通过施加劈裂荷 载方式诱导裂缝 ，然后采用图像分析技 术对 裂缝进 行表征 。采用多项式拟合 推导出裂缝 宽度 、深度 和氯离子浓 度三者之间的关系，借助有限元方法推导出预测开裂混凝土中氯离子浓度分布的二维数值模拟方法。通过与试验分析结果相比较 ，验证 了该模拟方法 的有效性 。 关键词 ： 裂缝 ；有 限元 ；氯离子传输 中图分类号 ： TU528．01 文献标 志码 ： A 文章编号 ： 1002—3550(2012)09—0009—03 Predictionofchlorideiontranspo~ incrackedconcrete ZHANGShi-ping，LIU~a-ping2,ZHUChun-yin3ZHUHong-jan ，GAOChun-sheng3,ZHAOYu (1．DepartmentofArchitectureCivilEngineering，NanjingInstituteofTechnology，Nanjing211167，China； 2．JiangsuInstituteofBuildingScienceCo．，Ltd．，Nanjing210008，China；3．JiangsuShuanglongGroupCo．，Ltd．，Nanjing210034，China) Abstract： Crackingwasintroducedbysplittingloading，andcrackingwidthwasmeasuredthroughimagean alysistechnology． Relationship a mongcrackingwidth，depthandchlorideionconcentrationhasbeendeducedthroughpolynomialfitting，an datheoreticmodelwhichcouldpre— dietchlorideionconcentrationofcrackedconcre~，wasputforwardbasedonfiniteelementmethods(FEM)．Themodelwasverifiedaccordingto thecomparisonwithnumericalresultsandexperimentalresults． Keyw ords： crack；FEM ；chlorideiontransport 0 引言 1 试验原材料与方法 裂 缝对 水泥 基材料 的耐 久性 有着 重要影 响 ，裂缝 是导 致 混凝土结构耐久性和使用寿命降低的主要因素[1J。由于化学收 缩 、干燥 收缩 、自收缩及 荷载等作 用 ，混凝土会 产生裂缝 ，侵蚀 介质 通过 裂缝 和孔 隙 网络 侵入 混凝 土 内部 ，加速 混凝 土性能 劣化 『2】。目前 ，国内外对混凝 土 中氯离子 渗透 的研究 ，基本上都 以无裂缝 混凝土 为研究对象 。然而在工 程实际 中 ，由于普通钢 筋混凝土结构本身带裂缝工作等原因，结构将产生裂缝。开裂 混凝土中氯离子渗透的数值模拟，有着重要的实用价值。随着 有限元数值分析方法的不断深入发展以及计算机硬件和软件 技术的飞速发展 ，人们已经可以对混凝土结构作比较准确的 非线性 有 限元 分 析 了。混 凝土 中 的氯离 子传输 与热 传导无 论 从 原理还是 方程 的形 式上 ，都有极 大的相似 性 。热分析遵 循的 是 能量 守 恒 ，扩 散遵 循 的是 质 量守 恒 ；热分 析 服从 傅 立 叶定 律 ；扩散 服从 Fick定律 ；混凝土 中氯 离子非稳态 扩散也相似 于 热 分析 中的瞬 态传热 。研究发 现 ，只要 能够对热分 析模块 中的 计算参数实现合理的等效化 ，就可以实现氯离子浓度分布的 数值模拟。本试验通过对 ANSYS软件中热分析模块进行合理 的等效 ，以满足模拟预测要求。 1．1 原材 料 试验采用小野田水泥厂生产的 P·II52．5级水泥，其化学组 成见表 1。细集料为细度模数为 2．3的中砂。粗集料为 5～20mill 连续级配 的玄 武岩碎石。采用 直径 d=0．2rnln，长度 l=13InlTl的 钢纤维 。外加剂为江苏博特新材料有限公 司研制生产 的聚羧 酸 系超塑化剂 JM．PCA(固含量 2O％)。 表 1 水泥的化学组成 ％ 化学组成 CaO SiO2 AI203 Fe203 MgO SO3 Na2Oeq 水泥 66．6 21．74 5．06 3．56 1．60 0．81 O．50 1．2 试 验 方 法 采用施加劈裂荷载方式诱导微裂缝。考虑到素混凝土试件 的韧性较差 ，所 以掺加钢纤维改善混凝土 的韧性 。成型 100Inmx 100／／lmx100ITu'n钢纤维混凝土试件，配合比见表 2。试件脱模 后养护 28d，然后采用施加劈裂荷载的方法诱导裂缝 。荷载诱导的 裂缝 宽度采用 图像 分析法计算裂缝 ，具体方法参 考文献 【3】。由 于荷载诱导的带裂缝混凝土试件是非标准尺寸试件 ，因此采用 氯盐溶液 长期 浸泡法。将采用劈裂荷载诱导 的带裂缝混凝 土试 件采用 图像分 析法 测量 平均裂缝宽度 ，然后置于 5％NaC1溶液 中浸泡 ，60d后用砂纸将试件 的侵蚀面磨掉薄薄的一层 ，然后用

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