非饱和混凝土氯离子传输细观研究

为研究非饱水状态混凝土中氯离子的侵蚀问题,根据混凝土在干湿循环过程中的水分迁移特点,考虑混凝土中氯离子传输的影响因素,推导出非饱水状态下水分-氯离子传输的对流-扩散耦合方程.融合氯离子侵蚀数值模型与细观随机混凝土模型,总结得到了非饱水混凝土中氯离子传输的一般规律.研究结果表明:受骨料的影响,物质传输路径和含量梯度方向变得复杂;混凝土骨料对氯离子含量有较大的影响,且氯离子含量分布存在聚聚效应;不同于混凝土表层,由于对流和扩散的共同作用,靠近内部区域的氯离子含量在湿润过程中上升,在干燥过程中下降,湿润过程中骨料周围的氯离子含量聚聚效应更加显著.文中成果可为研究非饱水状态混凝土中氯离子的传输机理提供参考.     

新老混凝土界面区氯离子传输特征与模型

为研究新老混凝土界面区氯离子传输的特征及模型，制作了不同水灰比搭配、不同界面凿毛深度的新老混凝土接合体试件，进行为期90 d的氯盐溶液干湿循环侵蚀试验.然后对各试件不同位置处的氯离子浓度进行测试，据此分析界面区氯离子传输特征，并结合相关文献中本体混凝土氯离子传输模型建立界面区氯离子传输模型.结果表明：界面区氯离子浓度明显高于两侧新老混凝土本体区域，氯离子传输存在典型的界面区效应；当新老混凝土水灰比相同且界面未凿毛时，界面区呈现出良好的对称性；而当水灰比不同或(和)界面凿毛时，界面区呈现出非对称性，界面区重心偏向水灰比较高的老混凝土一侧，且水灰比差距越大或(和)凿毛深度越大，界面区向老混凝土一侧的偏移也越多，同时界面区效应水平也越弱.通过与其他试验结果的对比，验证了界面区氯离子传输模型具有较好的适用性.     

荷载作用下混凝土中氯离子传输研究进展

混凝土在实际工作中均受荷载和环境共同作用,而且相关研究已经证实荷载对混凝土耐久性的影响不容忽视.荷载作用会使混凝土的微细观孔隙结构发生变化,严重的会造成混凝土出现宏观裂缝,将会对混凝土抵抗氯离子侵蚀能力造成很大影响.从试验研究、数值模拟和氯离子传输修正模型3个方面,对荷载作用下混凝土中氯离子传输规律进行梳理,最后,针对现有研究存在的问题提出建议.     

考虑非饱和效应的跨海隧道衬砌混凝土氯离子非线性对流-扩散侵蚀模型及其求解方法

为准确预测跨海隧道衬砌内部氯离子含量,本文提出了一个考虑非饱和效应的跨海隧道衬砌混凝土氯离子非线性对流-扩散侵蚀模型。首先,分别引入Langmuir等温吸附结合模型、幂函数型非饱和扩散方程和VG-Mualem水分传输模型,依次考虑氯离子结合效应、混凝土内部非饱和扩散以及非饱和水分渗透作用对氯离子传输的影响,建立非饱和状态下的隧道衬砌混凝土氯离子侵蚀理论模型;其次,基于有限差分原理提出模型的数值求解方法,并验证求解方法的有效性;最后,通过试验分析模型的可靠性,开展参数讨论。研究结果表明：在非饱和状态下,水分渗透对混凝土内离子输运有双重促进作用,使得混凝土内部的饱和度、扩散系数和渗透系数均随时间增加而逐渐增大;在外水压作用早期,混凝土内部处于非饱和状态时,混凝土内部的毛细压力对离子传输效率的影响占主导作用,且呈现出显著的正相关性;饱和渗透系数越大,溶质流速越快,氯离子传输效率也更高。本文提出的基于有限差分原理的数值求解方法是有效的,建立的非饱和状态下隧道衬砌混凝土氯离子非线性对流-扩散侵蚀模型具有可靠性,可用于分析混凝土内部非饱和状态时的氯离子传输规律。     

氯离子在非饱和混凝土中传输过程的数值模拟

为确定氯离子在非饱和混凝土构件中的传输过程,推导了基于物质守恒定律的氯离子对流扩散方程;并对控制方程中的计算参数以及有限元计算过程的稳定性进行了初步讨论.在此基础上,定量分析了对流效应对氯离子传输过程的影响.分析结果表明,对流和扩散效应的耦合作用主要出现于构件表层;对流效应在传输过程初期较为显著.最后,对计算模型的参数...     

无碳化影响时干湿交替下水泥基材料中氯离子传输行为

为了研究不存在碳化影响时干湿交替下氯离子的传输规律及分布特征,在N_2环境下进行干湿交替以彻底排除干燥过程中碳化的影响;建立了仅考虑扩散和毛细吸附-水分蒸发的氯离子传输数值模型.结果表明,在实验测得的与计算得到的氯离子分布曲线中都出现了氯离子浓度峰,氯离子含量及浓度峰出现的位置均较为相近,且氯离子浓度峰出现的深度在0～2 mm内.此外,暴露时间、水灰比、温度及外部盐溶液浓度的增大以及环境湿度的减小都会导致氯离子浓度峰增强,且浓度峰出现的位置向暴露面更深处迁移.实验结果与计算结果的一致性不仅显示了无碳化影响时干湿交替后氯离子的分布规律及特征,而且反映出了毛细吸附-水分蒸发是导致氯离子浓度峰形成的根本原因.     

混凝土中氯离子传输模拟及速率分析

为模拟氯离子在混凝土中传输规律,基于Fick第二定律和Darcy定律建立氯离子扩散-对流模型,同时考虑温湿度、孔隙率、结合效应等多种影响因素对扩散系数进行修正,利用Matlab和COMSOL Multiphysics实现多场耦合数值模拟,最终结合试验数据模拟氯离子传输过程.结果表明:数值模拟与实验结果相关性良好,能有效...     

海洋环境下混凝土中钢筋表面氯离子浓度的随机模型

分析了海洋环境下氯离子在混凝土中的传输机理及其随机扩散过程．将扩散系数作为随机数,混凝土表面氯离子浓度、保护层厚度作为随机变量,建立混凝土中钢筋表面氯离子浓度分布的随机模型,推导出钢筋表面氯离子浓度的均值和方差．算例结果表明,该模型的计算值较传统的Fick扩散定律更接近试验值,可用于预测海洋环境下混凝土中钢筋表面的氯离子浓度．     

对流效应对氯离子侵蚀混凝土过程的影响

氯离子侵蚀是影响钢筋混凝土结构耐久性的主要原因之一.为预测氯盐环境下混凝土中氯离子的概况,建立了多相耦合的氯离子侵蚀模型,模型中考虑到了非饱和条件下氯离子以扩散和对流两种方式传输.基于此模型,利用数值模拟手段探讨了对流效应对氯离子侵蚀混凝土过程的影响.分析结果表明:不仅扩散而且对流效应也对氯离子侵蚀混凝土过程有着显著影响,可为混凝土结构耐久性评估与设计提供参考.     

冻融环境下混凝土中氯离子传输特性研究

冻融损伤和氯盐侵蚀是寒区海洋环境中混凝土耐久性失效的主要原因.通过模拟寒区海洋环境,设计满足一定抗冻要求的引气混凝土,围绕冻融循环次数对混凝土氯离子扩散系数的影响和冻融后氯离子在混凝土中的传输特性进行了试验研究.结果表明:氯离子扩散系数随冻融循环次数的增长呈指数型上升;冻融后混凝土表层氯离子质量分数随侵蚀时间的增长也呈...