从数值模拟方法 的基础理论分析与实例研究 两方面阐述 了混凝土耐硫酸盐侵蚀的研究进展 。介绍 了国内外典 型数值仿真模 型
的结构框架以及新型数值仿真模型的思路 ，并分析了现有数值模拟方法中存在的问题，指出了进一步研究过程中需要克服的困难，为混
凝土结构耐硫酸盐侵蚀数值模拟研究提供了参考建议。 ·
关键词 ： 硫酸盐 ；侵蚀 ；混凝土 ；数值仿 真
中图分类号 ： TU528．01 文献标 志码 ： A 文章编号 ： 1002—3550(2011)12—0037—04
Overview of study on numerical simulation of concrete subjected to sulphate erosion
ZHONGHai-ming ，JIAOChn-jie ，ZHANG,tie-chun。，GAORen-hui
(1．School ofCivilEngineeringofGuangzhouUniversity，Guangzhou 510006，China；2．GuangzhouYangchengPileCo．，Ltd．
Guangzhou 510730，China；3．ZbuhaiFangliyuanBuildingMaterialsCo．，Ltd．，Zhuhai 519000，China)
Abstrael： Nmnerica1 methodologies are presented to simulate也e degradation of concre~ under external su1fate attack．Set forth the sulfate．re．
sistant concrete progress from theoretical analysis of num erical simulation and cases study．And it introduced the structural fi'amework of typical
num erical simulation andtheideasfornew patternsindomestic andabroad．In addition，itanalysedtheproblemsforthe existingnumerical simulation an d alSO pointed out th e di ffi cuties that need to be overcom e for forther research process，which provide d a reference for the numerica1 sim．
ulation research ofsulfate—re sistant COheretc structure．
Key w ords： sulfate；erosion；concrete；numerical simulation
0 引言
混凝土结构遭受到有害离子的侵蚀作用时，将导致其性能
衰减与服役寿命缩短 ，乃至结构失效【1-3]。在恶劣环境下的众多
有害离子中，硫酸盐侵蚀是导致混凝土结构耐久性下降的主要
因素之一 】。很多学者对混凝土耐硫酸盐侵蚀进行了大量的研
究工作 ，并取得了阶段性的成果f6-91。
目前，研究硫酸盐侵蚀混凝土的方法主要有试验和数值仿
真。试验方法是通过控制试验条件来模拟实际工程中硫酸盐对
混凝土结构的侵蚀作用，然后根据混凝土试件在模拟侵蚀环境
中的破坏特征，并结合相关理论分析试件发生破坏的主要原因，
从 而推测 出实际混凝土结 构的耐久性 。试验方法 的基本思想 是
通过表观的试验现象探索损伤破坏本质的过程。数值仿真方法
则以理论为基础，从硫酸盐侵蚀破坏的原因出发 ，通过建立方
程与边界条件来模拟试件破坏现象 。数值方法能够模拟常规试
验难以实现的复杂加载路径，避开试验中各种干扰因素对于试
验结果的影响，补充了试验研究的不足。
影响硫酸盐侵蚀混凝土结构的因素众多，混凝土结构所处
实际服役环境更是错综复杂。为了建立硫酸盐侵蚀混凝土的数
值模拟模型 ，通常需要做出一定的假设 ，以便简化复杂多变的
条件 ，使得研究能顺利的进行。在假定的前提下，采用一种或多
种可靠的理论分析方法(如热动力学、Fick定律、化学反应平衡
等 )，通过计算分析软件(如 matlab、ansys等)建立起一个切实
可行的数值仿真模型。
1 数值模拟 的基础理论研 究
加拿大渥太华大学的Ping和 Beaudoin(1992)基于热动力
学提出了硫酸盐膨胀理论【l0 “。该理论认为钙矾石与水泥胶体
之间的结晶化压力是引起膨胀的主要因素，理论还认为温度也
是导致膨胀量的一个因素 ，因为它能提高固体产物间的结晶化
压力 。
西 班牙 加泰 罗尼亚 理工 大学 的 Casanova、A Aguado和 L
Agull6(1997)利用热动力学平衡方程模拟硫酸盐侵蚀反应 。
该方法用球形几何模型模拟硫酸盐对混凝土的腐蚀程度，研究
结果表明采用物理与化学相结合的方法对混凝土结构腐蚀程
度进行预测能够得到良好的效果。
加拿大魁北克拉瓦尔大学的 Marchand(2002)在低浓度硫
酸钠溶液对混凝土耐久性的影响方面进行了理论分析，并提出
一 个在非饱和溶液中的数学模型[13]。此模型既考虑了离子和流
体的扩散，也考虑了固相的化学平衡。运用这个数学模型可以分

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