混凝土結構的氯離子時變擴散分析及耐久性研究.pdf

1、本文結合邊界元法和室內(nèi)試驗，研究了氯離子在混凝土結構中的擴散規(guī)律，進而研究了混凝土結構在氯離子環(huán)境下的耐久性。主要做了以下四方面的研究工作：
　　 1．常擴散系數(shù)混凝土中氯離子擴散規(guī)律的邊界元分析。推導了邊界元計算格式：提出了氯離子擴散場計算長度理論，建立了計算長度表達式，并確定了計算長度系數(shù)；建立了混凝土結構中氯離子一維、二維擴散分析的邊界元數(shù)值計算模型。算例結果分析驗證了擴散場計算長度理論對于氯離子擴散問題的必要性，同時也驗

2、證了邊界元具有較高的計算精度。
　　 2．混凝土的氯離子擴散室內(nèi)試驗研究。制備了摻粉煤灰、礦渣、硅灰等混合材的高性能混凝土和普通混凝土，通過快速氯離子擴散實驗（ASTMC1202）得到其電通量，分析表明了高性能混凝土的耐久性要優(yōu)于普通混凝土；建立了一維常擴散系數(shù)氯離子擴散數(shù)值計算模型模擬實驗值，驗證了該數(shù)值模型的正確性。
　　 3．時變擴散系數(shù)混凝土中氯離子擴散規(guī)律的邊界元研究。建立了邊界元計算格式；提出了混凝土中氯離子

3、擴散場的計算長度理論，建立了計算長度表達式，并確立了計算長度系數(shù)；建立了混凝土結構中氯離子一維、二維擴散分析的邊界元數(shù)值計算模型。算例分析驗證了擴散場計算長度理論對于氯離子擴散問題的必要性，同時也驗證了邊界元具有較高的計算精度。另外，分析結果表明了無論一維擴散還是二維擴散若按常擴散系數(shù)考慮則都高估了氯離子在混凝土中的擴散作用；而一維擴散由于無法考慮結構角點處的幾何特性，導致低估氯離子在這些幾何形狀較為復雜之處的氯離子積聚速度和濃度。無論

4、高估還是低估氯離子在混凝土中的擴散，都會對混凝土結構的設計、后期維護及造價造成不利影響。故對于氯離子一維擴散和二維擴散的混凝土結構，應分別按照本文提出的一維時變擴散系數(shù)邊界元數(shù)值模型和二維時變擴散系數(shù)邊界元數(shù)值模型模擬實際工程。
　　 4．時變擴散系數(shù)混凝土結構服役壽命的邊界元預測模型研究。討論了模型中幾個重要參數(shù)的取值。算例分析表明了本文方法能夠準確預測和評估氯鹽環(huán)境下混凝土的服役壽命。同時本文提出的二維時變擴散邊界元數(shù)值模型