混凝土裂縫對(duì)氯離子傳輸及水分影響深度的研究.pdf

1、氯離子傳輸過程對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)耐久性和服役壽命預(yù)測(cè)都具有非常重要的意義，因?yàn)樗苯記Q定了鋼筋的脫鈍時(shí)間。然而，就目前的研究現(xiàn)狀，一些關(guān)鍵并且必要的因素往往被忽略，為此本文的主要目的在于完善目前的氯離子傳輸機(jī)理。本文主要研究如下幾個(gè)內(nèi)容：
　　 (一)建立了干濕交替環(huán)境下氯離子在開裂混凝土中的傳輸模型。存在于混凝土中的裂縫會(huì)加速氯離子侵入進(jìn)程，進(jìn)一步影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性。為了弄清干濕循環(huán)條件下，氯離子在開裂混凝土中的侵蝕機(jī)理，本文建立

2、新的模型來描述這個(gè)過程，同時(shí)由相關(guān)試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。本文認(rèn)為氯離子在完好多孔介質(zhì)中的輸送機(jī)理同樣適用于開裂混凝土。對(duì)其中的水分對(duì)流部分，分別考慮了裂縫的寬度、表面粗糙度、表面迂曲度和毛細(xì)孔等參數(shù)，根據(jù)流體力學(xué)Poiseuille方程建立了在其傳輸模型。由此進(jìn)一步提出了氯離子在各項(xiàng)異性介質(zhì)中的傳輸控制方程，并對(duì)其中主要參數(shù)進(jìn)行了敏感性分析。最后，考慮裂縫影響之后，對(duì)現(xiàn)有菲克第二定律進(jìn)行了修正。
　　 (二)建立了多重環(huán)境和荷載作用下的

3、氯離子傳輸模型框架。氯離子在混凝土內(nèi)的傳輸過程中受到外界環(huán)境溫濕度變化的影響，也由于混凝土材料自身蠕變特性而不斷變化，即氯離子傳輸過程呈現(xiàn)非線性和時(shí)變性。無論是外界環(huán)境還是材料自身的收縮徐變，對(duì)混凝土的傳輸特性而言，從本質(zhì)上改變了混凝土自身孔結(jié)構(gòu)或產(chǎn)生了內(nèi)部微裂縫，進(jìn)一步表現(xiàn)為對(duì)氯離子傳輸?shù)脑龃蠡驕p小。本文主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)在于將外界環(huán)境的變化與結(jié)構(gòu)自身的響應(yīng)通過截面纖維模型關(guān)聯(lián)起來，進(jìn)而根據(jù)輸出的應(yīng)力或應(yīng)變值來進(jìn)一步建立與氯離子擴(kuò)散系數(shù)的關(guān)系

4、，最終在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上得出荷載對(duì)氯離子擴(kuò)散系數(shù)影響的計(jì)算公式。
　　 (三)進(jìn)行了氯離子侵蝕過程的模糊概率分析和壽命預(yù)測(cè)體系的建立。氯離子傳輸規(guī)律涉及諸多的不確定性，包括客觀不確定性(隨機(jī)性)和主觀不確定性(模糊性)。本文在隨機(jī)場(chǎng)理論和模糊理論的基礎(chǔ)上，建立了基于隨機(jī)場(chǎng)理論和模糊集合理論的氯離子傳輸模型，并且考慮裂縫對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)壽命預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)體系的影響，通過蒙特卡洛技術(shù)進(jìn)行該過程的模擬分析。
　　 (四)進(jìn)行了裂縫對(duì)氯離子擴(kuò)

5、散系數(shù)和水分對(duì)流層深度試驗(yàn)和理論分析。真實(shí)混凝土結(jié)構(gòu)往往存在裂縫，因此應(yīng)用菲克第二定律進(jìn)行簡(jiǎn)單預(yù)測(cè)時(shí)，有必要考慮裂縫對(duì)其的影響而進(jìn)行修正。本文通過試驗(yàn)研究，討論氯離子擴(kuò)散系數(shù)和水分影響深度這兩個(gè)重要參數(shù)的影響。首先分析開裂區(qū)附近氯離子含量，氯離子在裂縫處的濃度分布采用電子探針技術(shù)(EMPA)分別提取準(zhǔn)確的濃度，根據(jù)通量守恒原理，考慮裂縫寬度和混凝土配合比，進(jìn)行了相關(guān)的理論分析，提出了氯離子在裂縫區(qū)的擴(kuò)散系數(shù)公式；另一方面，在對(duì)水分影響深