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钢筋混凝土是地铁工程主要的结构材料,钢筋锈蚀是导致结构过早破坏、结构失效的最主要因素。为了更好地吻合地铁工程实际服役条件,非常有必要开展碳化-氯盐双重因素同步耦合研究,从而建立更加准确的地铁隧道混凝土服役性能演化的分析理论框架,为地铁结构服役性能评估和修复提供基础理论。本文总结分析国内外混凝土氯离子传输的理论模型,采用菲克第二定律作为描述氯离子数值模型的控制方程。并通过对混凝土碳化反应机理的分析,得出碳化反应对氯离子侵蚀过程的主要影响。主要研究内容如下：(1)通过对氯离子传输机理的研究,梳理了经典传输模型及其缺陷。同时,分析已有氯离子侵蚀模型的建立过程,提出了考虑氯离子结合能力、时间依赖性、湿度及温度等多种影响因素耦合作用下的氯离子传输理论模型,列出了不同影响因素对氯离子扩散系数的影响,并给出了表达式及建议取值,并考虑工程实际修正了相关参数。通过试验数据验证了模型的可靠性。(2)开展了碳化盐雾耦合试验。主要测试各侵蚀龄期混凝土中自由氯离子和总氯离子浓度分布规律,分析氯离子结合率的变化规律,试验结果表明,自由氯离子和总氯离子含量均随着侵蚀龄期的增加而增多,但是结合氯离子的比例发生明显变化。并测出了混凝土内液相pH值变化趋势,对耦合效应的机理进行了分析。(3)通过对碳化机理的研究,建立CO2时空分布模型,得出在标准碳化条件下的C02时空分布规律。通过碳化反应过程的分析,确定碳化过程对氯离子的两大作用：化学作用和物理作用。碳化反应使混凝土的pH值降低,而使化学结合生成Friedel盐的结合氯离子得到释放。因此,碳化反应提高了自由氯离子的含量。碳化反应过程中CO2会和C-S-H凝胶以及Ca(OH)2反应生成CaCO3,这会导致混凝土中孔隙率的降低,从而在物理的角度上阻碍了氯离子向混凝土内部的扩散。(4)采用有限差分法求解本文提出的扩散-反应方程,并利用matlab编写相关程序。对提出的碳化氯盐耦合模型进行算例分析,研究随着碳化反应进行,混凝土中氯离子浓度随时间和深度的变化规律。