混凝土三相模型中氯離子擴散的邊界元法及耐久性分析.pdf

1、傳統(tǒng)的均勻混凝土模型無法準確反映氯離子在混凝土中的擴散和積聚規(guī)律。本文把混凝土當作由砂漿、骨料和界面過渡區(qū)組成的三相復合材料，建立了混凝土三相全時域初值推進邊界元模型，分析了骨料隨機分布條件下氯離子在混凝土中的擴散和分布規(guī)律，并結合海洋混凝土結構耐久性失效的極限狀態(tài)方程，開展了氯鹽環(huán)境下混凝土結構的耐久性可靠指標分析。
　　本文的主要研究工作和結論包括:
　　(1)基于混凝土結構中氯離子均勻擴散的單連域邊界元模型，將混凝土視

2、為三相材料，通過劃分出砂漿擴散區(qū)和界面過渡擴散區(qū)，并在粗骨料邊界與界面過渡區(qū)之間、界面過渡區(qū)與混凝土邊界之間引入虛擬邊界，推導得到混凝土中氯離子擴散的雙擴散區(qū)多連域邊界積分方程，進而研究建立基于混凝土三相模型的氯離子擴散全時域初值推進邊界元法，分析表明，該方法只需在空間域和時間域上進行稀疏離散，在保證計算精度的同時具有較高的計算效率;
　　(2)基于所建立的混凝土中氯離子擴散的三相邊界元模型，開展單顆骨料投放、多顆圓形骨料均勻投放

3、和多邊形骨料隨機投放條件下混凝土中氯離子擴散過程模擬，分析骨料形狀、含量、級配、排列方式等骨料分布情況以及界面過渡區(qū)擴散系數(shù)等材料參數(shù)對混凝土中氯離子濃度分布的影響，研究表明，骨料含量對混凝土中氯離子濃度的影響體現(xiàn)在兩個方面，因為體積分數(shù)的原因，骨料對氯離子擴散的阻滯作用較過渡區(qū)的加速通道作用更加明顯，當骨料含量為20％至50％的范圍內(nèi)且骨料分布均勻時，混凝土中的氯離子濃度隨著骨料含量的提高而降低，骨料的形狀、級配和排列等因素的改變對混

4、凝土中的平均氯離子濃度分布影響不明顯;
　　(3)基于提出的骨料隨機投放下混凝土中氯離子擴散的全時域初值推進邊界元三相模型，建立氯鹽環(huán)境下混凝土結構耐久性失效的極限狀態(tài)方程，開展了考慮骨料空間隨機分布的混凝土結構耐久性可靠指標分析，計算氯鹽環(huán)境下混凝土結構的耐久性可靠指標，研究表明，當骨料含量為20％至50％的范圍內(nèi)且骨料分布均勻時，提高骨料含量有助于提高結構的耐久性可靠指標，界面過渡區(qū)擴散系數(shù)的提高會降低結構的耐久性可靠指標，而