强碱性环境中，钢筋表面的薄氧化层起到爱护钢筋的作用。由于 钢筋处于这样的一个强碱性环境中，氯离子便会发生集中。当混凝土中氯离子的 浓度达到很高时，钢筋便会开头发生腐蚀。因此，为了解决这个问题，了解氯离 子的集中现象就显得至关重要。至今已经有进行了很多氯离子在多孔混凝土 2-7中的集中

7、争论。大多数 的此类争论认为我们应当致力于争论等温条件下氯离子的集中。但是在许很多多 的实际状况下的，氯离子的集中并不是一个等温过程，而是处于非等温变化的环 境之中的。例如，当2-7混凝土处于沿海地区的大气环境中时，受日常温度 循环变化的影响，氯离子便会开头发生集中。因此，考虑温度的变化对氯离子集 中过程的影响就具有很大的现实利益和重要性。这项试验也算是第一次提出了非 等温模型，并且用此来考虑温度对氯离子集中过程的影响。下页为四张图表，分别表示了不同因素对氯离子集中的影响。其中 图1.不同温度和水灰比的条件下的集中系数 图2.阿伦尼斯的氯离子集中系数图图3.不同水灰比条件下preexponen

8、tia系数 图4.不同水灰比下的激活能量228-816243240Temperature, C242OI6(28 o、60 。- _uo_tg。Uo_gtc5尊 OE?o。一PX3 SIOAmv040-50607Rotio of Water to Cement1.不同温度和水灰比的条件下的集中系数图3.不同水灰比条件下preexponent ia 系数Ratio of Water to Cement00Vzs oHueuodx3d2 610图4.不同水灰比下的激活能量u*、v。-w&.2ta。u。-6nJ*:0图2.阿伦尼斯的氯离子集中系数图2氯离子的集中系数佩奇等人4测出了不同水灰比和温度循

9、环变化下氯离子在混凝土中的集中 系数，图1显示的即为这些集中系数。它清晰地表明氯离子的集中系数对水灰比 和温度具有很大的依靠性。水灰比对集中系数之所以有所影响主要是由于混凝土 在硬化会形成大量的孔隙。温度对集中系数的影响一般听从图2所示的 Arrhenius关系图。依靠于温度的集中系数可以用Arrhenius方程来得到 叩)”。呻焉)其中Do是指前因子，E为活化能，R为气体常数，T为温度。表1列出来了不同 水灰比条件下Do和E的取值，这些值所采纳的是佩奇等人4通过最小二乘曲线 获得的数据。指前因子和活化能与水灰比有关，其依靠关系如图3图4所示，可 以表示为D0(w) = - 37.298 4-

10、 91.711 w + 119.69 w2- 281.355 w3,(w) = - 11.846 + 62.62 w + 39.48 w2 - 149.78 w3,(2)3 3)方程(1) (2) (3)是通过非等温条件下氯离子的集中模型得到的。表1.不同指前因子和活化能下混凝的土氯离子集中系数3.非等温集中模型W0.40.50.6cm2/s0.53043.31110.04503E. cal/mol993210,6117585表2.混凝土的热物理性能k, cal/cm s0.0008268 io 0.002067Q, g/cm31.5 to 2.5Cp, cal/g 0.219一维热传导和氯离

11、子在多孔混凝土中的集中可由下式表示八 dT , d2TQCp 4 vr， dt dx2dC dQt HxdC dQt HxdC0菽(4) (5)其中各系数取值主要受初始条件和边界条件影响1 = ();t = tO9x = 0;dTc = ： oxx = L;T -J/ =1 = ();t = tO9x = 0;dTc = ： oxx = L;T -J/ =C = 0,dC 八一 =0,6x入一 cos?g),。=Co(6) (7) (8)方程(8)中的b温度循环机制中的参数函数。例如，当b=3 To=30 C时，循环温度在午夜时达到20 C,上午12时则达到一天温度的最高值30 Co通过 选择

12、恰当的b和T。的取值，循化温度中的最高温度和最低温度都可以被模拟。 虽然R常实际的循环温度不行能完全遵循公式(8)的猜测但这个方程的确为我 们供应了一个精确的描述日常温度波动的近似值。在公式(4)中值得留意的是方程(6) - (8)是从听从Carslaw and和Jaeger 8给出的分析解决途径的，即勺%=* (T)(2+1)cose-a,ea,L n=0o .(9)其中是 a 集中系数，k/(0 Cp)和 a 、 f(t)由下(2n 4-1)2 7t2 a =,4L21/W = - cos (m r),D(10) (11) (12)n m= 24 ,通过绽开并整合公式(8),可以得到(13

13、)的方程?r=7? Jo - b(4-)cos(, If- cos2(/ni) + sin(2n?r) +lm a J。J方程中的第一项是指长时间下的指数衰减术语，其次项则是表示温度循环波动的 数据。同时还应当留意，密度、比热容以及混凝土的热导电率是由Perry和 Chilton 9测得的，其值列于表2O基于这些数据的范围，通过以下模拟争论 得到热集中系数的取值约为0. 025。非线性方程(5)中是不行能具有解析解的，本项争论采纳的是正交配置法 10。应用这种方法之前，方程(5)应改写成方程(14)喑+)其中 D (T)= dD(T)/dTo 公式方程(14) 均衡处理，如dC：-0(7) B

14、iJV+1 Co + Z Bj2aiLj=i-N-|2+ D，(7) Bi N+1 Cq -F Z Aitj Q f LjiJ初始条件为t=0; Ci=0.Aijand Bij是指矩阵中相应位置的数值, 方案对N的方程进行了整合。(14)中应用正交配置法和相关的边界条件来or i=l,2,，N(10)(16)Ti 由方程(13)求得。Runge-Kutta-Gil喑+)其中 D (T)= dD(T)/dTo 公式方程(14) 均衡处理，如dC：-0(7) BiJV+1 Co + Z Bj2aiLj=i-N-|2+ D，(7) Bi N+1 Cq -F Z Aitj Q f LjiJ初始条件为t

15、=0; Ci=0.Aijand Bij是指矩阵中相应位置的数值, 方案对N的方程进行了整合。(14)中应用正交配置法和相关的边界条件来or i=l,2,，N(10)(16)Ti 由方程(13)求得。Runge-Kutta-GilDitlonc* from Centar, on图 5. T =20 C , w = 0.4 下的氯浓度在混凝土中的浓度Distonce from Center, cm图 7. T =20 0 C , w = 0.6 下的氯浓度在混凝上中的浓度Exposure Time200a700.300,3456Distance from Center, cm图 6. T =40

16、0 C , w = 0.6 下的 氟浓度在混凝土中的浓度.争论结果方程(14)中氯离子的浓度取决于两个参数，即表面氯离子浓度(Co)和水灰 比(w) o在目前的争论中，依据Page ct al. 4相应的三项试验，水灰比大致 取为0.4、0.5和0.6。当混凝土处于海洋潮汐波中时，通常会使氯离子的浓度 大致保持在2. 4乐以便更好的实现真实环境的模拟。试验通常选择12cm厚的的 混凝土，通过给定的Co、w的数值和混凝土厚度，采用公式(14)便可以求得对应 的 Ci(t)。如图1所示，温度和水灰比对氯离子的集中系数及集中速率的影响特别明显。这些影响将在氯离子的浓度分布上有所体现。图5是一个典型的

17、图形，它指 出了在0.4的水灰比和温度循环条件下由方程（8）得到的氯离子分别在型材曝光 时间由200天到300天的浓度值。相应的氯离子浓度是在同一水灰比条件下的值, 但是当温度在20 C到4 0 C的范围时，其值可由图6查得。如前所述，高 温对氯离子集中的影响是可以估计的。通过比较这些数字可以明确的指出，要精 确估量氯离子在多孔混凝土中的集中，必需将温度变化的因素明确考虑在内。图5-7的一个重要意义是：它表明臼氯离子浓度达到钢筋腐蚀极限的时间。 预期和Ip I 1结果显示，氯离子浓度在0. 2%和0. 4%之时时会发生钢筋的腐蚀。 这种氯离子浓度条件下任意厚度混凝土达到腐蚀极限的时间可直接由图

18、5-7读 出。图8表示了在20 （：和40 C条件下，混凝土中心（两最高面）和距离混 凝土表面3cm （两个方向面）达到腐蚀极限的时间。在不同的温度下，钢筋达到 给定的腐蚀极限的时间具有相当大的差异。举例来说，在20 C时，混凝土中 心氯离子浓度达到0.4%也许需要3400天。当温度上升到40 C时，混凝土达 到相同的氯离子浓度则只需要700天。而本图则供应了一种确定详细掩盖层厚度 的便利途径。图8.在0. 2 %和0. 4 %氯化物浓度下，混凝土 板中心下3cm钢筋达到腐蚀极限时间图8.在0. 2 %和0. 4 %氯化物浓度下，混凝土 板中心下3cm钢筋达到腐蚀极限时间s000- PPMSg 8 一 8t35痘2MJ 二.结论