文档介绍：基于氯离子渗透的混凝土结构耐久性研究

重庆大学硕士学位论文

学生姓名:赵翔宇
指导教师:黄煜镔副教授
专业:土木工程
学科门类:工学

重庆大学土木工程学院
二 O 一一年五月
Durability Study of Concrete Structures
Based on Chloride Ingress

A Thesis Submitted to Chongqing University
in Partial Fulfillment of the Requirement for the
Degree of Master of Engineering
By
Zhao Xiangyu

Supervised by . Huang Yubin
Specialty: Civil Engineering

College of Civil Engineering of Chongqing University ,
Chongqing, China
May 2011
中文摘要

摘要

混凝土结构常因氯离子侵蚀引起钢筋锈蚀,进而使结构性能退化、承载能力
降低、甚至破坏。为此,不得不花费大量的资金和自然资源进行维修甚至重建,
对国家造成了巨大的经济损失和严重的社会影响。本文针对氯离子侵蚀下混凝土
结构的耐久性问题,以混凝土中钢筋初始锈蚀耐久性寿命为主线,从混凝土中氯
离子浓度分布预测的数值模拟方法、混凝土中氯离子浓度预测数值模型、混凝土
结构耐久性寿命预测的概率方法三个方面进行了以下的研究工作:
利用混凝土中非稳态热传导能量守恒微分方程与基于 Fick 定律的混凝土中氯
离子非稳态扩散质量守恒微分方程的相似性,通过对方程中各参数的合理等效,
提出了一种基于 ANSYS 软件热分析模块的预测混凝土中氯离子浓度二维分布的
有限元数值模拟方法,并通过与解析解的对比验证了该方法的有效性。运用该方
法研究了扩散系数、扩散时间、表面氯离子浓度、构件的截面尺寸、钢筋的存在、
钢筋直径大小、钢筋间距大小对混凝土中氯离子二维扩散的影响规律。
基于上述有限元数值模拟方法,通过引入各种参数修正氯离子扩散系数,建
立了考虑多种因素影响下的氯离子在混凝土中扩散的数值模型,并对模型中各参
数进行了详细的讨论,给出了各参数的取值规律。运用该数值模型对一工程实例
进行了模拟,通过模拟值与试验值的对比,验证了模型的实用性。
基于上述数值模型,以钢筋表面的氯离子浓度达到临界浓度作为耐久性寿命
终结的标志,考虑到基准氯离子扩散系数、保护层厚度、表面氯离子浓度和临界
氯离子浓度的随机性,基于 ANSYS 软件概率分析模块建立了基于可靠度的混凝土
结构耐久性寿命期望值及耐久性失效概率计算的数值方法。运用该方法分析了各
参数的统计特征对耐久性寿命的影响规律。

关键词:混凝土,耐久性,氯离子,随机性,寿命预测
I
重庆大学硕士学位论文

II
英文摘要

ABSTRACT

Concrete structures often causes the corrosion of steel bar due to erosion of
chloride ion, thus the structural behavior is degenerated and the carrying capacity is
reduced and even the structure is destroyed. In this connection, it is a must to spend a lot
of money and natural resources on maintenance and reconstruction. Thus huge
economic loss and sever social influence are caused to the state. This paper performs the
following research work with focus on the problem of durability of the concrete
structures if eroded by chloride ion by ta