混凝 土管桩在海工环境 中广泛使 用，管桩 内表 面为封闭面，外壁常常暴露于氯盐环境 中。
根据菲克第二定律和管桩的边界条件 ，采用分 离变量法，得到氯 离子扩散方程 的解析解 。该解析解
包含稳 态解 和 瞬态解 2部 分 ，而稳 态解 由贝塞 尔 函数 构 成 ，与 基 于半 无 限 体 边界 条件 的 传 统 解 不
同 。采用该 解答 计算 PHC管桩 氯 离子 扩散 ，探 讨 内外半 径 之 比 、扩散 系数 以及 钢 筋保 护 层 厚度 对
氯 离子 扩散 的影 响 。 当 内外半 径之 比 a／b为 1．5时，瞬 态 解 的次要 部 分 衰 减 速 率 比主 要 部 分 约 大
4倍 。
关 键词 ：混凝 土 管桩 ；氯 离子扩散 ；贝塞 尔函数 ；耐 久性
中图分 类号 ：TU528 文献标 志码 ：A 文 章编 号 ：1674—4764(2013)04—0079—05
Diffusion Behavior of Chloride Ions in Concrete Pipe Piles
Li dingpei， Yang Bo， Yue Zhuwen
(Key Laboratory of Geotechnical and U nderground Engineering of the M inistry of Education
Department of Geotechnical Engineering，Tongji University，Shanghai 200092，P．R．China)
Abstract：Concrete pipe piles， whose internal surface is usually closed and external one is exposed to
chloride environment，are widely used in m arine environment． Based on Fick second law and the boundary
condition of pipe pile，the analytical solution to chloride diffusion equation was deduced with the method of
separation of variables． The solution comprises two parts： a stationary solution consisting of Bessel
functions，and a transient solution． This iS different from the traditional analytical solution that iS based on
sem i—infinite boundary condition．A pplying this result to a typical PHC pipe pile，the diffusion of chloride
concentration was analyzed．Furtherm ore，the effects of the ratio of outer radius and inner radius。diffusion
coefficient and protective concrete cover thickness on diffusion of chloride concentration were also
discussed． W hen the ratio of outer radius and inner radius equals 1．5，the decay rate of secondary segm ent
of transient solution is 4 tim es larger than that of the primary part．This exam ple provides a com putational
basis for the corrosion of steel
Key words：concrete pipe piles；
bar and som e reference for durability design of pipe piles as wel1．
chloride diffusion；Bessel functions；durability
氯离 子通 过混凝 土 内部 的孔 隙和 微裂 缝 从 周 围
环境 向混 凝土 内部 传递 ，到达 混凝 土 与钢 筋 的界 面 ，
并逐渐累积 ，使钢筋表面氯离子浓度逐渐增大 ，达到
临界浓 度 时 ，钢 筋 发 生 腐 蚀 。模 拟 氯 离 子 侵 入 混 凝
土的 主要方 法是 以 Fiek第 二定 律 为 基 础 的扩 散 法 。
Collepardi等 采 用 Laplace变 换 法得 到 了严 格 限

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