干湿循环下混凝土氯离子传输模型研究

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1、学兔兔www.xuetutu.com2012年第11期(总第277期)混凝土理论研究Number11in2012(TotalNo．277)ConcreteTHEORETICALRESEARCHdoi：10．3969／j．issn．1002—3550．2012．11．003干湿循环下混凝土氯离子传输模型研究关鹏(清华大学土木工程系，北京100084)摘要：在混凝土结构耐久性设计中，水位变动区通常被认为是最为关键的区域。首先从干湿循环下氯离子传输机理出发，考虑环境温度影响以及干燥过程和湿润过程水分传输差异，推导出了干湿循环状态下氯离子传输模型。其次设计出

2、模型的有限体积算法，编制Matlab程序进行求解，利用该程序分别对暴露在海洋环境潮汐区3年混凝土结构中氯离子浓度分布进行了模拟计算，并与文献中的试验数据进行了对比，结果表明：所提出的干湿循环状态下的氯离子传输模型可以较好地模拟出潮汐区混凝土中的氯离子传输，由于考虑了全年环境温度周期变化以及干燥过程和湿润过程水分传输的差异，研究模型得到的计算结果较忽略这两方面影响得到的结果与文献中的试验数据更加吻合。关键词：干湿循环；氯离子传输；对流区深度中图分类号：TU528．叭文献标志码：A文章编号：1002—3550(2012)11-0007—05Studyon

3、chloridetransportmodelinconcreteunderdrying-wettingcyclesGUANPeng(DeptementofCivilEngineering，TsinghuaUniversity，Beijing100084，China)Abstract：Inthedurabilitydesignoftheconcretestructures，tidezonewasusuallyconsideredtObethemostcrucialarea．Basedonthechloridetransportationmechanis

4、minthedrying—wettingcycle，consideredtheeffectsoftemperaturechangeandthemoisturetransmissiondifferencesinthedng—wettingprocess，andthenbuiltachloridetransportationmodelofthedrying—wettingcycle．Then，designedafinitevolumemethodofthismodelandcompiledaMatlabprogramtosolvetheequation．

5、Analogcomputationswereconductedwiththisprogramtocalculatethechloridedistributionsofconcretestructuresafter3-yearsexposingtothetidalzoneinthemarineenvironment，whichwerethencomparedwiththeexperi—mentaldataintheliterature．Theresultsshowedthatthechloridetransportationmodelproposedb

6、ythisresearchcallsimulatethechloridetrans—port．ioninthetidalzonewel1．Keywords：drying—wettingcycle；chloridetransport；convectiondepth本研究针对现有问题从两个方面分析干湿循环下表层混0引言凝土中氯离子的传输：考虑了温度周期变化以及干燥、湿润过氯离子的侵入所引起的钢筋锈蚀是影响混凝土耐久性的程水分扩散系数的差异等因素，并在此基础上建立了干湿循环最重要因素之一，建立准确的混凝土氯离子传输模型也因此成下氯离子传输模型，通过编制程序

7、进行求解，并与试验数据进为混凝土耐久性设计的重中之重。1970年意大利人Callepari[]行对比，对模型进行验证。将Fick第二定律引入混凝土研究中来描述氯离子在混凝土中1模型建立的扩散行为。在不断的试验中发现，虽然由Fick第二定律得到的解析解能很好地描述混凝土长期浸泡在恒定氯离子浓度溶文献[6]在研究温度梯度对传湿，传质影响时发现，温度梯液中(即水下区)氯离子的扩散行为，但是对于处于水位变动区度对传湿，传质的影响可以忽略不计。因此在本研究中我们仅考等复杂环境中的混凝土结构，该解析解与试验数据无论从数据虑不同时间温度对水分扩散系数，以及氯离子扩

8、散系数的修正。分布还是曲线形态上相关性都较差_21。而处于水位变动区的混1．1温度模型凝土往往是有害离子侵蚀