城市污水环境下混凝土腐蚀及耐久性研究

论文题目: 城市污水环境下混凝土腐蚀及耐久性研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 建筑技术科学

作者: 闻宝联

导师: 涂光备

关键词: 城市污水,混凝土,微生物腐蚀,耐久性评价,人工神经网络

文献来源: 天津大学

发表年度: 2005

论文摘要: 在城市污水环境下,污水处理构筑物混凝土要受到各种酸、碱、有机物、无机物和微生物的腐蚀、机械冲击与磨蚀及气候因素的作用,腐蚀机理极其复杂,涉及到生物科学,化学,材料科学,水处理科学以及结构工程学等多个领域,是一门交叉性学科。本课题针对污水处理构筑物的实际运营情况,研究了各种因素对混凝土的腐蚀机理,设计了专门的实验,配置了人工强化污水和模拟污水,模拟了典型的混凝土腐蚀环境,比较系统地研究了污水池水面变动区、地下排污管等部位不同配合比混凝土的综合劣化规律,研究了不同环境下各种混凝土的体积稳定性,指出,在实验条件下,冻融循环是水面区混凝土劣化的主要因素,微生物腐蚀与盐腐蚀相当;在水下区域,特别是地下排污管,微生物腐蚀起主要作用,另外,实验中发现了混凝土腐蚀的超叠加效应,即各腐蚀因素的单项腐蚀效果要小于各因素的综合作用。大掺量的粉煤灰和矿粉以及低水灰比是提高混凝土耐腐蚀性、体积稳定性的有效手段,但矿物外掺料的总掺量应不超过50%。在大量实验数据的基础上,建立了不同环境下,各种配合比混凝土的混凝土劣化预测模型,最后建立了基于BP人工神经网络混凝土耐久性评价模型,以进行不同配比混凝土在不同环境下适用性的预测与评价,并将对污染环境下混凝土的结构设计及使用寿命延长提供重要依据。

论文目录:

中文摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 课题背景-混凝土工程耐久性问题

1.1.1 混凝土的发展概况

1.1.2 水泥混凝土的耐久性危机

1.1.3 高性能混凝土的发展

1.1.4 污水环境下混凝土的耐久性现状

1.2 国内外研究现状

1.3 本论文研究的技术路线目及创新点

1.4 本章小结

第二章 污水处理系统及对混凝土腐蚀分析

2.1 评价污水的指标

2.2 城市污水中的微生物

2.2.1 污水中微生物的种类

2.2.2 细菌的生理特性

2.3 污水处理方法

2.4 常用的污水生物处理过程

2.5 污水处理构筑物腐蚀破坏

2.5.1 钢筋锈蚀

2.5.2 混凝土物理破坏

2.5.2.1 盐结晶胀裂

2.5.2.2 冻融破坏

2.5.3 混凝土化学破坏

2.5.3.1 碳化反应

2.5.3.2 碱骨料反应

2.5.3.3 硫酸盐侵蚀

2.5.4 混凝土的微生物腐蚀

2.5.4.1 厌氧环境下的混凝土腐蚀

2.5.4.2 好氧菌对混凝土的腐蚀

2.5.4.3 真菌对混凝土的腐蚀

2.6 本章小结

第三章 人工强化污水的制备

3.1 人工强化污水模型的提出

3.1.1 微生物正常生长繁殖的条件

3.1.2 强化污水的配置

3.1.2.1 配置污水的原则

3.1.2.2 强化污水的配置

3.2 微生物的驯化

3.2.1 好氧微生物的培养驯化

3.2.2 厌氧微生物的培养驯化

3.3.3 污水水质变化测定

3.3 本章小结

第四章 城市污水环境下混凝土腐蚀实验研究

4.1 混凝土材料

4.1.1 水泥

4.1.2 矿物掺料

4.1.3 骨料

4.1.4 外加剂

4.1.5 拌和水

4.2 本课题实验所用材料性能介绍

4.2.1 水泥

4.2.2 粉煤灰

4.2.3 矿粉

4.2.4 外加剂

4.2.5 骨料

4.2.6 拌和水

4.3 混凝土的配比

4.4 实验设计

4.4.1 不同配比混凝土力学性能研究

4.4.2 混凝土抗渗性试验

4.4.3 水面区域混凝土劣化研究

4.4.4 水面区域各腐蚀因素实验研究

4.4.5 地下排污管混凝土的腐蚀研究

4.4.6 硫酸盐对混凝土的侵蚀研究

4.4.7 不同环境下，混凝土体积稳定性研究

4.4.8 提高混凝土结构耐久性的措施研究

4.5 实验结果及分析

4.5.1 混凝土抗压强度发展

4.5.2 混凝土的渗透系数测定

4.5.2 水面区域混凝土劣化分析

4.5.3 混凝土劣化因素分析

4.5.4 贫氧污水环境下，混凝土的腐蚀

4.5.5 硫酸盐对混凝土的侵蚀研究

4.5.6 混凝土重量损失率

4.5.7 不同环境下，混凝土体积稳定性研究

4.5.8 提高混凝土结构耐久性的措施研究

4.5.9 混凝土碳化检测

4.6 分析讨论

4.7 本章小结

第五章 基于人工神经网络的混凝土耐久性评估与预测

5.1 人工神经网络的提出

5.2 人工神经网络的发展

5.3 人工神经网络的基本原理

5.3.1 生物学的启示

5.3.2 人工神经网络的工作原理

5.3.2.1 层次网络

5.3.2.2 互连网络

5.3.2.3 人工神经网络的学习方式

5.4 BP网络

5.4.1 BP网络结构

5.4.2 BP网络学习过程

5.4.3 BP神经网络算法流程框图

5.5 BP网络建模

5.5.1 收集和整理分组

5.5.2 输入/输出变量的确定及其数据的预处理

5.5.3 神经网络拓扑结构的确定

5.5.4 神经网络的训练

5.5.5 网络模型的性能和泛化能力

5.5.6 合理网络模型的确定

5.6 BP神经网络预测应用

5.6.1 标准混凝土试块强度发展预测

5.6.2 混凝土腐蚀预测

5.6.2.1 清水养护混凝土试块强度的发展预测

5.6.2.2 富氧污水侵蚀混凝土试块耐腐蚀系数预测

5.6.2.3 贫氧污水侵蚀混凝土试块耐腐蚀系数预测

5.6.2.4 硫酸盐溶液侵蚀混凝土试块耐腐蚀系数预测

5.6.2.5 清水冻融、干湿环境下试块抗压耐蚀系数发展BP网络训练与预测

5.7 混凝土耐久性评价

5.8 混凝土耐久性评判模型

5.9 本章小结

第六章 结论与展望

本文主要结论

进一步的研究课题

致谢

攻读博士学位期间参与的主要科研工作

攻读博士学位期间发表的论文

参考文献

发布时间: 2007-07-10

参考文献

• [1].硫酸盐环境中立井井壁混凝土腐蚀劣化特征及机理研究[D]. 赵力.北京科技大学2018

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