混凝土結(jié)構(gòu)的氯離子時(shí)變擴(kuò)散分析及耐久性研究.pdf

1、本文結(jié)合邊界元法和室內(nèi)試驗(yàn)，研究了氯離子在混凝土結(jié)構(gòu)中的擴(kuò)散規(guī)律，進(jìn)而研究了混凝土結(jié)構(gòu)在氯離子環(huán)境下的耐久性。主要做了以下四方面的研究工作：
　　 1．常擴(kuò)散系數(shù)混凝土中氯離子擴(kuò)散規(guī)律的邊界元分析。推導(dǎo)了邊界元計(jì)算格式：提出了氯離子擴(kuò)散場(chǎng)計(jì)算長(zhǎng)度理論，建立了計(jì)算長(zhǎng)度表達(dá)式，并確定了計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)；建立了混凝土結(jié)構(gòu)中氯離子一維、二維擴(kuò)散分析的邊界元數(shù)值計(jì)算模型。算例結(jié)果分析驗(yàn)證了擴(kuò)散場(chǎng)計(jì)算長(zhǎng)度理論對(duì)于氯離子擴(kuò)散問題的必要性，同時(shí)也驗(yàn)

2、證了邊界元具有較高的計(jì)算精度。
　　 2．混凝土的氯離子擴(kuò)散室內(nèi)試驗(yàn)研究。制備了摻粉煤灰、礦渣、硅灰等混合材的高性能混凝土和普通混凝土，通過快速氯離子擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)（ASTMC1202）得到其電通量，分析表明了高性能混凝土的耐久性要優(yōu)于普通混凝土；建立了一維常擴(kuò)散系數(shù)氯離子擴(kuò)散數(shù)值計(jì)算模型模擬實(shí)驗(yàn)值，驗(yàn)證了該數(shù)值模型的正確性。
　　 3．時(shí)變擴(kuò)散系數(shù)混凝土中氯離子擴(kuò)散規(guī)律的邊界元研究。建立了邊界元計(jì)算格式；提出了混凝土中氯離子

3、擴(kuò)散場(chǎng)的計(jì)算長(zhǎng)度理論，建立了計(jì)算長(zhǎng)度表達(dá)式，并確立了計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)；建立了混凝土結(jié)構(gòu)中氯離子一維、二維擴(kuò)散分析的邊界元數(shù)值計(jì)算模型。算例分析驗(yàn)證了擴(kuò)散場(chǎng)計(jì)算長(zhǎng)度理論對(duì)于氯離子擴(kuò)散問題的必要性，同時(shí)也驗(yàn)證了邊界元具有較高的計(jì)算精度。另外，分析結(jié)果表明了無(wú)論一維擴(kuò)散還是二維擴(kuò)散若按常擴(kuò)散系數(shù)考慮則都高估了氯離子在混凝土中的擴(kuò)散作用；而一維擴(kuò)散由于無(wú)法考慮結(jié)構(gòu)角點(diǎn)處的幾何特性，導(dǎo)致低估氯離子在這些幾何形狀較為復(fù)雜之處的氯離子積聚速度和濃度。無(wú)論

4、高估還是低估氯離子在混凝土中的擴(kuò)散，都會(huì)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、后期維護(hù)及造價(jià)造成不利影響。故對(duì)于氯離子一維擴(kuò)散和二維擴(kuò)散的混凝土結(jié)構(gòu)，應(yīng)分別按照本文提出的一維時(shí)變擴(kuò)散系數(shù)邊界元數(shù)值模型和二維時(shí)變擴(kuò)散系數(shù)邊界元數(shù)值模型模擬實(shí)際工程。
　　 4．時(shí)變擴(kuò)散系數(shù)混凝土結(jié)構(gòu)服役壽命的邊界元預(yù)測(cè)模型研究。討論了模型中幾個(gè)重要參數(shù)的取值。算例分析表明了本文方法能夠準(zhǔn)確預(yù)測(cè)和評(píng)估氯鹽環(huán)境下混凝土的服役壽命。同時(shí)本文提出的二維時(shí)變擴(kuò)散邊界元數(shù)值模型