混凝土中氯離子擴散實驗及邊界元分析.pdf

1、氯離子在混凝土中的擴散表現(xiàn)為一種復雜的非線性動力現(xiàn)象和復雜的物理化學過程，通過合理的簡化達到用Fick第二定律來描述這一過程的目標。本文在Fick第二定律的基礎上首次采用邊界元法建立二維混凝土結構中氯離子一維和二維擴散分析模型，提出了擴散場計算長度和擴散長度系數(shù)的概念，建立了計算長度表達式，并擬合出了擴散長度系數(shù)，使得一維計算模型中避免了對時間域的離散，二維計算模型中可以在時間域內(nèi)采取非常稀疏的離散網(wǎng)格，所以相對于其他數(shù)值方法，本文方法

2、計算量很小。同時由于邊界元法可以將二維問題降低為一維離散問題，所以這兩種計算模型可以大大簡化計算過程，確保計算精度。算例分析驗證了邊界元法研究氯離子在混凝土中擴散的可行性，且具有很高的計算精度和計算效率。通過二維計算模型研究了混凝土結構的拐角等幾何形狀復雜位置的氯離子的分布規(guī)律，計算結果表明二維計算模型能夠更準確地反映氯離子在混凝土結構中的擴散和積聚規(guī)律。 在混凝土單方用水量固定為130kg、單方膠凝材料用量固定為400kg的基

3、礎上制備出工作性能較好的普通混凝土和粉煤灰摻量分別為30％、50％和70％的高性能混凝土試件，并進行快速氯離子擴散實驗，測定6h擴散時間后混凝土內(nèi)部氯離子的濃度分布。實驗結果表明：摻加了粉煤灰的混凝土試件的電通量明顯小于普通混凝土試件，即摻加粉煤灰的混凝土的抗氯離子滲透能力比普通混凝土要強。但是當粉煤灰摻量由50％增加到70％時，粉煤灰混凝土抗氯離子滲透能力有所下降；也就是說，當粉煤灰摻量為50％時混凝土的抗氯離子滲透性能最好。同時發(fā)現(xiàn)

4、，對于擴散后四種配比的混凝土，在靠近表層的區(qū)域，固化氯離子的濃度隨深度的增加而降低，而到一定深度后，固化氯離子的濃度趨于穩(wěn)定。 本文比較了氯離子在混凝土內(nèi)部擴散和分布的實驗值、解析計算結果和邊界元法數(shù)值計算結果，發(fā)現(xiàn)在一定的擴散時間點上，三種結果可以較好地吻合，從而建立了快速擴散的實驗時間與混凝土實際擴散時間的對應關系。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，對于普通混凝土其6h快速擴散對應的實際擴散時間比摻加粉煤灰的高性能混凝土的要短，這說明了摻加粉煤灰