混凝土内硫酸根离子传输过程的元胞自动机模型

摘要

为对硫酸盐腐蚀环境下混凝土结构耐久性进行模拟与分析.利用元胞自动机原理和硫酸根离子在混凝土中的扩散特点以及混凝土损伤演变规律,建立了用于模拟混凝土内硫酸根离子扩散过程与损伤演变的元胞自动机模型.利用该模型对硫酸盐浸泡环境下混凝土内硫酸根离子扩散过程进行了模拟,并将模型模拟结果与试验结果和Fick第二定律计算结果进行了比较.研究结果表明:元胞自动机可以用来模拟混凝土内硫酸根离子在混凝土中的传输和损伤演变过程,且精度较高;硫酸根离子浓度随侵蚀深度的增加而减小,随侵蚀时间的增加而增大;硫酸根离子沿截面深度的变化大致可分为快速减小阶段(距表面5 mm)和稳定阶段(大于5 mm);混凝土损伤度随侵蚀时间的增加而增大,随侵蚀深度的增加而减小.混凝土损伤度沿侵蚀深度的变化大致可分为完全损伤、损伤和未损伤等三个阶段;建议的模型为硫酸盐等侵蚀环境下的混凝土结构耐久性分析提供了一种新的分析方法.