盐渍土中混凝土内离子迁移的数值分析研究

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盐渍土中的离子侵蚀是导致混凝土结构耐久性失效的主要原因。基于扩散作用、结合作用、电迁移场作用以及毛细作用分析了混凝土内的氯离子迁移模型。分析因硫酸盐侵蚀导致的混凝土密实效应,建立了考虑混凝土密实的混凝土内硫酸根离子迁移模型。基于裂缝混凝土,建立了裂缝混凝土内的氯离子运移模型。分析了混凝土内氯离子的分布规律。分析了提高混凝土强度等级、增加混凝土保护层厚度、添加粉煤灰以及混凝土表面涂覆对延缓混凝土内氯离子侵入的影响。本文研究的主要内容如下:(1)基于氯离子在混凝土内运移的扩散机制、结合机制、电势场机制以及毛细作用机制,分析了不同机制对混凝土内氯离子迁移的影响。分析了混凝土初始孔隙饱和度不同、混凝土边界氯离子浓度不同、电势场作用和结合作用对混凝土内氯离子分布规律的影响。基于Fick扩散方程,建立了综合考虑结合作用和电迁移场作用的混凝土内氯离子迁移模型。通过已有的相关试验资料,修正并验证了模型的正确性。(2)研究因硫酸盐侵蚀导致的混凝土密实效应,建立了考虑混凝土密实的混凝土内硫酸根离子迁移模型。分析了混凝土密实效应对侵入混凝土内部的硫酸根离子和氯离子分布的影响,分析了混凝土受硫酸盐侵蚀的破坏规律。(3)分析存在单一裂缝的混凝土内氯离子运移,建立了裂缝混凝土中综合考虑扩散作用,结合作用与电场迁移作用的氯离子运移耦合模型,预测裂缝混凝土结构的寿命。模拟了裂缝混凝土内氯离子随着时间和空间的分布;裂缝宽度及深度的不同对混凝土内氯离子运移分布的影响,建立了裂缝宽度、裂缝深度以及保护层厚度与裂缝混凝土使用寿命之间的关系。(4)以南通滨海盐渍土环境为例,模拟出混凝土内的氯离子分布,分析了普通硅酸盐水泥混凝土的耐久性能。分析了提高混凝土强度等级、增加混凝土保护层厚度、采用粉煤灰混凝土以及混凝土表面防腐蚀涂层对降低混凝土内氯离子侵入量的影响。
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