氯鹽侵蝕混凝土過程的精細(xì)化數(shù)值模擬與試驗研究.pdf

1、氯鹽侵蝕混凝土結(jié)構(gòu)是混凝土耐久性研究的一個重點和難點。由于近些年自密實混凝土在公路和橋梁中的應(yīng)用越來越廣泛，其耐久性能的研究并不充足，因此自密實混凝土耐久性的研究顯得更為迫切和重要。隨著混凝土材料向高性能方向的發(fā)展，以節(jié)約能源和節(jié)省原材料、采用活性礦物摻合料與高效減水劑來配制高性能、高耐久性的混凝土已成為全世界的建筑課題，粉煤灰、礦粉和硅粉等活性礦物常被作為摻合料而成為混凝土的組成成分。
　　由于氯鹽侵蝕混凝土的機(jī)理尚不完善，國內(nèi)

2、外關(guān)于氯鹽侵蝕混凝土的耐久性的研究大多以試驗為主，關(guān)于氯離子侵蝕自密實混凝土的耐久性能的研究更少，對于摻和了礦物摻合料的自密實混凝土的研究更是寥寥無幾。在調(diào)研已有的研究成果的基礎(chǔ)上，本文主要對以下內(nèi)容進(jìn)行了研究:
　　首先，進(jìn)行了氯鹽溶液浸泡侵蝕自密實混凝土的試驗和氯鹽鹽霧侵蝕自密實混凝土的試驗，試驗過程中把水膠比、摻合料種類、摻合量和氯鹽組成成分作為控制變量。試驗選用三種不同的礦物摻合料（粉煤灰、礦粉和硅粉）進(jìn)行研究，試驗中摻和

3、了礦物摻合料的自密實混凝土試件共有九種不同的配比。每種配比的自密實混凝土試件選用一種摻合料，對于選用了同一種摻合料的自密實混凝土試件選用兩種不同的摻合量，保證不同配比的自密實混凝土試件的摻合料類型和摻合量是不同的，同時，試驗過程中選用不摻礦物摻合料的自密實混凝土試件作為對照組。試驗過程中每隔30天從試驗裝置中取出自密實混凝土試件，測定混凝土試件內(nèi)部不同深度處的自由氯離子濃度和總氯離子濃度以及立方體抗壓強(qiáng)度，進(jìn)而對氯鹽侵蝕自密實混凝土的耐

4、久性能進(jìn)行研究。
　　其次使用RCM法對自密實混凝土的氯離子擴(kuò)散系數(shù)進(jìn)行試驗研究，試驗選用NaCl溶液對自密實混凝土試件進(jìn)行氯鹽溶液浸泡試驗。從自密實混凝土圓柱體試件浸泡到氯鹽溶液中開始，每隔30天測量一次自密實混凝土試件的氯離子擴(kuò)散系數(shù)，通過Matlab對不同浸泡齡期的自密實混凝土的氯離子擴(kuò)散系數(shù)進(jìn)行擬合分析，得到了九種不同配比的自密實混凝土的氯離子擴(kuò)散系數(shù)隨時間變化的曲線，根據(jù)擬合結(jié)果對不同齡期的自密實混凝土的氯離子擴(kuò)散系數(shù)進(jìn)

5、行預(yù)測。
　　最后，在Fick第二定律的基礎(chǔ)上，在偏微分方程組中引入反應(yīng)項，建立了更為合理的考慮氯離子擴(kuò)散反應(yīng)和吸附-釋放動態(tài)平衡反應(yīng)耦合作用的偏微分方程組。利用三級配骨料理論和孔隙概率密度函數(shù)，使用Matlab軟件編寫了混凝土骨料投放的程序，同時基于Abaqus商業(yè)軟件的二次開發(fā)，通過編寫Matlab程序在一定程度上實現(xiàn)了氯鹽侵蝕自密實混凝土的多尺度精細(xì)化數(shù)值化模型的建立和計算。通過模型計算結(jié)果和試驗實測數(shù)據(jù)的對比，驗證了本研究