开裂混凝土中氯离子扩散行为的细观数值模拟

发布时间：2019-03-27 10:21

【摘要】：为了研究氯离子在开裂混凝土中的扩散性能,考虑混凝土细观结构的非均质性,将含有裂纹的混凝土试件视为由砂浆基质、骨料、界面过渡区以及裂纹组成的四相复合材料,建立了带有单条裂纹的二维细观有限元模型.数值模型中,骨料不具有渗透能力,砂浆基质和界面中的氯离子扩散性能由水灰比确定,裂纹相中氯离子扩散系数与裂纹宽度的定量关系由文献中已有试验数据的拟合获得.研究了骨料分布形式对氯离子扩散行为的影响,分析并探讨了不同裂纹宽度下混凝土中的氯离子扩散行为.数值结果与试验数据的良好吻合说明了该方法的准确性.研究结果表明:骨料的随机分布形式基本不影响混凝土中氯离子的扩散行为;裂纹宽度小于50μm时,混凝土中氯离子的扩散行为基本不受裂纹的影响;裂纹宽度介于50~170μm时,氯离子的扩散随裂纹宽度增大而明显加剧;裂纹宽度大于170μm时,氯离子在裂纹附近的扩散趋于二维扩散形态.
[Abstract]:In order to study the diffusion performance of the chloride ions in the cracked concrete, considering the heterogeneity of the micro-structure of the concrete, the crack-containing concrete test piece is considered as a four-phase composite material composed of a mortar matrix, an aggregate, an interface transition zone and a crack. A two-dimensional finite element model with a single crack was established. In the numerical model, the aggregate does not have the penetration capability, and the diffusion performance of the chloride ions in the mortar matrix and the interface is determined by the water-cement ratio, and the quantitative relation between the chloride ion diffusion coefficient and the crack width in the crack phase is obtained by the fitting of the experimental data in the literature. The influence of the form of the aggregate distribution on the diffusion behavior of the chloride ion is studied, and the diffusion behavior of the chloride ions in the concrete under different crack width is analyzed and discussed. The good agreement between the numerical results and the test data shows the accuracy of the method. The results show that the random distribution of the aggregate does not affect the diffusion behavior of the chloride ions in the concrete. When the crack width is less than 50. m u.m, the diffusion behavior of the chloride ions in the concrete is not affected by the crack, and the crack width is between 50 and 170. m The diffusion of chloride ion increases with the increase of the crack width, and when the crack width is greater than 170. m u.m, the diffusion of chloride ions near the crack tends to be two-dimensional.
【作者单位】： 北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室;
【基金】：国家“973”计划资助项目(2011CB013600) 北京市自然科学基金重大资助项目(8100001) 北京工业大学优博培育基金资助项目(YB201207)
【分类号】：TU528

【参考文献】

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8 马怀发,陈厚群,黎保琨;混凝土试件细观结构的数值模拟[J];水利学报;2004年10期

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10 延永东;金伟良;王海龙;;饱和状态下开裂混凝土内的氯离子输运[J];浙江大学学报(工学版);2011年12期

【共引文献】

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3 王q，

本文编号：2448097