混凝土中氯离子扩散模型及细观模拟分析

发布时间：2018-01-11 22:15

本文关键词：混凝土中氯离子扩散模型及细观模拟分析　出处：《长沙理工大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：钢筋混凝土材料具有受力性能强、原料丰富廉价等特点。目前,全球基础建设中,大量使用钢筋混凝土材料。但由于早期对其耐久性问题没有足够的重视,致使钢筋混凝土结构功能过早丧失,大大的缩短了结构的使用寿命,这必然造成巨大的经济损失。目前对暴露于氯盐环境下的混凝土结构的扩散问题,进行分阶段讨论分析文章较少。因此,本文对复杂环境下的混凝土材料根据其适应条件分阶段进行氯离子扩散系数展开研究,通过建立数学模型得到解析解;从细观角度考虑骨料对扩散系数的影响,对混凝土中骨料的填充率以及骨料级配分别进行分析,具体研究内容如下:(1)通过对氯离子在混凝土孔隙结构中的输运传质过程进行分析,发现这实质上是带电的氯离子在混凝土孔隙溶液中的一个扩散过程,是各种物理和化学的耦合作用,它包括扩散作用、对流作用、毛细作用以及电场压力作用等。(2)借助于Fick第二定律,综合初始表面氯离子以线性方式增加、扩散系数随时间不断减小、温湿度等对扩散过程的影响,根据各阶段的适用条件把氯离子扩散过程分两个阶来讨论分析。同时扩展一个模型并得到其数学解。结合现有试验结果,对理论数学解做一定的分析对比。结果表明:新氯离子扩散方程,阶段一所需完成时间的增加会导致分布曲线下降,随着暴露时间的增加,新方程与Fick定律的扩散方程的变化趋势完全一致;当混凝土内部某处的氯离子浓度到达临界值时的扩散深度,它比用Fick第二定律基准方程得到的到达临界氯离子含量时的扩散深度要提前约3%~14%,但随暴露时间的推移,二者之间的差异不再明显。(3)从细观角度去分析混凝土结构的耐久性问题时,其中骨料与砂浆之间的界面层是整个混凝土中最薄弱的环节。对圆形骨料模型分析发现:当骨料的填充率确定时,骨料的随机分布对结构的整体强度不会产生很大的影响;在确定的混凝土截面范围内,骨料的填充率越高,那么骨料与砂浆的界面单元会增加,此时混凝土的强度会降低,抵抗氯离子侵入能力越差。骨料级配会对直接影响混凝土孔隙的致密程度,而致密程度又会对结构强度和抵抗氯离子侵蚀性能产生影响。
[Abstract]:In this paper , the diffusion of chloride ion in concrete pore structure is studied by means of Fick ' s second law . ( 3 ) When the durability of the concrete structure is analyzed from the view angle , the interface layer between the aggregate and the mortar is the weakest link in the whole concrete .

【学位授予单位】：长沙理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU528

【参考文献】