氯盐扩散及诱发的混凝土保护层锈胀开裂行为细观数值研究

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1、中文图书分类号：TU528,TB331密级：公开UDC：624学校代码：10005硕士学位论文MASTERALDISSERTATION论文题目：氯盐扩散及诱发的混凝土保护层锈胀开裂行为细观数值研究论文作者：张仁波学科：土木工程指导教师：杜修力教授论文提交日期：2015年6月UDC：624学校代码：10005中文图书分类号：TU528,TB331学号：S201204062密级：公开北京工业大学工学硕士学位论文题目：氯盐扩散及诱发的混凝土保护层锈胀开裂行为细观数值研究英文题目MESO：-SCALESIMULATIONONC

2、HLORIDEDIFFUSIVITYANDCRACKINGOFCONCRETECOVERINDUCEDBYREBARCORROSION论文作者：张仁波学科专业：土木工程研究方向：混凝土耐久性申请学位：工学硕士指导教师：杜修力教授所在单位：建筑工程学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：北京工业大学独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构的学位或证

3、书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：张仁波日期：2015年6月11日关于论文使用授权的说明本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。（保密的论文在解密后应遵守此规定）签名：张仁波日期：2015年6月11日导师签名：杜修力日期：2015年6月11日摘要摘要在氯盐环境下，氯离子会侵入或渗透到钢筋混凝土结构内部，引起

4、钢筋锈蚀膨胀，对周围混凝土产生挤压，从而引起混凝土保护层开裂。保护层一旦开裂，会加速有害介质的侵入，从而加速混凝土保护层的锈裂过程，导致混凝土结构耐久性失效。因而，对氯离子扩散行为及混凝土保护层锈裂行为进行研究具有重要的科学意义。混凝土是一种典型的复合材料，其物理及力学特性由其微/细观组成决定，因此需要从其微/细观角度来把握混凝土材料的宏观物理力学性质。本文就是从微/细观多尺度角度出发，研究混凝土中的氯离子扩散行为及其诱发的保护层开裂破坏行为。具体来说，论文的工作分为以下两个部分：1.氯离子在混凝土中扩散行为模拟1)基

5、于弹性力学及质量(物质)扩散理论，建立了荷载作用下混凝土中氯离子扩散行为分析的微/细观多尺度理论分析模型与方法，探讨了混凝土配比组成与内部结构、外部荷载作用对氯离子扩散行为的影响。2)结合混凝土材料微/细观尺度下的物理和力学特性，建立了开裂混凝土中氯离子扩散行为模拟的细观数值模型，模拟了氯离子在开裂混凝土的传输扩散行为，揭示了裂缝宽度和深度的影响规律。2.钢筋锈胀致混凝土保护层开裂行为模拟1)依据氯离子扩散行为的分析结果，发展了混凝土角部区域中钢筋的非均匀锈蚀膨胀模式，建立了钢筋锈蚀膨胀致保护层混凝土开裂破坏行为模拟的

6、细观力学分析模型；模拟并对比了不同锈蚀模式下混凝土保护层的开裂行为，揭示了锈蚀分布模式及混凝土非均质性的影响规律。2)基于细观尺度力学模型，模拟了两根相邻钢筋同时非均匀锈蚀膨胀引发的混凝土保护层开裂破坏行为，分析了混凝土保护层厚度、钢筋直径和钢筋间距等因素的影响机制。关键词：混凝土；多尺度分析；氯离子扩散；裂缝；荷载作用；钢筋锈蚀；保护层开裂IAbstractAbstractInsalineenvironment,RCstructureswillbeattackedbychlorideionsandthenthereb

7、arswillbecorroded.Asaresultofrebarcorrosionandexpansion,concretecovercracks.Thecrackswillacceleratetheingressionofharmfulsubstancesandthecrackingprocessofconcretecoverwillalsobeaccelarated.Andthen,thedurabilityofconcretefailures.Thisillustratestheimportanceofthe

8、researchonchloridediffusionandthecrackingprocessofconcretecoverinducedbyrebarcorrosion.Concreteisatypicalcompositematerial,whosephysicalandmechanicalpropertiesaredete