吸附效应和时变特性对氯离子输运的影响

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1、2017年第3期(总第329期jNumber3in2017(TotalNo．329)混凝土Concrete理论研究THEORETICALRESEARCHdoi：10．3969／j．issn，1002·3550．2017．03．007吸附效应和时变特性对氯离子输运的影响赵昆璞，刘宗民。毛继泽(哈尔滨工程大学航天与建筑工程学院，黑龙江哈尔滨150001)摘要：钢筋锈蚀是混凝土结构破坏最重要的原因，而氯离子的侵蚀是引起钢筋锈蚀的最直接的原因。为了更好的描述氯离子在混凝土中的侵蚀规律。采用Hamilton型变分原理建立氯离子的输运模型。同时考虑吸附效应和时变特性对混凝土中氯离

2、子输运行为的影响，并对采用不同吸附模型和时变特性的氯离子输运行为进行了对比。研究表明：吸附效应和时变特性都对氯离子的输运有着重要的影响。关键词：吸附效应；时变特性；氯离子输运中图分类号：TU528．01文献标志码：A文章编号：1002—3550(2017)03—0029—04InfluenceofadsorptioneffectandtimevariantcharacteristicsonchloridetransportZHAOKunpu，LIUZongmin，MAOJize(CollegeofAerospaceandCivilEngineering，HarbinE

3、ngineeringUniversity，Harbin150001，China)Abstract：Themostimportantreasonforthefailureofconcretestructuresisreinforcementcorrosion．Thecorrosionofchlorideisthemostdirectcauseofthereinforcementcorrosion．TransportmodelofchlorideisadoptedbyHamiltonprinciple．Adsorptioneffectandtimevariantcbara

4、cteristicsareconsideredintheprocessoftransportbehaviorofchlorideinconcrete．TransportbehaviorofchlorideiScomparedbyusingdifferentadsorptionmodelstimevariantcharacteristics．Theresultsshowthattheadsorptioneffectandtimevariantcharacteristieshaveasignificanteffectonthechloride订ansport．Keywor

5、ds：adsorptioneffect；timevariantcharacteristics；chloridetransport0引言氯离子侵蚀引起的钢筋锈蚀耐久性问题在我国十分普遍【1】。研究氯离子在混凝土中的输运，当前应用最广泛的就是Fick定律。但是Fick定律是基于假定提出的：混凝土的氯离子结合能力为O；氯离子的扩散系数是一个常数；表面氯离子浓度恒定。研究表明，上述假定与实际情况不相符，而且数学解与试验值相差较大[刁。为了更加准确地研究混凝土中氯离子的输运行为，本研究考虑吸附效应和时变特性对氯离子输运行为的影响，本研究的研究对混凝土结构的耐久性设计和寿命预测具

6、有重要的意义。国内外许多学者对影响混凝土中氯离子输运的吸附效应和时变特性进行了大量的研究。Mangatol和金伟良[41指出了氯离子的扩散系数随着时间的增加而衰减；Song[s1和Packt6】指出混凝土表面氯离子浓度在初期增长较快，后期增长渐趋缓慢，达到一定时间后基本趋于稳定，具有明显的时变特性；Mohammedl7】通过长期暴露试验，对不同类型水泥混凝土其氯离子吸附能力进行了研究；Nilssonts]和Tang[9-·q指出不同吸附模型的结合能力与混凝土中氯离子的浓度有着密切的关系。本研究采用Hamilton型变分原理建立饱和状态下混凝土中氯离子的输运模型，同时考

7、虑吸附效应和时变特性对氯离子输运行为的影响。最后利用本研究建立的输运模型进行仿真计算，得出相应的结论。1氯离子输运的Hamilton型变分原理饱和状态下混凝土中氯离子的输运行为，其实质是氯离子随溶液在饱和多孑L介质中的输运问题，扩散是氯离子输运的主要方式f4]。应用功能转换原理和能量守恒原理，氯离子输运的Hamilton型变分原理可以表示为：陪=玩，+刀j(1)式中：皿。——内能对时间的变化率；风——扩散能对时间的变化率。矾。、风变分式分别表示为：8Hm=tlf2堕OC&dxdt(2)。￡。’0COOt溉；¨塑D旦％堕如出+r堕6k1。)导《dt—J