混凝土多因素侵蝕耦合隨機(jī)細(xì)觀研究.pdf

1、混凝土耐久性問(wèn)題是全球性問(wèn)題，混凝土劣化的危害性已在全球達(dá)到共識(shí)。諸多國(guó)內(nèi)外學(xué)者分別對(duì)混凝土中氯離子侵蝕、碳化等問(wèn)題進(jìn)行了研究，但是混凝土耐久性問(wèn)題是一個(gè)由材料、結(jié)構(gòu)、自然環(huán)境、使用環(huán)境四者構(gòu)成的系統(tǒng)問(wèn)題，單因素的研究不能從根本上解決問(wèn)題。迄今為止，沒(méi)有一個(gè)能夠較系統(tǒng)地反映混凝土耐久性問(wèn)題的多因素侵蝕耦合數(shù)值模型。本文以混凝土中氯離子傳輸、混凝土碳化、水分傳輸、荷載作用等劣化因素及其相互耦合為重點(diǎn)，建立了多因素侵蝕耦合數(shù)值模型。然后根據(jù)

2、級(jí)配理論和Monte Carlo方法建立了細(xì)觀隨機(jī)混凝土模型，并最終將多因素侵蝕耦合數(shù)值模型與細(xì)觀隨機(jī)混凝土模型融合，建立了混凝土多因素侵蝕耦合隨機(jī)細(xì)觀模型，并從宏觀到細(xì)觀在不同尺度上對(duì)所建立的混凝土多因素侵蝕耦合模型求解、驗(yàn)證和討論，以期對(duì)推進(jìn)混凝土耐久性問(wèn)題的研究具有理論和使用價(jià)值。主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　(1)建立了全面的多因素修正飽水狀態(tài)氯離子傳輸數(shù)值模型，研究了氯離子在飽水混凝土中的傳輸行為。給出了模型中各參數(shù)的一般取值

3、范圍，對(duì)各參數(shù)進(jìn)行敏感性分析，并將修正模型的計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比驗(yàn)證。
　　(2)建立了干濕交替環(huán)境下氯離子傳輸?shù)膶?duì)流—擴(kuò)散控制方程，并進(jìn)行模型試算、驗(yàn)證和模型參數(shù)分析，總結(jié)了干濕交替環(huán)境下的氯離子濃度時(shí)空變化規(guī)律。
　　(3)首次建立了較全面的碳化—水分傳輸—氯離子傳輸耦合理論模型。將水化過(guò)程和碳化過(guò)程參量化，分別建立水化過(guò)程數(shù)值模型、碳化過(guò)程數(shù)值模型，然后將兩者聯(lián)合建立碳化數(shù)值模型；根據(jù)混凝土碳化和氯離子傳輸之間的耦合

4、關(guān)系，建立碳化—氯離子傳輸耦合模型；再根據(jù)氯離子傳輸和水分傳輸之間的關(guān)系，建立氯離子傳輸—水分傳輸耦合模型；最后將這些模型綜合，建立碳化—水分傳輸—氯離子傳輸耦合模型。
　　(4)首次建立了碳化—水分傳輸—氯離子傳輸—荷載耦合理論模型，并對(duì)模型求解、驗(yàn)證和討論。建立了孔隙率和應(yīng)變、應(yīng)變和荷載之間的關(guān)系，再進(jìn)一步建立了孔隙率和氯離子擴(kuò)散系數(shù)、水分?jǐn)U散系數(shù)、CO2擴(kuò)散系數(shù)之間的關(guān)系，依照這些耦合關(guān)系，分別建立了荷載—氯離子耦合模型、荷

5、載—碳化耦合模型、荷載—水分遷移耦合模型，進(jìn)而建立了碳化—水分遷移—氯離子傳輸—荷載耦合數(shù)值模型，并采用試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證和討論。
　　(5)研究了混凝土的隨機(jī)性特征，建立了細(xì)觀隨機(jī)混凝土模型。建立了二維圓形骨料模型，并首次提出并建立圓形和橢圓形隨機(jī)混合體骨料模型，使得骨料的形狀更符合隨機(jī)性要求和實(shí)際要求；建立了二維多邊形骨料模型，首次考慮了尖角的影響，建立的模型更加符合實(shí)際碎石骨料的形狀；建立的骨料模型與其他學(xué)者的模型相比，既考