考虑钢筋阻滞效应的混凝土构件氯离子扩散试验及耐久性研究

摘要

钢筋混凝土结构广泛应用于港口、海岸及近海工程中，多年使用经验表明，由海洋环境中的氯离子引起的结构耐久性破坏已经成为其设计与维护中面临的一个十分严重的问题。虽然国内外学者对该问题已经开展了很多的研究，但由于其问题十分复杂，很多研究还不完善。针对氯离子侵蚀的研究，目前得到的氯离子扩散模型大都忽略了钢筋存在的阻滞影响以及钢筋前沿至混凝土表面这一浅层混凝土区域氯离子扩散的特殊性。本文着眼于耐久性破坏的第一阶段氯离子侵蚀，在总结前人研究的基础上，通过试验及有限元分析的方法对钢筋存在的阻滞效应以及钢筋前沿至混凝土表面这一浅层混凝土区域氯离子扩散的特殊性做了一些探索。主要研究内容如下：
　　（1）对前人大量的氯离子侵蚀机理研究成果进行整合、对比、分析，明确各机理模型的差异及特定应用条件。引入本课题组的最新成果，梳理出合理的氯离子扩散模型。
　　（2）针对浅层混凝土区域氯离子扩散特殊性这一问题，通过试验的方法，测定了距离混凝土表面不同距离位置处的氯离子浓度，从骨料引入和拜德-休克尔理论对扩散性的影响出发，对试验数据进行分析，建立了能普遍应用于工程实践的随深度变化的氯离子扩散模型。
　　（3）开展考虑钢筋阻滞效应的氯离子传输规律的试验研究，测定保护层区域各处的氯离子浓度，通过将钢筋前沿与素混凝土中相应深度处的氯离子浓度进行比较分析，揭示了钢筋直接和间接这两种影响效应，最终得到了考虑钢筋阻滞效应的氯离子扩散模型。
　　（4）采用ANSYS软件的热分析模块对氯离子浓度分布进行有限元模拟，并运用氯离子的扩散随着深度变化的研究成果，完善模型，使模拟更准确。随后对钢筋阻滞效应的各影响因素（钢筋直径、间距、混凝土保护层厚度、表面氯离子浓度）进行了全面的研究。

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第一章 绪论

1.1 选题背景及意义

1.2 钢筋混凝土结构耐久性研究现状

1.3 考虑钢筋阻滞效应的混凝土耐久性研究进展及存在的问题

1.4 本文主要工作

1.5 本文创新点

第二章 海洋环境下氯离子侵蚀机理及模型研究

2.1 引言

2.2 氯离子危害过程

2.3 氯离子侵蚀机理研究

2.4 氯离子侵蚀模型研究

第三章 氯离子扩散性随深度变化的试验研究

3.1 引言

3.2 试验概况

3.3 试验结果

3.4 结果分析

3.5 氯离子扩散系数随深度变化模型

3.6 小结

第四章 考虑钢筋阻滞效应的混凝土氯离子扩散试验研究

4.1 引言

4.2 试验概况

4.3 试验结果

4.4 结果分析

4.5 考虑钢筋阻滞效应的氯离子扩散模型

4.6 小结

第五章 考虑钢筋阻滞效应的混凝土氯离子扩散数模研究

5.1 引言

5.2 氯离子扩散的数值模拟方法

5.3 ANSYS热分析概述

5.4 有限元模型建立

5.5 模拟方法可行性验证

5.6 考虑钢筋存在的氯离子扩散影响因素分析

5.7 小结

第六章 结论与展望

6.1 小结

6.2 展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

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