鋼筋銹蝕是導(dǎo)致橋梁等鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性劣化的關(guān)鍵因素,其不僅關(guān)系到橋梁結(jié)構(gòu)的服務(wù)功能及結(jié)構(gòu)抗力,也與社會(huì)、環(huán)境及經(jīng)濟(jì)資源的可持續(xù)性發(fā)展密切相關(guān)。因此,研究鋼筋混凝土中的鋼筋銹蝕特性具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。鋼筋混凝土橋梁結(jié)構(gòu)在長(zhǎng)期使用服役過(guò)程中,由于自然環(huán)境荷載（如凍融循環(huán)、碳化）以及機(jī)械荷載往復(fù)作用,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)中混凝土材料及力學(xué)性能發(fā)生改變而逐漸開(kāi)裂,使冬季播撒的除冰鹽及融雪劑溶于雪水后逐漸滲透進(jìn)橋梁結(jié)構(gòu)中,破壞了結(jié)構(gòu)中鋼筋穩(wěn)定的鈍化環(huán)境,使鋼筋銹蝕。因此,為闡明氯鹽滲透環(huán)境下開(kāi)裂混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋銹蝕特性,預(yù)測(cè)開(kāi)裂混凝土結(jié)構(gòu)服役狀態(tài),本文開(kāi)展了以下研究工作:（1）立足于實(shí)際混凝土骨料分布情況,將開(kāi)裂混凝土視為四相復(fù)合介質(zhì)模型;基于室內(nèi)試驗(yàn)數(shù)據(jù),借助物質(zhì)傳遞理論方程,利用試驗(yàn)結(jié)果與數(shù)值分析相結(jié)合的方式對(duì)氯離子在受損開(kāi)裂混凝土中的擴(kuò)散特性進(jìn)行數(shù)值分析,探討不同裂縫屬性如寬度、頻數(shù)、屈曲度對(duì)氯離子傳質(zhì)特性的影響,并基于統(tǒng)計(jì)學(xué)方法量化影響效應(yīng)。（2）立足于實(shí)際混凝土孔隙液組成成分,利用水泥提取液、去離子水配制出不同pH值的電解液等效模擬鋼筋所處不同碳化程度的混凝土材料環(huán)境,并利用電化學(xué)測(cè)試技術(shù)對(duì)... 

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【文章頁(yè)數(shù)】：74 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

建立基于實(shí)際混凝土斷面的4相復(fù)合介質(zhì)數(shù)值模型

第2章氯離子在開(kāi)裂損傷混凝土中擴(kuò)散特性數(shù)值模擬11子擴(kuò)散系數(shù)可取DjerbiA等人[50]研究的擬合公式（2.4）、SahmaranM[51]等人研究的擬合公式（2.5）與SchutterG[52]建立的擬合公式（2.6）的均值加以計(jì)算，即cc1c2c3D=D+D+D。1110110210410,30801410,80cwwmDwm=（2.4）2112(34.580.002)10cDw=+（2.5）103[28.335.6exp(0.00835)]10,30120cDwwm=（2.6）式中w為裂縫寬度。同時(shí)，參考課題組已有相關(guān)研究成果[28]，季凍區(qū)橋梁結(jié)構(gòu)暴露面氯離子擴(kuò)散源濃度可取值約為359.83mol/m。因此，本章研究以實(shí)際混凝土截面為依托建立帶有不同裂縫屬性（寬度、數(shù)量、曲折度）的開(kāi)裂混凝土有限元模型，利用FEM有限元分析軟件模擬混凝土材料表面接觸359.83mol/m氯鹽溶質(zhì)在普通混凝土中以自然條件擴(kuò)散條件擴(kuò)散1年的氯離子分布情況，旨在探討裂縫各屬性對(duì)氯離子擴(kuò)散行為的影響。根據(jù)混凝土模型的骨料分布特點(diǎn)，裂縫數(shù)量變量可取值為0條、1條、2條；裂縫寬度變量取值為0mm、0.05mm、0.1mm、0.2mm；裂縫屈曲度變量分別取裂縫曲折角度值為0°、15°、30°、45°、60°、75°。在有限元計(jì)算中，網(wǎng)格劃分方式的不同會(huì)導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果稍有差異，因此，為了積累試驗(yàn)數(shù)據(jù)便于后續(xù)的裂縫各屬性影響效應(yīng)統(tǒng)計(jì)分析，開(kāi)裂混凝土擴(kuò)散域有限元模型采用3種自適應(yīng)三角形網(wǎng)格劃分，最大單元尺寸1~10mm，最小單元尺寸0.002~0.2mm，最大單元生長(zhǎng)率為1.2。數(shù)值模型網(wǎng)絡(luò)劃分示意圖、邊界條件及初始值設(shè)定如圖2.3所示。圖2.3開(kāi)裂混凝土數(shù)值模型網(wǎng)格劃分及邊界條件

第2章氯離子在開(kāi)裂損傷混凝土中擴(kuò)散特性數(shù)值模擬13圖2.5氯離子在不同裂縫數(shù)量混凝土模型中的擴(kuò)散濃度云圖同時(shí)，在研究裂縫對(duì)氯離子擴(kuò)散的影響時(shí)，將裂縫理想化為人工刻劃裂縫（裂縫長(zhǎng)度、寬度、曲折度可控）是一種簡(jiǎn)單且有效的方法。圖2.5給出了暴露0.1年、0.5年及1年后氯離子在未開(kāi)裂、存在1條裂縫及2條裂縫混凝土中的濃度分布云圖。從圖中可知，氯離子在溶質(zhì)接觸混凝土后，裂縫處的氯離子擴(kuò)散程度較大，氯離子在裂縫位置處有橫向擴(kuò)散的現(xiàn)象，擴(kuò)散方向平行于混凝土擴(kuò)散域長(zhǎng)度方向。因此，氯離子在裂縫擴(kuò)散域中存在雙向擴(kuò)散情況。同時(shí)，隨著裂縫數(shù)量的增長(zhǎng)，相同暴露時(shí)間內(nèi)，氯離子高濃度區(qū)域面積增多，說(shuō)明氯鹽溶質(zhì)的擴(kuò)散通量增大，并逐漸蔓延至整個(gè)混凝土擴(kuò)散域中。此外，聯(lián)合圖a(2)-a(3)、b(2)-b(3)、c(2)-c(3)可以看出，在相同暴露時(shí)間內(nèi)，氯離子擴(kuò)散輪廓在混凝土中遠(yuǎn)離裂縫的局部區(qū)域內(nèi)受裂縫數(shù)量影響較小，換言之，當(dāng)混凝土產(chǎn)生新的裂縫后，該新生裂縫對(duì)氯離子擴(kuò)散的影響作用會(huì)隨著混凝土局部區(qū)域與裂縫之間距離的增大而減小，說(shuō)明裂縫對(duì)于氯鹽溶質(zhì)的擴(kuò)散作用影響范圍有限。從圖a(3)、b(3)、c(3)中可以看出，多條裂縫間的氯離子濃度大于裂縫邊緣區(qū)的濃度，說(shuō)明氯離子擴(kuò)散在混凝土中發(fā)生了累計(jì)作用，導(dǎo)致裂縫區(qū)局部氯離子濃度的增大；裂縫的數(shù)量越多，相同暴露時(shí)間內(nèi)氯離子的滲透范圍越大，滲透深度越大。

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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本文編號(hào)：3456633