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(jié)構(gòu)耐久性不足，其長期作用導(dǎo)致的大量經(jīng)濟(jì)損失和能源領(lǐng)域的巨大浪費(fèi)，已經(jīng)成為土木工程領(lǐng)域越來越值得關(guān)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(xué)性能和破壞過程，對(duì)延長鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的使用年限，提高工程結(jié)構(gòu)的使用效率和經(jīng)濟(jì)效益具有重要意義。本文對(duì)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(jié)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(jī)理，對(duì)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(jìn)行了綜述。同時(shí)介紹了熱應(yīng)力模擬分析中的耦合分析思路和熱傳導(dǎo)控制方程。綜合考慮了實(shí)際工程中擴(kuò)散深度、水化反應(yīng)的結(jié)合能力、混凝土對(duì)氯離子擴(kuò)散性能的劣化效應(yīng)系數(shù)、環(huán)境溫度等因素，推導(dǎo)了多因素影響下混凝土中氯離子擴(kuò)散方程，為研究復(fù)雜條件下氯離子侵蝕混凝土過程奠定了基礎(chǔ)。
　　2.研究了凍融循環(huán)條件下溫度場(chǎng)和水的體積變化過程
　　

3、結(jié)合熱應(yīng)力分析理論以及瞬態(tài)熱傳導(dǎo)的分析過程，模擬了水的凍結(jié)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(chǎng)變化情況，以及相變過程中模型的體積變化過程。將模擬結(jié)果與多種實(shí)際現(xiàn)象進(jìn)行了比較，論證了有限元模擬結(jié)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(chǔ)。
　　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(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的破壞機(jī)理以及相應(yīng)的研究方法。在Abaqus軟件平臺(tái)基礎(chǔ)上，模擬了降溫過程，以及凍融循環(huán)影響下孔隙水凍結(jié)膨脹導(dǎo)致的混凝土損傷演化過程。依據(jù)得到的溫度場(chǎng)和損傷分布結(jié)果，解釋了快凍法凍融循環(huán)實(shí)驗(yàn)中結(jié)構(gòu)構(gòu)件表層剝落現(xiàn)象，以及內(nèi)部裂紋的萌生及擴(kuò)展現(xiàn)象，為研究混凝土結(jié)構(gòu)的承載力失效過程提供一定基礎(chǔ)。
　　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(kuò)散過程，為了與凍融循環(huán)過程

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