开裂混凝土内氯离子扩散机理及数值模拟研究

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1、学兔兔www.xuetutu.com2014年第9期(总第299期)混凝土理论研究Number9in2014(TotalNo．299)ConcreteTHE0RETICALRESEARCHdoi：10．3969~．issn．1002—3550．2014．09．006开裂混凝土内氯离子扩散机理及数值模拟研究张红光，王曙光，刘伟庆，徐锋，刘鑫(南京工业大学土木工程学院，江苏南京211816)摘要：初始损伤和裂缝的存在，为氯离子等侵蚀性介质的扩散提供便捷通道，将进一步加速氯离子的扩散，使钢筋混凝土的腐蚀劣化加剧。总结了带裂缝混凝土中氯离子

2、扩散问题的研究成果，重点介绍试验方法以及裂缝参数等因素对氯离子扩散的影响，归纳带裂缝混凝土中氯离子扩散系数的表达式，最后用数值方法模拟混凝土试块在浓度为100mol／m3的氯化盐溶液中的扩散过程，并为氯离子在开裂混凝土中扩散的研究进行了展望。关键词：氯离子扩散；耐久性；裂缝；数值模拟中图分类号：TU528．01文献标志码：A文章编号：1002—3550(2014)09—0019—07StudyonthemechanismandnumericalmodelingofchlorideingressincrackedconcreteZHA

3、NGHongguang，WANGShuguang，LlUWeiqing，XUFeng，LIUXin(CollegeofCivilEngineering，NanjingUniversityofTechnology，Nanjing211816，China)Abstraet：Theexistenceofinitialdamageandcracksprovidesconvenientchannelsforchlorideionsdiflusion．whichwillfurtheraccel—eratethediffusionofchlori

4、deionsandfurtherintensifythecorrosiondeteriorationofreinforcedconcrete．Reviewedpreviousresearchef-f0rtsaboutchlorideiondiffusionproblemincrackedconcrete．in~oducedtheinfluencesoftestmethodsandparametersofinitia1cracksonthechlorideiondiffusionandconcludedtheexpressionofd

5、iflusioncoe衔cientforchlorideioninthecrackedconcrete．Finallynumericalsimulationwasutilizedtoanalyzethewholediffusionprocessofchlorideionsinaconcreteimmersedintoa1O0mol／mchloridesolution．andsomesuggestionsforfutureinvestigationsweremade．Keywords：chlorideingress；durabilit

6、y；crack；numericalsimulation部的扩散过程对氯离子浓度积累、钢筋起锈时间预测甚至0引言整体耐久性能评价都极其关键。因此，氯离子在混凝土中相比一般钢筋混凝土结构，地下结构(如地铁隧道等)的扩散问题是氯离子引起钢筋混凝土腐蚀耐久性问题中常处在复杂的侵蚀环境中【”，且在不修或少修的情况下其一个重要的课题。设计使用年限一般为100年(有时更长)。为了达到该目标，由于地下结构修建条件复杂，地下钢筋混凝土结构在地下钢筋混凝土结构必须具有足够的耐久性[2]。因此，结构形成期常具有初始损伤，此外，在结构服役期因荷载作用、服役

7、寿命预测模型需要考虑结构的力学性能退化机理。钢不均匀沉降等因素可能导致其他裂缝的产生同。初始损伤筋混凝土结构在使用期间可能遇到各种侵蚀环境，其中氯和裂缝的存在，为氯离子等侵蚀性介质的扩散提供便捷通盐是危害最严重的嘲，它不仅存在于地下水中，还存在于盐道，因此将进一步加速氯离子的扩散，从而使钢筋混凝土湖盐碱地、工业环境中。氯离子侵入导致钢筋锈蚀是引起的腐蚀劣化加剧q。因此，研究氯离子在开裂混凝土中的钢筋混凝土结构性能退化的主要原因[4-51。一方面，氯离子扩散问题对评价钢筋混凝土腐蚀耐久性具有重要的现实侵入后导致钢筋锈蚀而产生的锈蚀物体

8、积膨胀，从而使得意义。混凝土内部产生内应力，最后导致混凝土保护层开裂和剥在过去的20年内，很多学者通过理论与试验方法研究落。另一方面，钢筋的锈蚀导致钢筋截面面积减小以及钢了氯离子在开裂混凝土中的扩散规律，总结了氯离子扩散筋与混凝土的黏