混凝土材料钙离子侵析模拟及损伤研究

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混凝土作为一种广泛应用的建筑材料,受到各种环境的考验和影响。在流动的软水和侵蚀性化学溶液中,混凝土易发生化学、力学损伤,特别是两者相互作用对材料的劣化尤为明显。虽然众多学者利用不同的方法与理论对混凝土劣化进行了深入的研究,但由于混凝土损伤的复杂性,内部离子侵析的情况、化学损伤的发展以及化学损伤与力学损伤共同作用等仍是需要解决的问题。 本文主要研究混凝土内部钙离子侵析对混凝土材料造成的影响,模拟钙离子侵析,研究基于钙离子侵析造成的化学损伤,以及化学损伤与力学损伤共同作用下混凝土结构的破坏机理。论文的主要研究内容如下: (1)综述了混凝土损伤的研究进展现状,包括力学损伤和化学损伤;结合当前研究的概况,主要研究混凝土的化学损伤以及化学损伤和力学损伤共同作用。 (2)混凝土的材料组成包含多孔性,孔结构存在的必然性以及孔结构对混凝土性质的重要影响。,使侵蚀性物质能够进入混凝土内部,侵蚀水化产物,从而发生离子侵析,造成化学损伤。 (3)钙对混凝土结构具有指示剂作用。因此,根据Gérard钙离子侵析简化模型,以钙离子浓度为参变量,在时间域上采用差分法,空间域上采用加权余量法和有限单元法,模拟纯水侵蚀作用下轴对称圆柱体混凝土结构孔隙溶液中钙离子沿圆周的侵析情况。 (4)混凝土孔隙溶液中钙离子浓度的变化使混凝土性质劣化,联系混凝土结构中钙离子含量与弹性模量,用化学损伤变量确定化学损伤状态;结合Mazars损伤模型,推导出化学损伤与力学损伤共同作用公式,计算化学损伤与力学损伤共同作用下混凝土结构承载力的变化,了解混凝土结构化学损伤与力学损伤共同作用下材料性能的劣化机理。
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