This paper uses modelling and experiment to perform a quantitative analysis for the gypsum and ettringite formations in cement pastes subjected to sulfate attack. Firstly, based on Fick's law and chemical reaction kinetics, a diffusion model of sulfate ions in cement pastes is proposed, and then the model of the gypsum and ettringite formations is established to analyze its contents in cement pastes with corrosion time. Secondly, the corrosion experiment of the specimens with cement pastes immersed into 2.5%, 5.0% and 10.0% $Na_2SO_4$ solutions are carried out, and by using XRD-Rietveld method, the phases of powder samples from the specimens are quantitatively analyzed to obtain the contents of gypsum and ettringite in different surface depth, solution concentration and corrosion time. Finally, the contents of gypsum and ettringite calculated by the models are compared with the results from the XRD experiments, and then the effects of surface depth, corrosion time and solution concentration on the gypsum and ettringite formations in cement pastes are discussed.
As a case hardening process for stainless steels, nitriding is more preferred and widely used than carburizing which deterioates corrosion resistance severely. In order to add the nitrogen into the stainless steels, passive film on the surface must be removed effectively before nitriding. Conventional gas nitriding process is performed in the temperature range of 500 to $600^{\circ}C$ with $NH_3$ gas, which often leads to sensitization of stainless steels. In this study, we tried to activate passive film of austenitic stainless steels by heating at low pressure. ($900^{\circ}C$, $5{\times}10^{-2}$ Torr.) Nitriding was performed at the solution treatment temperature of $1100^{\circ}C$ with nitrogen molecules instead of $NH_3$ gas. An attainable nitrogen content in a case depends on the nitrogen gas pressure at constant nitriding temperature. A case depth is proportional to the square root of solution time, which suggests that inward diffusion of nitrogen follows the Fick's 2nd law. Surface nitrogen atoms are dissolved as interstitial solutes, or precipitated in the form of MN, $M_2N$ nitrides, which increase the case hardeness. Dissolved nitrogen in the case enhances the cavitation resistance of austenitic stainless steels dramatically.
Purpose: The aims of this study were to define the drying characteristics of rapeseed and to determine the optimum thin-layer drying model for rapeseed by considering the effects of drying temperature and relative humidity. Methods: The thin-layer drying experiments were conducted at different combinations of drying air temperature levels of 40, 50, and $60^{\circ}C$ and relative humidity levels of 30, 45, and 60%, on both of which drying rate depends. The drying rate increased with increasing air temperature as well as decreasing relative humidity. The 13 models were fitted to the experimental data. Results: From the results of the regression analysis for empirical constants of the Page model, the values of $R^2$ were the highest (ranging from 0.9924 to 0.9966) and the values of RMSE were the lowest (ranging from 0.0169 to 0.0296). Conclusions: For all drying conditions considered, the Page model was determined to be the most suitable model for describing the thin-layer drying of rapeseed (P-value < 0.01). The moisture diffusion coefficients were calculated using the moisture diffusion equation for a spherical shape, based on Fick's second law.
In recent years, many research works have been carried out in order to obtain a more controlled durability and long-term performance of concrete structures in chloride containing environments. In particular, the development of new procedures for probability-based durability analysis/design has proved to be very valuable. Although there is still a lack of relevant data, this approach has been successfully applied to some new concrete structures. In this paper, the equation used for modelling of the chloride penetration was based on Fick's Second Law of Diffusion in combination with a time dependent diffusion coefficient. The probability analysis of the durability performance was performed by use of a Monte Carlo Simulation. The procedure was applied to an example based on limited data gathered in this country. The influences of each parameter on the durability of concrete structures are studied and some comments for durability design are given. The new procedure may be very useful in designing an important concrete structures in chloride containing environments. Also it may help to predict the service life of concrete structures under a given probability of failure.
Because of excellent electrical properties, epoxy resin is widely used in packaging and casting power equipment. Moisture and temperature in the environment are inclined to seriously affect the insulation tolerance of epoxy resin. This work focuses on the aging characteristics of epoxy resin in hygrothermal environment. Scanning electron microscopy images show that there are micro-crack, micro-slit and holes inside aged samples. The moisture absorption process undergoes three equilibrium stages and it does not follow the Fick's second law. Observing the change of hydrogen bonds in the infrared spectra of the dried samples, it is found that chemically moisture absorption immerges when the physical moisture absorption entered the third equilibrium stage. By Debye equation to fit the imaginary part of the dielectric constant, it is concluded that the uniformity of water molecule has a great influence on the electrical conductivity loss. Furthermore, the polarization loss can be more easily affected by water molecules than small free molecules. After the aged samples being dried, their real and imaginary part of the dielectric constant descend, but their original electrical properties cannot completely restored. After chemical moisture absorption appears inside the material, the residual space charges increase significantly and the charge dissipation rate slow down obviously.
This paper has numerically investigated the changes of loading-induced stress in concrete with the corrosion time in the sulfate-containing environment. Firstly, based on Fick's law and reaction kinetics, a diffusion-reaction equation of sulfate ion in concrete is proposed, and it is numerically solved to obtain the spatial and temporal distribution of sulfate ion concentration in concrete by the finite difference method. Secondly, by fitting the existed experimental data of concrete in sodium sulfate solutions, the chemical damage of concrete associated with sulfate ion concentration and corrosion time is quantitatively presented. Thirdly, depending on the plastic-damage mechanics, while considering the influence of sulfate attack on concrete properties, a simplified chemo-mechanical damage model, with stress-based plasticity and strain-driven damage, for concrete under axial loading and sulfate attack is determined by introducing the chemical damage degree. Finally, an axially compressed concrete prism immersed into the sodium sulfate solution is regarded as an object to investigate the time-varying stress in concrete subjected to the couplings of axial loading and sulfate attack.
Ramezanianpour, Ali Akbar;Shahhosseini, Vahid;Moodi, Faramarz
Computers and Concrete
/
v.6
no.4
/
pp.281-303
/
2009
The lack of safety of bridge deck structures causes frequent repair and strengthening of such structures. The repair induces great loss of economy, not only due to direct cost by repair, but also due to stopping the public use of such structures during repair. The major reason for this frequent repair is mainly due to the lack of realistic and accurate assessment system for the bridge decks. The purpose of the present research was to develop a realistic expert system, called Bridge Slab-Expert which can evaluate reasonably the condition as well as the service life of concrete bridge decks, based on the deterioration models that are derived from both the structural and environmental effects. The diagnosis assessment of deck slabs due to structural and environmental effects are developed based on the cracking in concrete, surface distress and structural distress. Fuzzy logic is utilized to handle uncertainties and imprecision involved. Finally, Bridge Slab-Expert is developed for prediction of safety and remaining service life based on the chloride ions penetration and fick's second law. Proposed expert system is based on user-friendly GUI environment. The developed expert system will allow the correct diagnosis of concrete decks, realistic prediction of service life, the determination of confidence level, the description of condition and the proposed action for repair.
A comprehensive simulation model for the transport process of fully coupled moisture and multi-species in non-saturated concrete structures is proposed. The governing equations of moisture and ion diffusion are formulated based on Fick's law and the Nernst-Planck equation, respectively. The governing equations are modified by explicitly including the coupling terms corresponding to the coupled mechanisms. The ionic interaction-induced electrostatic potential is described by electroneutrality condition. The model takes into account the two-way coupled effect of moisture diffusion and ion transport in concrete. The coupling parameters are evaluated based on the available experimental data and incorporated in the governing equations. Differing from previous researches, the material parameters related to moisture diffusion and ion transport in concrete are considered not to be constant numbers and characterized by the material models that account for the concrete mix design parameters and age of concrete. Then, the material models are included in the numerical analysis and the governing equations are solved by using finite element method. The numerical results obtained from the present model agree very well with available test data. Thus, the model can predict satisfactorily the ingress of deicing salts into non-saturated concrete.
This paper estimates theoretically the diffusion-reaction behaviour of sulfate ion in concrete caused by environmental sulfate attack. Based on Fick's second law and chemical reaction kinetics, a nonlinear and nonsteady diffusion-reaction equation of sulfate ion in concrete, in which the variable diffusion coefficient and the chemical reactions depleting sulfate ion concentration in concrete are considered, is proposed. The finite difference method is utilized to solve the diffusion-reaction equation of sulfate ion in concrete, and then it is used to simulate the diffusion-reaction process and the concentration distribution of sulfate ion in concrete. Afterwards, the experiments for measuring the sulfate ion concentration in concrete are carried out by using EDTA method to verify the proposal model, and results show that the proposed model is basically in agreement with the experimental results. Finally, Numerical example has been completed to investigate the diffusion-reaction behavior of sulfate ion in the concrete plate specimen immersed into sulfate solution.
Chloride corrosion has become the main factor of reducing the service life of reinforced concrete structures. The object of this paper is to propose a theoretical model that predicts the service life of chloride-corrosive concrete under fatigue load. In the process of modeling, the concrete is divided into two parts, microcrack and matrix. Taking the variation of mcirocrack area caused by fatigue load into account, an equation of chloride diffusion coefficient under fatigue load is established, and then the predictive model is developed based on Fick's second law. This model has an analytic solution and is reasonable in comparison to previous studies. Finally, some factors (chloride diffusion coefficient, surface chloride concentration and fatigue parameter) are analyzed to further investigate this model. The results indicate: the time to pit-to-crack transition and time to crack growth should not be neglected when predicting service life of concrete in strong corrosive condition; the type of fatigue loads also has a great impact on lifetime of concrete. In generally, this model is convenient to predict service life of chloride-corrosive concrete with different water to cement ratio, under different corrosive condition and under different types of fatigue load.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.