凍融循環(huán)作用下氯離子侵蝕混凝土過程研究.pdf

1、凍融循環(huán)和氯離子侵蝕共同作用產(chǎn)生的鋼筋混凝土結構耐久性不足，其長期作用導致的大量經(jīng)濟損失和能源領域的巨大浪費，已經(jīng)成為土木工程領域越來越值得關注的問題。因此，深入理解凍融循環(huán)影響下氯離子侵蝕過程，研究凍融循環(huán)作用下混凝土材料的力學性能和破壞過程，對延長鋼筋混凝土結構的使用年限，提高工程結構的使用效率和經(jīng)濟效益具有重要意義。本文對凍融循環(huán)影響下氯離子侵蝕飽水混凝土過程開展了研究，主要工作包括:
　　1.總結了凍融循環(huán)下氯離子侵蝕混凝

2、土的基本理論
　　介紹了混凝土中氯離子的侵蝕機理，對氯離子傳輸問題以及凍融循環(huán)問題的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀進行了綜述。同時介紹了熱應力模擬分析中的耦合分析思路和熱傳導控制方程。綜合考慮了實際工程中擴散深度、水化反應的結合能力、混凝土對氯離子擴散性能的劣化效應系數(shù)、環(huán)境溫度等因素，推導了多因素影響下混凝土中氯離子擴散方程，為研究復雜條件下氯離子侵蝕混凝土過程奠定了基礎。
　　2.研究了凍融循環(huán)條件下溫度場和水的體積變化過程
　　

3、結合熱應力分析理論以及瞬態(tài)熱傳導的分析過程，模擬了水的凍結與融化過程。通過改變溫度邊界條件以及定義隨溫度變化的熱膨脹系數(shù)，模擬了凍融循環(huán)過程中模型的溫度場變化情況，以及相變過程中模型的體積變化過程。將模擬結果與多種實際現(xiàn)象進行了比較，論證了有限元模擬結果的合理性，為研究混凝土中孔隙水凍融循環(huán)提供了基礎。
　　3.模擬了凍融循環(huán)影響下混凝土中損傷演化過程
　　給出了凍融循環(huán)條件下混凝土中孔隙水凍融過程以及破壞過程的分析流程，討

4、論了凍融循環(huán)對混凝土結構的破壞機理以及相應的研究方法。在Abaqus軟件平臺基礎上，模擬了降溫過程，以及凍融循環(huán)影響下孔隙水凍結膨脹導致的混凝土損傷演化過程。依據(jù)得到的溫度場和損傷分布結果，解釋了快凍法凍融循環(huán)實驗中結構構件表層剝落現(xiàn)象，以及內(nèi)部裂紋的萌生及擴展現(xiàn)象，為研究混凝土結構的承載力失效過程提供一定基礎。
　　4.研究了凍融循環(huán)影響下氯離子侵蝕混凝土過程
　　研究了自然條件下混凝土中氯離子擴散過程，為了與凍融循環(huán)過程

5、溫度場的變化過程進行比較，模擬分析了常溫條件下的擴散過程。對經(jīng)受凍融循環(huán)破壞的混凝土中氯離子擴散過程進行了模擬，將模擬結果與常溫下未損混凝土模型中的氯離子擴散過程進行了比較，給出了凍融循環(huán)次數(shù)對氯離子侵蝕混凝土過程的影響情況。
　　通過對凍融循環(huán)影響下受損混凝土中氯離子擴散過程進行模擬分析，結果表明:受損混凝土中氯離子擴散速度明顯大于未考慮凍融損傷的混凝土中氯離子擴散速度，凍融循環(huán)過程對混凝土造成的損傷對氯離子侵蝕過程產(chǎn)生了顯著的