随机有限元法分析混凝土中氯离子随机扩散规律

氯离子随机扩散分析是海洋混凝土结构可靠性和服役寿命的基础。利用局部平均法,将混凝土的氯离子扩散系数随机场离散为一组随机变量,利用Taylor级数将氯离子分布矩阵、扩散矩阵和节点浓度向量进行摄动展开,建立了氯离子扩散分析的随机有限元法递归方程,据此分析氯离子随机浓度的均值和变异系数,并研究了氯离子在混凝土中随机扩散的规律。通过算例比较分析,表明了所建立的摄动随机有限元方法具有较高的计算精度,而且计算结果对随机场的相关结构不敏感。验证了氯离子扩散系数的变异性对氯离子扩散过程具有显著影响。     

氯盐腐蚀下混凝土服役寿命的可靠度分析

混凝土性能的随机性对混凝土结构的服役寿命有重要影响.在考虑混凝土的氯离子扩散系数和临界氯离子浓度的随机性基础上,利用摄动技术研究建立了混凝土中氯离子扩散分析的摄动随机有限元法,结合混凝土内钢筋锈蚀极限状态方程,建立氯盐腐蚀环境下混凝土结构服役寿命分析的可靠度分析方法.通过算例分析,验证了本研究方法具有较高的计算精度和效率,同时分析了保护层厚度、扩散系数变异性等因素对氯离子扩散过程和混凝土服役寿命的影响.     

基于混凝土初始龄期及龄期衰减系数影响的氯离子二维扩散分析

在氯盐腐蚀及海洋环境下,钢筋混凝土结构耐久性研究的重点是确定氯离子在混凝土内部的扩散和积聚规律.在考虑混凝土材料龄期衰减系数和初始龄期等因素的基础上,提出了混凝土中氯离子二维扩散分析模型及其解析解,进而针对氯离子扩散系数具有时间和初始龄期依赖性的Fick第二定律的二维计算模型,建立了相应的二维有限元法数值分析格式,并讨论了混凝土龄期衰减系数、初始龄期及其扩散系数的时变性等因素对氯离子在混凝土中扩散和积聚规律的影响.     

氯离子在混凝土中双时变扩散分析研究

氯离子侵蚀是除冰盐环境下混凝土结构耐久性劣化的主要原因。目前多采用Fick第二定律及一维稳态扩散模型对混凝土中的氯离子浓度进行预测与耐久性评价,但分析结果与实际氯离子侵蚀情况存在偏差。为更准确地描述氯离子扩散的时变规律,基于氯离子瞬态扩散理论和非稳态扩散方程,推导出前期时变与后期恒定的氯离子扩散系数模型的修正表观扩散系数公式以及表面氯离子浓度为指数及幂函数模型下的修正解析表达式,并与时变扩散有限元方法结合应用到实桥分析中,解析解与数值分析结果吻合较好,验证修正表观扩散系数与解析公式的正确性以及氯离子时变扩散有限元分析方法的适用性。     

干湿循环下混凝土中氯离子的一些扩散特性

研究了干湿循环下混凝土中氯离子的一些扩散特性.根据浙江沿海的气候特点,提出了干湿循环下混凝土氯离子扩散试验方案,并测定了自然循环和加速循环下混凝土中各点氯离子浓度随时间的变化.试验结果表明:对于给定的暴露时间,混凝土中的氯离子浓度随着离混凝土表面距离的增大而减小;对于混凝土内部任一给定点,氯离子浓度随着暴露时间的增长而增大;对于给定的暴露时间和混凝土中给定点,加速循环下的氯离子浓度高于自然循环下的氯离子浓度.利用Fiek方程解和最小二乘法,给出了混凝土氯离子扩散系数与暴露时间之间的关系.发现混凝土氯离子扩散系数随暴露时间的增长而减小,与干湿循环几乎无关.     

潮差环境下混凝土中氯离子扩散时变性试验

以自然海洋潮差区环境条件下暴露时间分别为60,120,240,360,480,600d的混凝土现场试验结果为基础,计算了5种水灰比混凝土的氯离子扩散系数;以60,120,240,360,480d的氯离子扩散系数测量结果,推导了潮差环境下混凝土中氯离子扩散系数的时变模型,并以该时变模型计算了暴露600d后混凝土中氯离子扩散系数及自由氯离子含量,验证了该时变模型的适用性.结果表明:水灰比越大,混凝土中氯离子扩散系数在前期衰减的经验系数m越小,即对降低混凝土氯离子长期扩散性能的效果越差,因此减小水灰比能有效降低混凝土的长期氯离子扩散性能;暴露600d后混凝土中氯离子扩散系数降低幅度已经很小,基本趋于稳定;得到的混凝土氯离子扩散系数时变模型能较好地反映潮差环境下混凝土中氯离子侵蚀过程.     

混凝土中氯离子时变扩散的边界元分析

氯离子在混凝土中的扩散是一个时变过程.考虑氯离子扩散系数的时间依赖性,将时变扩散系数引入混凝土的氯离子扩散模型中,通过变量代换,给出了时变扩散条件下氯离子扩散方程的基本解,并基于误差函数建立了氯离子扩散场补偿长度理论,分析了散场补偿长度系数的取值,在此基础上建立了时变扩散系数下混凝土中氯离子扩散分析的边界元法.通过算例...     

混凝土圆柱中氯离子扩散的数值分析

为了更好地理解氯离子在混凝土中的扩散机制,运用有限差分法,对混凝土圆柱在氯盐环境下服役时的氯离子扩散过程进行数值模拟,模型同时考虑了混凝土圆柱表面氯离子浓度和柱内氯离子扩散系数的时间依赖效应,得到了氯离子在混凝土圆柱截面内随时间变化的浓度分布云图。结果表明:为延长服役寿命,工程实践中可以考虑适时更换钢筋外侧的混凝土保护层,混凝土保护层的更换会产生结构内氯离子浓度的重新分布,可通过减小钢筋附近的氯离子浓度来有效延长结构服役寿命,数值模拟的结果对混凝土结构中钢筋的布筋位置具有指导意义。     

矿物掺合料高性能混凝土氯离子扩散特性研究

为研究沿海地区高性能混凝土桩基础的耐久性,采用干湿循环浸泡法对18个高性能混凝土试件进行了氯盐侵蚀试验,分析了高性能混凝土的氯离子浓度分布,得到了高性能混凝土的表面氯离子浓度、氯离子扩散系数的时变方程。在此基础上进行了高性能混凝土氯盐侵蚀的数值模拟,分析了钢筋直径（20、28 mm和36 mm）和保护层厚度（20、30、40 mm和50 mm）对沿海地区高性能混凝土桩基础氯离子浓度分布和氯离子扩散系数的影响,提出了相应的耐久性设计建议。研究结果表明:高性能混凝土毛细管吸附区与氯离子扩散区的位置在0~5 mm之间,高性能混凝土的最大稳定深度为50 mm;随着时间的增长,高性能混凝土氯离子扩散系数逐渐降低,氯离子浓度增长速率拐点为25 mm;相较氯盐侵蚀溶液浓度,氯离子扩散系数与氯盐侵蚀时间的关系更大。结合钢筋的临界氯离子浓度正态分布,建议沿海地区输电工程高性能混凝土桩基础的保护层厚度为70 mm。     

荷载作用下混凝土氯离子侵蚀试验研究

为研究弯曲应力对混凝土中氯离子扩散的影响,开展了室内加速氯离子侵蚀试验.采用质量浓度为5％的海盐溶液,对受弯曲应力的混凝土试件进行全浸泡试验,得到了氯离子浓度随时间和深度的变化规律.基于Fick第二定律,拟合得到氯离子扩散系数和表面氯离子浓度,得出弯曲应力对扩散系数影响的拟合公式.     

关于混凝土中氯离子限值和评价方法的探讨

氯离子是造成混凝土中钢筋锈蚀的一个主要因素,对混凝土及其原材料中氯离子数值进行限制是减少钢筋锈蚀的重要途径。介绍了我国标准中对混凝土及其原材料中氯离子的限值,根据目前技术发展,提出了对混凝土及其原材料中氯离子限值和评价方法的一些建议。     

混凝土中氯离子扩散性能的深入探讨

氯离子引起的钢筋锈蚀是氯盐侵蚀环境下混凝土结构性能劣化的主要原因。目前,有关氯离子在混凝土中扩散性能的研究绝大多数是以自由氯离子为对象,而对总氯离子在混凝土中扩散性能的研究很少。通过采用自然扩散法对自由氯离子和总氯离子在混凝土中的扩散性能开展研究,探讨水胶比对氯离子扩散性能的影响,考虑氯离子扩散系数的时间依赖性,建立氯离子有效扩散系数与表观扩散系数之间的关系,为更加科学地预测氯盐侵蚀环境下混凝土结构耐久性寿命奠定了基础。     

不同氯盐溶液中钙矾石与氯离子结合的研究

通过溶液法合成钙矾石(AFt),然后采用X射线衍射(XRD)、热分析(TG-DSC)和红外光谱(IR),对比研究了NaCl溶液和模拟海水溶液对AFt与氯离子结合的影响.结果表明:在纯NaCl溶液中,未发生AFt与氯离子的化学结合;当模拟海水溶液中氯离子的浓度升至0.270 mol/L时,有少量Friedel盐形成,同时...     

高性能灌浆料抗氯离子侵蚀性能研究

试验研究了水灰比对灌浆料各项性能的影响,分析外加剂改善灌浆料各项性能的作用机理,并从总氯离子含量、电通量和氯离子扩散系数三个方面对灌浆料的抗氯离子侵蚀性能进行研究。结果表明:配制的灌浆料具有零泌水、零收缩、大流动性、高抗氯离子渗透性和低水灰比(0.27~0.30)等性能;根据Nernst-Einstein方程推出氯离子扩散系数与电通量呈正比关系;降低水灰比可大大降低灌浆料的电通量、提高灌浆料的抗氯离子渗透性能。     

混凝土电除盐技术可行性的计算机模拟研究

利用现有的较为符合实际的数理模型 ,通过计算机模拟 ,讨论了电除盐技术的可行性。结果表明 ,对于氯离子扩散系数大于5.0×10-8cm2/s的混凝土 ,即强度等级通常在C60以下的混凝土 ,电除盐技术是经济可行的。     

水泥用量对Cl-在混凝土中扩散系数影响的试验研究

采用区组完全试验设计,研究了水灰比和水泥用量对混凝土耐久性能——氯离子在混凝土中的扩散系数的影响作用。根据硝酸银化学滴定法测量得到的氯离子含量分布,拟合回归出自由氯离子初始扩散系数(D0)的预测模型,该模型可用于预测考虑水灰比和水泥用量综合影响作用的自由氯离子初始扩散系数,同时试验验证了回归方程的适用性。     

Cl-与混凝土中钢筋的锈蚀

分析了Cl^-与钢筋混凝土锈蚀的关系，钢筋锈蚀造成混凝土结构的危害，提出了预防措施。     

冻融循环作用下活性粉末混凝土中的氯离子分布及扩散系数

通过室内NaCl溶液自然浸泡及快速冻融循环试验,研究了活性粉末混凝土在自然浸泡、冻融循环作用下的氯离子渗透情况,提出了冻融影响因子kd的计算方法.结果表明:自然浸泡条件下活性粉末混凝土中的氯离子扩散满足Fick第二定律,氯离子扩散系数随着时间的增长按指数形式衰减;冻融循环作用下活性粉末混凝土中的氯离子扩散系数随着冻融循环次数的增加先减后增.另外,分别建立了以冻融破坏为主要原因、以氯离子侵蚀破坏为主要原因以及在冻融循环与氯离子侵蚀耦合作用下的混凝土寿命预测模型,寿命预测结果表明活性粉末混凝土在冻融循环与氯离子侵蚀耦合作用下具有良好的耐久性.     

混凝土耐氯离子侵蚀研究进展

氯离子的侵蚀造成混凝土中钢筋锈蚀,结构的耐久性能逐渐衰退。通过对氯离子的来源以及侵入混凝土的方式进行了分析,了解氯离子侵蚀的机理。介绍了基于Fick第二扩散定律的氯离子扩散理论修正模型,总结了对混入型氯离子腐蚀和渗入型氯离子腐蚀防护的方法,可供氯离子侵蚀环境中的混凝土耐久性研究参考。     

氯离子对海排粉煤灰石灰土性能影响

粉煤灰作为一种工业废料在道路建设中得到广泛的应用,尤其是在提倡"节能减排"理念的今天,粉煤灰的应用能带来极大的经济与社会效益。海排粉煤灰与石灰粉煤灰相比,最大的区别就是其中含有大量的氯离子。了解有关氯离子对粉煤灰石灰土性能的影响的理论研究。然后通过试验的方法来得出氯离子对海排粉煤灰石灰土的强度和抗冻性的影响。结果表明,含有适量氯离子的海排粉煤灰是能够应用于道路建设中的。