试析二维扩散下混凝土中氯离子积聚量研究

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1、桂林理工大学硕士学位论文二维扩散下混凝土中氯离子积聚量研究姓名：孙凌云申请学位级别：硕士专业：结构工程指导教师：赵艳林;王磊20090401摘要氯离子的侵入是影响广西沿海混凝土结构使用寿命的主要因素，当钢筋周围混凝土孔隙液中游离氯离子浓度达到某一临界值时，就会破坏钢筋表面的钝化膜，从而引起钢筋腐蚀，承载力降低。过去的理论和试验研究大多数是在一维状态下进行的，而实际混凝土工程中的氯离子对混凝土的侵蚀并不仅仅是在一维状态下，在边角部位的结构(如梁、柱)，氯离子侵蚀是二维、三维状态下的，并且在实际情况下，边角

2、混凝土往往最先遭受腐蚀。因此研究在二维扩散条件下混凝土中氯离子的积聚量对于混凝土结构耐久性有着重要的意义。本文对氯离子在混凝土试件中的积聚量进行了试验研究和有限元模拟，具体研究内容如下：1。根据综合机制作用下氯离子一维扩散迁移模型，推导出多种因素作用下氯离子的二维扩散模型。2．将混凝土试件浸泡在五种不同浓度的海盐溶液中，测试距试件侧面20mm，40mm，60mm，深度为2．5mm’27．5mm，每隔5mm。经分析与研究发现：氯离子含量与侵蚀深度存在自然对数的衰减关系；氯离子含量随侵蚀时间的增加而增加，与

3、时间呈幂函数关系；氯离子浓度在距离混凝土试件侧面20mm处浓度较高，距侧面40mm与60mm处相差不大，原因是浸泡时间不够长，对这两个位置的影响没有区分开；试件内部的氯离子浓度随浸泡液浓度的增加而增加。3．将混凝土试块浸泡在3．5％浓度的海盐溶液中，每隔5天取出一个样品，持续80天，测量结果表明：采用指数函数拟合表面氯离子浓度与时间的关系比用幂函数好，根据其他文献，后期增长较慢；所以作者推测氯离子浓度早期与时间成指数函数关系，后期向幂函数曲线发展。4．将混凝土试件浸泡在3．5％浓度的海盐溶液中，在不同电

4、压、不同持续时间下进行氯离子的加速扩散。拟合分析表明：氯离子浓度与侵蚀时间同自然扩散相同，与时间成幂函数关系；表面氯离子浓度随电压增加而增加，原因是：电压提高，离子运动的驱动力提高，离子运动加快，电流增加，电阻减小。5．采用pdetool进行有限元模拟混凝土中氯离子的二维扩散过程，从整个氯离子扩散过程发现：氯离子从混凝土边缘向内部扩散，浓度呈降低趋势；混凝土角部积聚的氯离子浓度最高。关键词：氯离子含量；二维扩散；浸泡试验：加速扩散；数值模拟ABSTRACTIngressofchlorideisaprin

5、cipalfactorinfluencingservicelifeofconcrete．Whenthefreechloridescontentreachacertaincriticalvaluearoundreinforcingsteelbarintheporeofconcrete．Itwilldestroythepassivationmembraneonthesurfaceofsteelbar，makingcarryingcapacityreduced．Forepassedtheoreticsande

6、xperimentalstudiesweresingledimension．Butinfactchlorideionpenetratingintoconcreteisnotonlyundersingledimension．Contrarilyitistwo··dimensionorthree··dimensionsinthemarginorthecornerpartsofconcrete(sunchasgirderandcolumn)。Inthefactualcase，marginorthecorner

7、partsofconcreteisSHbjectedtocorrosion．Soitissignificationtostudychlorideionaccumulationindifferentconcretesundertwo-dimensiondiffusionfortheconcretedurability．Thispaperhaddoneexperimentalresearchandnumericalsimulationonthechlorideaccumulationinthespecime

8、nsofconcrete．Themaintaskofthispaperasfollows，1．Basedonthemulti—mechanisticchloridediffusionandtransportmodel，two—dimensiondiffusionmodelofchlorideionwaseducedunderavarietyofdurabilityfactors．2．Concreteblockswereimmersedinf