混凝土多因素侵蝕耦合隨機細觀研究.pdf

1、混凝土耐久性問題是全球性問題，混凝土劣化的危害性已在全球達到共識。諸多國內外學者分別對混凝土中氯離子侵蝕、碳化等問題進行了研究，但是混凝土耐久性問題是一個由材料、結構、自然環(huán)境、使用環(huán)境四者構成的系統(tǒng)問題，單因素的研究不能從根本上解決問題。迄今為止，沒有一個能夠較系統(tǒng)地反映混凝土耐久性問題的多因素侵蝕耦合數值模型。本文以混凝土中氯離子傳輸、混凝土碳化、水分傳輸、荷載作用等劣化因素及其相互耦合為重點，建立了多因素侵蝕耦合數值模型。然后根據

2、級配理論和Monte Carlo方法建立了細觀隨機混凝土模型，并最終將多因素侵蝕耦合數值模型與細觀隨機混凝土模型融合，建立了混凝土多因素侵蝕耦合隨機細觀模型，并從宏觀到細觀在不同尺度上對所建立的混凝土多因素侵蝕耦合模型求解、驗證和討論，以期對推進混凝土耐久性問題的研究具有理論和使用價值。主要研究內容如下：
　　(1)建立了全面的多因素修正飽水狀態(tài)氯離子傳輸數值模型，研究了氯離子在飽水混凝土中的傳輸行為。給出了模型中各參數的一般取值

3、范圍，對各參數進行敏感性分析，并將修正模型的計算結果與實測數據對比驗證。
　　(2)建立了干濕交替環(huán)境下氯離子傳輸的對流—擴散控制方程，并進行模型試算、驗證和模型參數分析，總結了干濕交替環(huán)境下的氯離子濃度時空變化規(guī)律。
　　(3)首次建立了較全面的碳化—水分傳輸—氯離子傳輸耦合理論模型。將水化過程和碳化過程參量化，分別建立水化過程數值模型、碳化過程數值模型，然后將兩者聯合建立碳化數值模型；根據混凝土碳化和氯離子傳輸之間的耦合

4、關系，建立碳化—氯離子傳輸耦合模型；再根據氯離子傳輸和水分傳輸之間的關系，建立氯離子傳輸—水分傳輸耦合模型；最后將這些模型綜合，建立碳化—水分傳輸—氯離子傳輸耦合模型。
　　(4)首次建立了碳化—水分傳輸—氯離子傳輸—荷載耦合理論模型，并對模型求解、驗證和討論。建立了孔隙率和應變、應變和荷載之間的關系，再進一步建立了孔隙率和氯離子擴散系數、水分擴散系數、CO2擴散系數之間的關系，依照這些耦合關系，分別建立了荷載—氯離子耦合模型、荷

5、載—碳化耦合模型、荷載—水分遷移耦合模型，進而建立了碳化—水分遷移—氯離子傳輸—荷載耦合數值模型，并采用試驗結果進行了驗證和討論。
　　(5)研究了混凝土的隨機性特征，建立了細觀隨機混凝土模型。建立了二維圓形骨料模型，并首次提出并建立圓形和橢圓形隨機混合體骨料模型，使得骨料的形狀更符合隨機性要求和實際要求；建立了二維多邊形骨料模型，首次考慮了尖角的影響，建立的模型更加符合實際碎石骨料的形狀；建立的骨料模型與其他學者的模型相比，既考