混凝土中多物理场耦合氯离子传输模型的数值模拟研究

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1、学校代码10590分类号Tu375UDC624密级公开i'iH火fSHENZHENUNIVERSITY硕士学位论文混凝土中多物理场耦合氯离子传输模型的数值模拟研究申请人姓名张昊创中请人学号2130150403专业名称土木工程导师姓名及职称邢锋教授/崔宏志副教授二〇一五年五月十二日讀深圳大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研宄工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体己经发表或撰写的作品或成果。对本文的研宄做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本声明的法律后果由本人承担。论文作者

2、签名：日期：2化年5"月丨2日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解深圳大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属深圳大学。学校有权保留学位论文并向国家主管部门或其他机构送交论文的电子版和纸质版，允许论文被查阅和借阅。本人授权深圳大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(涉密学位论文在解密后适用本授权书）论文作者签名：各

3、v4iI导师签名：曰期：汉K年•月R日日期：ZOIC年7月/L日多物理场耦合氯离子传输模型摘要当今社会，混凝土结构耐久性已成

4、为一个关注的热点主题，它不仅牵涉到混凝土结构维修成本和使用寿命，还与我国社会的可持续发展有着密切。其中氯盐侵蚀备受关注，关键在于其会造成钢筋锈蚀。研究氯离子在混凝土内的传输机理，建立相应的传输模型来预测氯离子侵蚀情况至关重要。氯离子传输模型的研究多数是建立在氯离子单一侵蚀环境下基于Fick第二定律求解的。实际上极少数混凝土受单一环境因素作用，多数情况是受多重环境因素（如水分渗透、温度作用、碳化作用和氯离子侵蚀）的耦合作用，个别寒冷地区还有冻融作用等，所以需要建立混凝土中多物理场耦合氯离子传输模型，对复杂环境的混凝土进行模拟分析。本论文由浅入深先对氯离子传输模型进行多因

5、素修正，而后提出自己的多物理场耦合氯离子传输模型。主要研究内容如下：（1）了解复杂环境下混凝土受到的各种因素影响，在Fick第二定律的基础上，把各种因素的影响体现在氯离子扩散系数D的修正上，建立了基于多因素修正的氯离子扩散系数D经验模型，对模型中重要参数进行敏感度分析，并且对不同的Cs(t)模型和Cb(Cf)模型进行研究；（2）基于滨海环境浪溅区和潮汐区中水分和氯离子传输机理，建立了干湿循环作用下混凝土内水分-氯离子对流扩散耦合传输模型，以混凝土孔隙溶液饱和度s为因变量，对流速度u为耦合中间变量。通过水分传输模型控制孔隙溶液的整体迁移，氯离子传输模型控制孔隙中氯离子的

6、对流-扩散作用，并对模型重要参数进行敏感度分析；（3）复杂环境中混凝土受到大气水分侵蚀、碳化和氯离子侵蚀作用。首先基于Papadakis碳化反应理论建立了理论碳化模型。把混凝土内水分传输与碳化作用结合起来，建立了碳化-水分耦合传输模型。把混凝土内水分传输、碳化作用与氯离子侵蚀结合起来，建立了水分-碳化-氯离子耦合传输模型；（4）总结本论文创新点，对水分-碳化-氯离子耦合传输模型的优缺点进行I多物理场耦合氯离子传输模型探讨，提出耦合模型需要改进之处，以及该耦合模型今后可发展的方向。关键词：混凝土；多物理场；水分传输；碳化作用；氯离子；耦合IINumericalSimul

7、ationResearchesofMultiphysicsCouplingChlorideIonTransportModelinConcretesAbstractAtpresent,Concretestructure’sdurationisthehottesttopic.It’snotonlylinkedwithconcretestructure’smaintenancecostandservicelife,butalsoconnectedwithsocialsustainabledevelopment.Thekeypointofleadingsteel-barcor

8、rosionmakeschlorinesalterosionpaidvitallyattention.It’simportantforustoestablishachlorideiontransportmodeltopredictthecorrosionthatbasesontheresearchesofchlorideiontransportmechanisminsidetheconcrete.Agreatnumberofchlorideiontransportmodel’ssolutionbaseonasingleenvironmentaleff