混凝土在疲劳载荷作用下的氯离子传输模型研究

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在盐湖和海洋中存在着大量的氯离子。在临近盐湖和海洋的地区,混凝土结构常常因氯离子侵蚀而发生耐久性失效。混凝土中氯离子的传输行为除了受到干湿循环、CO2侵蚀等因素的耦合影响外,还受到车辆等疲劳载荷作用的影响。因此,研究混凝土在疲劳载荷作用以及其它多种因素耦合影响下的氯离子传输行为是非常有必要的,而且具有重要意义。本文围绕混凝土在疲劳载荷作用下的氯离子传输行为开展了研究,主要研究工作及结论如下。建立了饱和混凝土在疲劳载荷作用和多因素影响下的氯离子扩散模型,分析了表面氯离子浓度、应力水平、加载频率、水灰比和温度对氯离子浓度分布的影响,讨论了应力水平和加载频率对钢筋混凝土结构在疲劳载荷作用下抗氯离子渗透寿命的影响。结果表明,应力水平对氯离子扩散的影响主要体现在高应力水平区间;钢筋混凝土结构抗氯离子渗透的寿命随着应力水平和加载频率的提高而明显缩短。考虑疲劳载荷作用对氯离子和水分传输的影响,构建了非饱和混凝土在疲劳载荷作用下的水分-氯离子传输模型,分析了干湿时间比、初始饱和度、应力水平和加载频率对疲劳载荷作用下氯离子对流峰值和对流深度的影响。结果表明,在所计算的干湿循环周期内,应力水平和加载频率对氯离子对流深度和对流峰值的影响不大。考虑疲劳载荷作用和碳化反应对氯离子传输的影响,构建了混凝土在疲劳载荷作用下的碳化-氯离子耦合传输模型,分析了环境CO2浓度、混凝土边界饱和度、应力水平和加载频率对混凝土中氯离子浓度和碳化深度的影响。结果表明,随着环境CO2浓度的增大,混凝土碳化深度增大,而同一位置处的氯离子浓度减小;随着应力水平和加载频率的提高,混凝土碳化深度增大,同一位置处的氯离子浓度也增大。
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